課程設(shè)計(jì)---雙通道數(shù)據(jù)采集回放系統(tǒng)

1、<p><b>　　專業(yè)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　指導(dǎo)書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)名稱:雙通道數(shù)據(jù)采集回放系統(tǒng) </p><p>　　姓 名: </p><p>　　學(xué) 號(hào): </p>

2、<p>　　班 級(jí): </p><p>　　指導(dǎo)老師: </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一 設(shè)計(jì)目的意義及原理3</p><p>　　二 設(shè)計(jì)任務(wù)分析3</p><p>　　三

3、設(shè)計(jì)思路和程序結(jié)構(gòu)分析5</p><p>　　四 程序難點(diǎn)分析及使用過程7</p><p><b>　　五 程序調(diào)試7</b></p><p><b>　　六 設(shè)計(jì)總結(jié)10</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)目的意義及原理</p><p><b>　　設(shè)計(jì)

4、目的及意義</b></p><p>　　信息獲取、信息處理、信息傳輸和控制是信息技術(shù)及系統(tǒng)的重要組成部分。虛擬儀器則是儀器技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)深層次結(jié)合的產(chǎn)物，本設(shè)計(jì)是在虛擬儀器的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化的硬件和軟件平臺(tái)上，利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、傳感器技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)理論及專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，建立一個(gè)具有信號(hào)采集、信號(hào)處理與分析數(shù)據(jù)采集回放系統(tǒng)，旨在訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的基本技能及工程實(shí)踐能

5、力，理論聯(lián)系實(shí)際，鞏固和進(jìn)一步理解基礎(chǔ)理論知識(shí)，初步形成和掌握信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、應(yīng)用和開發(fā)能力。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　在雙通道數(shù)據(jù)采集回放系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，首先是實(shí)現(xiàn)基本波形模擬發(fā)生、數(shù)據(jù)采集記錄、其次是對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行回放、分析處理。以下就每一個(gè)部分進(jìn)行原理介紹。</p><p><b>　　二、

6、設(shè)計(jì)任務(wù)分析</b></p><p>　?。ㄒ唬└鶕?jù)系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)兩個(gè)前面板</p><p><b>　　1）雙通道采集系統(tǒng)</b></p><p>　　采集記錄前面板，可分為六個(gè)部分：</p><p>　　雙通道波形的發(fā)生?？梢赃x擇通道的波形，設(shè)置波形的頻率和幅度。</p><p>　

7、　窗口設(shè)置。可以設(shè)置X軸和Y軸的刻度。</p><p>　　采集按鈕。按下采集按鈕采集數(shù)據(jù)、顯示</p><p>　　記錄按鈕。按下記錄按鈕，對(duì)當(dāng)前采集數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。</p><p>　　回放按鈕。按下回放按鈕，將彈出新界面。對(duì)當(dāng)前保存數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理顯示。</p><p>　　停止按鈕。停止按鈕控制儀器結(jié)束運(yùn)行。</p>&l

8、t;p>　　后面板函數(shù)需能實(shí)現(xiàn)基本波形的發(fā)生，包括方波、正弦波、鋸齒波。用循環(huán)控制波形發(fā)生的頻率。同時(shí)要建立一個(gè)實(shí)用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，必須了解一些關(guān)于模擬信號(hào)采集過程和模擬輸入系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)。</p><p>　　根據(jù)信號(hào)特征和測(cè)試目的，模擬信號(hào)可分為3類：</p><p>　　對(duì)于隨時(shí)間緩慢變化的信號(hào)，例如容器的液位、對(duì)象的溫度等，通常叫做直流信號(hào)。對(duì)直流信號(hào)一般只需要比較慢的采

9、樣頻率。</p><p>　　對(duì)于隨時(shí)間變化較快得信號(hào)，如果需要了解它的波形，則把它作為一個(gè)時(shí)域信號(hào)來處理。這時(shí)候就需要比較高的采樣頻率。</p><p>　　對(duì)于隨時(shí)間變化較快的信號(hào)，如果需要了解它的的頻率成分，則把它作為一個(gè)頻域信號(hào)處理。根據(jù)來徹斯特理論，要得到準(zhǔn)確的頻率信息，采樣率必須大于信號(hào)最大頻率成分的兩倍。采樣率的一半叫來徹斯特頻率。這實(shí)際上意味著對(duì)于最大頻率的信號(hào)成</

10、p><p>　　分每一個(gè)周期只采樣兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，對(duì)于描述信號(hào)的波形是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。工程實(shí)際中一般使用信號(hào)最高頻率成分4－10倍的采樣率。</p><p><b>　　2）雙通道回放系統(tǒng)</b></p><p>　　數(shù)據(jù)回放處理前面板，可分為三個(gè)部分：</p><p>　　保存原始數(shù)據(jù)回放，可以設(shè)置拖動(dòng)曲線進(jìn)行縮放。</p&

11、gt;<p>　　濾波數(shù)據(jù)窗口，可以設(shè)置濾波函數(shù)。</p><p>　　頻譜分析數(shù)據(jù)窗口，可以設(shè)置選擇加窗類型。</p><p>　　時(shí)間域分析：最直觀也是第一步的分析。從中既可做出一些原始判斷，又可確定進(jìn)一步分析的方向和目標(biāo)。</p><p>　　頻譜分析：將時(shí)域信號(hào)變換成頻域信號(hào)再分析稱為頻譜分析。由于時(shí)域信號(hào)分為連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)，連續(xù)信號(hào)又可分

