虛擬儀器課程設計--信號發(fā)生器的設計_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  目錄</b></p><p><b>  摘要1</b></p><p><b>  課程設計任務書2</b></p><p>  1.信號發(fā)生器的設計3</p><p><b> ?。?)基本原理3</b></

2、p><p><b> ?。?)框圖程序3</b></p><p> ?。?)前面板結果演示5</p><p><b>  2.頻譜分析儀7</b></p><p><b> ?。?)基本原理8</b></p><p><b> ?。?)框圖

3、程序8</b></p><p> ?。?)前面板結果演示9</p><p>  3.消噪演示儀12</p><p> ?。?)基本原理12</p><p> ?。?)框圖程序12</p><p>  (3)前面板結果演示13</p><p>  4.串行通信演示儀14&

4、lt;/p><p>  (1)基本原理14</p><p> ?。?)框圖程序14</p><p> ?。?)前面板結果演示15</p><p><b>  5.實驗總結15</b></p><p><b>  參考文獻16</b></p><p&g

5、t;<b>  摘要:</b></p><p>  LabVIEW 程序又稱虛擬儀器,即VI,其外觀和操作類似于真實的物理儀器(如示波器和萬用表)。 LabVIEW擁有一整套工具用于采集、分析、顯示和存儲數(shù)據,以及解決用戶編寫代碼過程中可能出現(xiàn)的問題。LabVIEW 提供眾多輸入控件和顯示控件用于創(chuàng)建用戶界面,即前面板。 輸入控件指旋鈕、按鈕、轉盤等輸入裝置。 顯示控件指圖形、指示燈等輸出顯

6、示裝置。 創(chuàng)建用戶界面后,可添加各種VI 和結構作為代碼,從而控制前面板對象。 代碼在程序框圖中編寫。LabVIEW 不僅可與數(shù)據采集、視覺、運動控制設備等硬件進行通信,還可與GPIB、PXI、VXI、RS232 以及RS485 等儀器通信。本次課程設計的設計內容是在LABVIEW開發(fā)平臺下,結合測試與信號處理理論設計三種虛擬儀器:函數(shù)發(fā)生器,頻譜分析儀和串口通信演示儀。并要求函數(shù)發(fā)生器輸出正弦波、方波、三角波,波形可選擇;頻率、幅值和

7、初相位可以調節(jié);前面板上顯示輸出波形。頻譜分析儀采樣頻率、采樣點數(shù)、信號頻率、幅值和初相位可調;分析正弦波、方波和三角波的頻譜特性。串口通信演示儀在前面板上設置串口號、數(shù)據幀(起始位、數(shù)據位、奇偶校驗位和停止位、)格式</p><p>  關鍵字:虛擬儀器 函數(shù)發(fā)生器 頻譜分析儀 串口通信演示儀</p><p><b>  課程設計任務書</b></

8、p><p>  1.信號發(fā)生器的設計</p><p><b>  (1)基本原理</b></p><p>  測試信號有多種產生途徑,我們這里主要研究的是在Labview中的波形產生函數(shù)得到的仿真信號波形數(shù)據。Labview提供了豐富的仿真信號,包括正弦、方波、三角波、多頻信號、調制信號、隨機噪聲信號、任意波形等。Labview中有3個不同層次的信

9、號發(fā)生器(Express VI仿真信號發(fā)生器、波形發(fā)生器VI和普通信號發(fā)生器VI)。3種信號發(fā)生器都能滿足基本信號的功能,主要區(qū)別在于使用的難易程度和靈活性。Express VI仿真信號發(fā)生器產生動態(tài)數(shù)據類型的信號,使用起來最簡單;普通信號發(fā)生器VI產生數(shù)組類型的信號,使用起來比較復雜;波形發(fā)生器VI產生波形數(shù)據,使用的復雜程度介于兩者之間。</p><p>  本次我們使用波形發(fā)生器VI下的模塊來產生正弦、方波

10、、三角波、白噪聲及它們的疊加信號。</p><p><b> ?。?)框圖程序</b></p><p>  框圖程序及前面板如下圖所示,其中框圖程序采用case選擇結構,case0產生白噪聲信號,case1產生正弦、方波、三角波信號,case2是它們的疊加信號。</p><p> ?。?)前面板結果演示</p><p>

11、  a.如圖為白噪聲信號波形:</p><p>  b.如圖為正弦波信號波形:</p><p>  c.如圖為三角波信號波形</p><p>  d.如圖為方波信號波形:</p><p>  e.如圖為方波信號疊加白噪聲產生的波形:</p><p><b>  2.頻譜分析儀</b></p&

12、gt;<p><b> ?。?) 基本原理</b></p><p>  頻譜分析是指把時間域的動態(tài)信號通過DFT和FFT轉換到頻域進行分析。內容包括:</p><p>  頻譜分析:包括幅值譜和相位譜,實部譜和虛部譜;</p><p>  功率譜:包括自譜和互譜;</p><p>  頻率響應函數(shù)分析:系統(tǒng)

