2022年简约版虚拟仪器课程方案——labview函数信号发生器方案.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用沈阳工程学院 课 程 设 计设计题目:基于 Labview 的函数信号发生器的设计系别班级 测控本 091 同学姓名 学号 2022308103 指导老师 职称 教授起止日期: 2022 年 2 月 27 日起 至 2022 年 3 月 2 日止名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用沈 阳 工 程 学 院课程设计任务书课程设计题目:基于Labview 的函数信号发生器的设计系 别 班级 测控本 091 同学姓名 学号
2、2022308103 指导老师 职称 教授课程设计进行地点: F430 任 务 下 达 时 间: 2022 年 2 月 27 日起止日期: 2022 年 2 月 27 日起至 2022 年 3 月 2 日止教研室主任 2022 年 2 月 27 日批准名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用基于 labview 的信号发生器的设计1. 设计主要内容及要求设计基于 Labview 的函数信号发生器;要求: 1)把握 NI-DAQ使用方法; 3 2)明白函数信号产生方法;输出信号类型可选)输出一路占
3、空比可调的方波信号,一路函数信号择); 2. 对设计论文撰写内容、格式、字数的要求1). 课程设计论文是表达和总结课程设计成果的载体,一般不应少于 3000 字;2). 同学应撰写的内容为:中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等;课 程设计论文的结构及各部分内容要求可参照沈阳工程学院毕业设计 论文)撰写规 范执行;应做到文理通顺,内容正确完整,书写工整,装订整齐;3). 论文要求打印,打印时按沈阳工程学院毕业设计 论文)撰写规范的要 求进行打印;4). 课程设计论文装订次序为:封面、任务书、成果评审看法表、中文摘要和 关键词、目录、正文、参考文献;3. 时间进度支配次序阶段日期计 划 完 成
4、 内 容备注1 2 月 27 日老师讲解题目,同学查阅相关资料2 2 月 28 日进行方案论证,确定程序流程,熟识 NI-DAQ使用方法3 2 月 29 日程序设计4 3 月 1 日调试程序5 3 月 2 日撰写论文,成果验收沈 阳 工 程 学 院虚拟仪器课程设计成果评定表系部):班级:同学姓名:指 导 教 师 评 审 意 见名师归纳总结 评判具 体 要 求权重评 分加权第 3 页,共 25 页内容分- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 调研个人资料整理仅限学习使用能独立查阅文献 , 收集资料;能4 3 2 制 定 课 程 设 计 方 案 和 日 程 安0
5、.1 5 论证排;工作工作态度仔细,遵守纪律,出432才能勤情形是否良好,能够独立完0.2 5态度成设计工作;工作按 期 圆 满 完 成 规 定 的 设 计 任0.2 5432量务,工作量饱满,难度相宜;说明书立论正确,论述充分,说明结论严谨合理,文字通顺,技0.5 5432书的术用语精确,符号统一,编号质量齐全,图表完备,书写工整规范;指导老师评审成果分加权分合计月日加权分合计乘以 12)指 导 教 师 签 名:年评 阅 教 师 评 审 意 见评判具 体 要 求权重5评 分2加权内容分查阅查阅文献有肯定广泛性;有综0.243文献合归纳资料的才能;工作工作量饱满,难度适中;0.55432量说明
6、书立论正确,论述充分,说明结论严谨合理,文字通顺,技0.35432书的术用语精确,符号统一,编号质量齐全,图表完备,书写工整规范;评阅老师评审成果分加权分合计月日加权分合计乘以8)评 阅 教 师 签 名:年课 程 设 计 总 评 成 绩分中文摘要随着电子技术、运算技术和网络技术的高速进展,传统的电子测量仪器的功能和作用已发生了质的变化,新型的虚拟仪器应运而生;其实质是利用最新的运算机技术来实现和扩展传统仪器的功能;运算机和仪器的亲密结合是目前仪器进展的一个重要方向;试验说明,设计的虚拟函数信号发生器输出信号性能优于一般传统的信号源;名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 25
