摘要
随着电子技术、计算机技术和数字信号处理技术的发展，以及它们在测量领域中的广泛应用，新的测试理论、测试方法以及测试仪器的不断出现。仪器的概念及其设计理论正在发生着巨大的变化，虚拟仪器受到越来越多的关注。虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通信及图形用户界面的软件组成的测控系统，是一种计算机操纵的模块化仪器系统。主要由通用的计算机资源、应用软件和仪器硬件等构成。它是按照信号的处理与采集，结果的输出及显示的结构模式来建立通用信号处理硬件平台。
本文就是在这个通用信号处理硬件平台上，进行了基于LabVIEW的虚拟函数发生器的设计，设计基于LabVIEW软件的虚拟函数信号发生器（能够产生实验室常用的正弦波、三角波、方波、锯齿波信号），在函数信号的输出中加入相应的噪声信号，并在已设计好的虚拟信号发生器的基础上对产生的信号做相应的频谱分析。
关键词：虚拟仪器，LabVIEW，虚拟函数信号发生器，频谱分析
目录
1 绪论 (1)
1.1 课题背景 (1)
1.2 函数信号发生器发展概况 (2)
1.3 频谱分析仪发展概况 (4)
2 虚拟仪器技术 (6)
2.1 虚拟仪器的概念 (6)
2.2虚拟仪器的硬件系统 (8)
2.3 虚拟仪器的软件系统 (10)
3 LabVIEW图形化开发环境 (11)
3.1 LabVIEW简介 (11)
3.2 LabVIEW 的优点 (11)
3.3 LabVIEW编程模块 (13)
4 虚拟函数发生器与虚拟频谱分析仪的设计 (15)
4.1 基本原理 (15)
4.2 模型的建立 (15)
4.3 系统设计 (16)
4.4 运行结果 (17)
4.4.1 正弦波运行结果图 (17)
4.4.2三角形波运行结果图 (18)
4.4.3锯齿波运行结果图 (19)
4.4.4方波运行结果图 (19)
4.4.5正弦波加噪后运行结果图 (20)
4.4.6方波加噪后运行结果图 (21)
5 心得体会 (22)
参考文献 (23)
致谢 (24)
1 绪论
1.1 课题背景
虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年代。“虚拟”的含义主要强调了软件在这类仪器中的作用，体现了虚拟仪器与主要通过硬件实现各种功能的传统仪器的不同。LabVIEW是一种图形化的编程语言和开发环境，它面向的是广大的普通工程师而非编程专家。自美国国家仪器公司于1986年正式推出以来，目前LabVIEW 在测控领域的影响越来越大，逐步奠定了NI在虚拟仪器方面的领导地位。现在该软件已广泛应用于航空、航天、通信、电力、汽车、电子半导体、生物医学等众多领域。一些著名高校在内的许多学校不仅建立了基于虚拟仪器的实验室，而且还开设了LabVIEW 编程的课程。例如清华大学汽车系利用虚拟仪器技术构建的汽车发动机检测系统，用于汽车发动机的出厂检验，主要检测发动机的功率特性、负荷特性等华中理工大学机械学院工程测试实验室将其虚拟实验室成果在网上公开展示，供远程教育使用四川联合大学基于虚拟仪器的设计思路，研制了“航空电台二线综合测试仪”，将台仪器集成于一体，组成虚拟仪器系统复旦大学、上海交通大学、广州暨南大学等一批高校，也开发了一批新的虚拟仪器系统用于教学和科研。
作为现代仪器仪表发展的方向, 虚拟仪器已迅速发展成为一种新的产业. 美国是虚拟仪器的诞生地,也是全球最大的虚拟仪器制造国. 到1994 年底, 虚拟仪器制造厂已达95 家, 共生产1
000 多种虚拟仪器产品, 销售额达2. 93 亿美元, 占整个仪器销售额73 亿美元的4%。到1996 年, 虚拟仪器已在仪器仪表市场中占有10%的份额生产虚拟仪器的主要厂家NI、HP 等公司, 目前都生产数百个型号的虚拟仪器产品. 这些产品在国际市场上有较强的竞争力, 已进入中国市场.国内虚拟仪器研究的起步较晚, 最早的研究也是从引进消化NI 的产品开始. 但经过多年研究, 我国已经在虚拟仪器开发方面形成了自己的特色，国家自然科学基金委员会已将虚拟仪器研究作为现代机械工程科学前沿学科之一, 并被列为十五期间优先资助领域，我国国民经济的持续快速发展, 加快了企业的技术升级步伐, 先进仪器设备的需求更加强劲; 虚拟仪器赖以生存的个人计算机最近几年以极高的速度在中国发展, 这些都为虚拟仪器在我国的普及奠定了良好的基础. 据专家预测，到本世纪初我国将有的仪器为虚拟仪器。发达国家虽然在此领域比我国起步较早，但差距并不是很大，我们应当充分把握时机，取长补短，学习国外先进经验，将我国的虚拟仪器产业水平逐渐向先进国家靠拢。
1.2 函数信号发生器发展概况
信号发生器是一种最悠久的测量仪器，早在20年代电子设备刚出现时它就产生了。随着通信和雷达技术的发展，40年代出现
了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从
定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。同时还出现了
可用来测量脉冲电路或用作脉冲调制器的脉冲信号发生器。由于
早期的信号发生器机械结构比较复杂，功率比较大，电路比较简单，因此发展速度比较慢。
自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器，这个时期的信号发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形，