13、輸出信號和輸入信號頻譜之比;</p><p>  相干函數(shù)分析:系統(tǒng)輸入信號與輸出信號之間譜的相關程度</p><p>  頻譜分析技術在計算機中實現(xiàn)的基礎就是DFT。</p><p><b> ?。?) 框圖程序</b></p><p>  此框圖使用case結構,case0產生白噪聲的頻譜圖,case1產生信號的頻譜

14、圖。</p><p>  (3)前面板結果演示</p><p>  a. 如圖為正弦信號頻譜分析</p><p>  b. 如圖為方波頻譜分析</p><p>  c. 如圖為白噪聲頻譜分析</p><p><b>  3.消噪演示儀</b></p><p><b&g

15、t;  (1)基本原理</b></p><p>  濾波器是一種選頻裝置,可以使信號中特定的頻率成分通過,而極大的衰減其他頻率成分。在測試裝置中,利用濾波器的這種選頻作用,可以濾除干擾噪聲或進行譜分析。</p><p>  此次,我使用的是低通濾波器和巴特沃斯濾波器,用他們分別對信號的噪聲進行濾除,然后比較兩者。下面介紹這兩種濾波器的原理:</p><p&g

16、t;  低通濾波器 從0~f1頻率之間,幅頻特性平直,它可以使信號中低于f1的頻率成分幾乎不受衰減的通過,而高于f1的頻率成分受到極大地衰減。</p><p>  巴特沃斯濾波器 通頻帶內的頻率響應曲線最大限度平坦,沒有起伏,而在阻頻帶內逐漸下降為0。巴特沃斯低通濾波器的幅度幅度平方函數(shù)H(W)2=1/[1+(w/wc)2N] </p><p><b>  (2)框圖程序&l

17、t;/b></p><p>  (3)前面板結果演示</p><p>  a.未濾波前的方波信號</p><p>  b.模擬低通濾波器的濾波結果</p><p>  巴特沃斯濾波器的濾波結果</p><p><b>  4.串口通信演示儀</b></p><p>&

18、lt;b>  (1)基本原理</b></p><p>  此串口通信演示儀可以在前面板上相應的控件設置串口號、數(shù)據幀(起始位、數(shù)據位、奇偶校驗位和停止位、)格式,波特率;在前面板上有文本輸入框和輸出框,用于輸入和顯示傳輸?shù)臄?shù)據。在這次實驗中我們把串口初始化為9600波特,8位數(shù)據位,1位停止位,無奇偶校驗位,而后我在文本輸入框輸入“wu”與我聯(lián)機的同學輸入“7777</p><

19、;p>  運行后在我的文本輸出框輸出了“7777”而與我聯(lián)機的同學也收到了“wu”。</p><p><b> ?。?)框圖流程</b></p><p>  在此須注意不要忘記運行前設置I/O為com1</p><p>  (3)前面板結果演示</p><p><b>  5.實驗結論</b>

20、</p><p>  本次實驗主要任務是基于labview開發(fā)平臺設計函數(shù)發(fā)生器,頻譜分析儀,消噪演示儀及串口通信演示儀。Labview提供了豐富的仿真信號,包括三角波,正弦波,方波,多諧波,隨機噪聲信號等。此次課程設計結合測試與信號處理理論設計了三種虛擬儀器:函數(shù)發(fā)生器,頻譜分析儀和串口通信演示儀。</p><p>  通過自身的努力和查閱相關資料解決了在設計過程中遇到一些常見的操作問題

21、和過去理論學習中不清楚的內容,通過理論和實踐的結合對虛擬儀器有了更深刻的理解。同時通過此次的虛擬儀器課程設計,進一步學習運用所學專業(yè)知識從事虛擬儀器的應用、實現(xiàn)和測試的能力,以及獨立分析問題和解決問題的能力。</p><p>  任務三做串口通信演示儀,起初感覺很難下手,起初覺得很難做,最后通過查閱資料成功的做了出來回頭看一下也不過如此,因此我認為任何東西只要敢于去做,敢于接受挑戰(zhàn)沒有什么困難是克服不了的,本次課

22、程設計讓我認識了串口通信的流程,從一定程度上了解了他,我相信以后我再碰到類似的課題時就不會再有畏懼之心了。</p><p><b>  參考文獻:</b></p><p>  [1] 周福超,汪志勇,局滋培.基于LabVIEW的頻譜分析儀。儀器儀表學報,2002,S2:289~291</p><p>  [2] 詹惠琴,古軍,袁亮.虛擬儀器設計

23、.北京:高等教育出版社,</p><p><b>  2008 </b></p><p>  [3] 楊樂平,李海濤,肖相生.LabVIEW程序設計與應用.北京:電</p><p>  子工業(yè)出版社,2002 </p><p>  [4] 張重雄.虛擬儀器技術分析與設計.北京:電子工業(yè)出版社,2007</p>

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