7、页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用虚拟仪器是 1986 年美国国家仪器公司 NI)供应的一种新型一起概念;其基本 构成包括运算机、虚拟仪器软件、硬件接口模块等;在这里,硬件仅是为明白决信号 的输入输出,软件才是整个系统的关键;当基本硬件确定后,就可以通过不同的软件 实现不同的功能;虚拟仪器应用软件集成了仪器的全部采集、掌握、数据分析、结果 输出和用户界面等功能;使传统仪器的某些硬件甚至整个仪器都被运算机软件所代 替;虚拟仪器的软件是其最核心、最关键的部分,其主要功能是对硬件执行通信和控 制,对信号进行分析和处理,以及对结果进行恰当的表达和输出等;虚拟
8、仪器的软件开发平台目前主要有两类;NI 公司的 Labview 软件开发平台是一种专业图形化编程软件,采纳图形化编程方式,结构流程清楚,但缺点是对硬件的要求较高,比较依靠 NI 的专用产品,对信号掌握方式不够敏捷;本文所述主要是虚拟函数信号发生器的设计原理及功能;是基于 Labview8.5 软 件的设计;能够产生正弦波、方波、锯齿波、三角波等几种波形;是以同学所接触的 信号发生器的面板为基础进行的参数设置;依据现实中常用信号源的基本要求,本文 设计合理的数学模型,并通过虚拟仪器和采集卡共同作用输出该模型的物理信号;关键词 虚拟仪器 NI-DAQ 采集卡 函数信号发生器目录1 设计任务描述 1
9、1.1 设计题目:基于LABVIEW的函数信号发生器的设计11.2 设计要求 11.2.1设计目的 1 1.2.2基本要求 1 1.2.3发挥部分 1名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用2 设计思路 2 3 主程序流程图 34 各部分程序框图及前面板的设计4444.1 正弦波信号的产生及参数的设计4.2 方波信号的产生及参数的设计54.3 锯齿波信号的产生及参数的设计4.4 三角波信号的产生及参数的设计64.5 波形掌握的设计74.6 DAQ助手的创建 74.7 前面板的设计 85 多功能信
10、号发生器工作过程分析995.1 正弦波的工作过程及波形验证5.2 方波的工作过程及波形验证9105.3 三角波的工作过程及波形验证5.4 锯齿波的工作过程及波形验证116 主要元器件介绍126.1 模拟示波器 12 6.2 NI-DAQ采集卡 13 小结 14 致谢 15 参考文献 16 附录程序框图 17名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用1 设计任务描述1.1 设计题目:基于1.2 设计要求1.2.1 设计目的labview 的函数信号发生器的设计能够熟识利用 Labview 软件,并用
11、此软件编写程序框图和构造前面板;使设计的面板更直观,美丽;达到虚拟仪器的功能;1.2.2 基本要求设计基于 Labview 的函数信号发生器;要求: 1)把握 NI-DAQ使用方法; 2)明白函数信号产生方法;输出信号类型可选 3)输出一路占空比可调的方波信号,一路函数信号择);1.2.3 发挥部分1)产生的正弦波、三角波、锯齿波能够调剂频率、幅值、相位;方波能够调剂占空比;名师归纳总结 2)在调剂的基础上能够将频率、幅值和相位的值显示出来;第 7 页,共 25 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用2 设计思路懂得题目以后,我
12、们又回去查阅了很多相关资料;最终确定了设计的总体思路;用 Labview 软件设计的过程是先进行程序框图的设计,然后再设计前面板;第一是确 定我们需要的函数信号发生器一共可以产生哪些波形,然后是各个波形怎样实现和相 互切换;最终是怎样来掌握波形的产生;从一些资料中受到启示,我们需要解决的一共就只有四个大问题:与我们常用的函数信号发生器相联系,依据仪器的功能,可以产生 多种波形;但是我们需要的是一种波形,所以必需做好信号相互切换的功能;因此用case 条件结构是最好的挑选;我可以在case 结构中添加多个条件分支,并用特定的数据类型表示不同的波形;在 case 结构中的条件挑选端口加一个【文本下