12、為絕對(duì)可積、平方可積和均方可積；離散信號(hào)又可分為絕對(duì)可和、平方可和和均方可和，故對(duì)應(yīng)的頻譜可分為多種。</p><p><b>　　時(shí)域加窗：</b></p><p>　　海窗，包括漢寧窗（hannning）和漢明窗(hamming)：用于減少泄露，缺點(diǎn)在于頻域主瓣比矩形窗主瓣寬，確定峰值頻率時(shí)誤差較大。加海窗會(huì)降低峰值高度。</p><p>

13、<b>　?。ǘ┚幹乒δ芸驁D</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)要求編寫軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。必要時(shí)要設(shè)計(jì)程序流程圖。</p><p><b>　　（三）演示程序</b></p><p><b>　　演示程序時(shí)。</b></p><p>　　三、設(shè)計(jì)思路和程序結(jié)構(gòu)分析</

14、p><p><b>　　7. 設(shè)計(jì)流程圖</b></p><p>　　四、程序難點(diǎn)分析及使用過程</p><p>　　整個(gè)雙通道數(shù)據(jù)采集回放系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要的難點(diǎn)有以下幾個(gè)：</p><p>　　通過界面的各個(gè)旋鈕或選擇框能產(chǎn)生對(duì)應(yīng)幅度和頻率的正弦波、方波、鋸齒波，并在同一個(gè)示波器上顯示0～2個(gè)通道的波形。同時(shí)能隨時(shí)修改時(shí)間

15、基準(zhǔn)和電壓基準(zhǔn)讓波形能完整地在示波器上顯示。</p><p>　　整個(gè)程序的數(shù)據(jù)類型要保持統(tǒng)一。包括波形產(chǎn)生、界面微調(diào)、波形讀寫等等。</p><p>　　前面板的參數(shù)設(shè)置也對(duì)程序是否能更有效運(yùn)行起到莫大的作用。尤其是對(duì)按鈕的設(shè)置，往往很大程度上決定了程序能否正確執(zhí)行。</p><p><b>　　使用過程：</b></p>&l

16、t;p>　　打開主程序，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)采集”，可以在上方的窗口上看到產(chǎn)生的波形，在左側(cè)可以調(diào)整兩個(gè)通道的波形、幅值及頻率，從而產(chǎn)生不同的兩個(gè)波形。</p><p>　　轉(zhuǎn)動(dòng)左下角的兩個(gè)旋鈕，可以改變示波窗口的時(shí)間基準(zhǔn)和電壓基準(zhǔn)，從而使波形能完整清晰地呈現(xiàn)在窗口中。</p><p>　　調(diào)整出滿意的波形后，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)記錄”，即可記下此時(shí)的波形，直到再次點(diǎn)擊，釋放該按鈕，記錄結(jié)束。</

17、p><p>　　點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)回放”彈出雙通道信號(hào)回放面板，上方窗口顯示回放的波形，左下側(cè)窗口顯示濾波后的數(shù)據(jù)，右下側(cè)窗口則顯示頻譜分析后的數(shù)據(jù)。</p><p>　　在窗口下方有“濾波函數(shù)”和“加窗類型”兩個(gè)選擇欄，在按下“重置”時(shí)即時(shí)顯示各窗口數(shù)據(jù)，并處于實(shí)時(shí)響應(yīng)狀態(tài)；也可再次按下，選擇好“濾波函數(shù)”和“加窗類型”再按下“重置”響應(yīng)選擇欄當(dāng)前函數(shù)和類型。</p><p>

18、;　　點(diǎn)擊信號(hào)回放面板上的“返回”返回主程序面板。</p><p>　　點(diǎn)擊主程序面板上的“系統(tǒng)退出”退出改程序。</p><p><b>　　五、程序調(diào)試</b></p><p><b>　　作品展示：</b></p><p>　?。?）雙通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)</p><p>

19、　　通道一：方波，通道二：三角波</p><p><b>　　后面板：</b></p><p>　　（2）雙通道數(shù)據(jù)回放前面板：</p><p>　　雙通道數(shù)據(jù)回放后面板：</p><p>　　1．在遇到不知道所選模塊是否正確或者不知道要選什么模塊時(shí)，一般先打開模塊的幫助菜單，仔細(xì)查看該模塊的作用，輸入和輸出的量是否與所

20、需實(shí)現(xiàn)的要求匹配。然后把相關(guān)的其他模塊也一一了解，尋求是否有更適合的模塊。</p><p>　　2．在接線顯示錯(cuò)誤時(shí)，先右鍵點(diǎn)擊查看錯(cuò)誤原因，以此去重新接線或調(diào)整模塊。接線時(shí)沿著一條線路接完，再接分支或下一條線路，既可及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，也可避免無端錯(cuò)誤。</p><p>　　3．在遇到局部功能無法獨(dú)立完成時(shí)，我從LABVIEW中的例子入手，看了許多波形采集處理和濾波的例子。主要是signal

21、generation and processing.vi和two channel oscilloscope.vi這兩個(gè)例子，整體看了幾遍有所理解后，對(duì)原先的程序進(jìn)行修改和調(diào)整。這樣不僅能把原本不會(huì)的功能實(shí)現(xiàn)，更能調(diào)高由于學(xué)習(xí)時(shí)間過短、對(duì)模塊功能的不熟悉而使得程序的可靠性。</p><p><b>　　六、設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)L