13、拉列表】,输 入各个可以产生的波形 必需与条件分支中的标签一一对应),这样就可以实现波形的 挑选了;:产生各个波形的方法有很多;比如用公式编写、有仿真信号生成、仍有函数生成;但是最简洁的是用【函数选板】中的【信号处理】的子选板中的【波 形生成】中的【正弦波形】、【方波】、【三角波】、【锯齿波】;但是这些控件必 须自己输入各种参数值;:一个抱负的函数信号发生器必需有一个开关,如我们所用到的函数 信号发生器一样;在不需要发生器的时候就利用【开关】来掌握信号的产生与否;因此,只需要在 case条件结构的外面再加一个while 循环结构就可以了;:产生的波形的各个参数是否满意我们的要求,假如没有显示这
14、些参 数的话,我们是不能知道的;所以只需在程序框图中加一个显示控件或局部变量都可 以;以上就是整个虚拟函数发生器的设计思路;名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 个人资料整理仅限学习使用第 9 页,共 25 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用3 主程序流程图 开头频率偏移量幅值参数调剂相位占空比正弦波 三角波波形挑选方波 锯齿波产生波形开关名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 25 页精选学习资料 - - - - -
15、 - - - - 个人资料整理 仅限学习使用4 各部分程序框图及前面板的设计4.1 正弦波信号的产生及参数的设计产生波形的方法有很多,可以用【仿真信号】、【信号生成】等;我挑选的是【波形生成】,即正弦波形),它一共有四个参数:频率、幅值、相位、直流偏移量;只要我把四个参数都设置为变量,就能实现各个参数的调剂,进而 产生能满意不同要求的波形;达到一个虚拟仪器的功能;这只实现了一种波形,仍有其它波形;所以就涉及到了波形的挑选;因此,我用 了 case条件结构;充分利用它的功能,我转变【挑选器标签】中的数据类型,并添加 所需要的条件分支;每一个分支就对应一个波形;并依据这个波形的特点,挑选不同 的参
16、数;同样,【分支挑选器】的数据类型必需与【挑选器标签】中的数据类型一 致;这样就可以实现正弦波;为了使我们所得到的波形的参数更加精确,可以再添加 一个显示控件;这样,调剂参数的同时,也可以观测它的值,看是否达到要求;正弦波的设计原理图如下所示:图 4.1.1 正弦信号程序框图当然, “频率 ” 是有单位的;所以,我用了一个字符串函数:【格式化写入字符 串】,依据要求加入了单位:“ Hz”;4.2 方波信号的产生及参数的设计接 下 来 , 我 设 计 的 波 形 是 方 波 ; 选 择 【 波 形 生 成 】 中 的 方 波 波 形 ),它一共有五个参数:频率、幅值、相位、直流偏移量、占空比;其
17、中,占空比特殊重要,不仅要能调剂,而且要精确的显示它的数值;同样,把其它名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用四个参数都设置为变量,就能实现各个参数的调剂,进而能满意我们的需要;涉及到的波形切换,用case 条件结构,充分利用它的功能,【分支挑选器】的数据类型必需与【挑选器标签】中的数据类型一样;这样既可以实现正弦波,也可以切 换到其它的波形;再添加一个显示控件,调剂参数的同时,也可以观测它的值;方波的设计原理图如下所示:图 4.2.1 方波信号程序框图“频率 ”的单位处理方法与正弦波的方法
18、一样即可;用一个字符串函数:【格式化写 入字符串】,依据图标的提示和要求加入了单位:“ Hz”;4.3 锯齿波信号的产生及参数的设计与上面的方法一样,挑选【波形生成】中的锯齿波形),一共有四个参数:频率、幅值、相位、直流偏移量;把四个参数都设置为变量,就能实现 各个参数的调剂;再用一个 case 条件结构,让各参数值通过条件结构的通道,并充分利用它的结构 特点,每一个分支就对应一个波形;并依据这个波形的特点,挑选不同的参数;同 样,【分支挑选器】的数据类型必需与【挑选器标签】中的数据类型一样;这样就可 以实现锯齿波;为了使我们所得到的波形的参数更加精确,可以再添加一个显示控 件;这样,调剂参数
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