正弦波发生电路能产生正弦波输出，它是在放大电路的基础上加上正反馈而形成的它是各类波形发生器和信号源的核心电路方波是通过电压比较器产生的，比较电压信号(被测试信号与标准信号)大小，方波电压作为积分运算电路的输入，积分运算电路的输出得到三角波电压，直接数字合成（DDS）技术信号源的任意波产生方法：直接从波表提取N个点，这N个点是用户自定义的点，同传统的频率合成技术相比，DDS技术具有极高的频率分辨率，极快的变频速度，变频相位连续，相位噪声低，易于功能扩展和便于全数字化集成，容易实现对输出信号的多种调制。
由于模拟电路的漂移较大，使其输出的波形的幅度稳定性差，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形则电路结构非常复杂。自从70年代微处理器出现以后，利用微处理器、模数转换器和数模转换器，硬件和软件使信号发生器的功能扩大，产生比较复杂的波形。这时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。软件控制波形的一个最大缺点就是输出波形的频率低，这主要是由CPU的工作速度决定的，如果想提高频率可以改进软件程序减少其执行周期时间或提高CPU的时钟周期，但这些办法是有限度的，根本的办法还是要改进硬件电路。
随着现代电子、计算机和信号处理等技术的发展，极大促进
了数字化技术在电子测量仪器中的应用，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了仪器信号的处理能力，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度，克服了模拟信号处理的诸多缺点，数字信号发生器随之发展起来。
信号发生器的应用非常广泛，种类繁多。首先，信号发生器可以分通用和专用两大类，专用信号发生器主要为了某种特殊的测量目的而研制的，如电视信号发生器、脉冲编码信号发生器等。这种发生器的特性是受测量对象的要求所制约的。其次，信号发生器按输出波形又可分为正弦波信号发生器、脉冲波信号发生器、函数发生器和任意波发生器等。再次，按其产生频率的方法又可分为谐振法和合成法两种。一般传统的信号发生器都采用谐振法，即用具有频率选择性的回路来产生正弦振荡，获得所需频率。
1.3 频谱分析仪发展概况
频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量，可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量仪器。它又可称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等。现代频谱分析仪能以模拟方式或数字方式显示分析结果，能分析1赫以下的甚低频到亚毫米波段的全部无线电频段的电信号。仪器内部若采用数字电路和微处理器，具有存储和运算功能；配置标准接口，就容易构成自动测试系统。
频谱分析仪架构犹如时域用途的示波器，面板上布建许多功能控制按键，作为系统功能之调整与控制，实时频谱分析仪与扫
瞄调谐频谱分析仪。实时频率分析仪的功能为在同一瞬间显示频域的信号振幅，其工作原理是针对不同的频率信号而有相对应的滤波器与检知器，再经由同步的多任务扫瞄器将信号传送到CRT 屏幕上，其优点是能显示周期性杂散波的瞬间反应，其缺点是价昂且性能受限于频宽范围、滤波器的任务与最大的多任务交换时间。
在量测高频信号时，外差式的频谱分析仪混波以后的中频因放大之故，能得到较高的灵敏度，且改变中频滤波器的频带宽度，能容易地改变频率的分辨率，但由于超外差式的频谱分析仪是在频带内扫瞄之故，因此，除非使扫瞄时间趋近于零，无法得到输入信号的实时反应，故欲得到与实时分析仪的性能一样的超外差式频谱分析仪，其扫瞄速度要非常之快，若用比中频滤波器之时间常数小的扫瞄时间来扫瞄的话，则无法得到信号正确的振幅，因此欲提高频谱分析仪之频率分辨率，且要能得到准确之响应，要有适当的扫瞄速度。由以上之叙述，可以得知超外差式频谱分析仪无法分析瞬时信号或脉冲信号的频谱，而其主要应用则在测试周期性的信号及其它杂散信号的频谱。
2 虚拟仪器技术2.1 虚拟仪器的概念
作的，而虚拟仪器面板控件是外形与实物相像的图标，设计虚拟面板的过程就是在面板设计窗口中摆放所需的控件，然后编写相应的程序。大多数初学者可以利用虚拟仪器的软件开发工具，如Windows/CVI、LabVIEW等编程语言,在短时间内轻松完成美观而又实用的虚拟仪器前面板的设计；由软件编程来实现的虚拟仪器测量功能，在以PC为核心组成的硬件平台支持下，虚拟仪器不仅可以通过软件编程设计来实现仪器的测试功能，而且可以通过不同测试功能的软件模块的组合来实现多种测试功能。因此在硬件平台确定后有“软件就是仪器”的说法。这也体现了测试技术与计算机深层次的结合。
传统的电子仪器是自封闭的系统，它具有信号输入、输出的能力，并有固定的用户界面，比如：输入、输出信号接插件、旋钮、按钮、显示仪表、显示面板等。一个仪器包括传感器、信号处理器、A/D转换器、微处理器、存储器和内部总线等专门化的电路。通过这些电路来转换、测量、分析实际信号，并将结果以各种方式显示。但是传统的仪器功能是由制造商决定的，用户不能任意更改，现在的虚拟仪器有更多的优点，以下是传统测试仪器和虚拟仪器的一个比较：
表2-1 传统仪器与虚拟仪器对照表
2.2虚拟仪器的硬件系统
虚拟仪器的硬件系统主要由传感器、信号调理电路、数据采集设备以及计算机组成。其中，计算机是虚拟仪器硬件平台的核心；传感器是虚拟仪器系统的前置部件，将被测的非电量转换为电量；信号调理电路的主要功能是对传感器输出的模拟信号进行放大、滤波和隔离；数据采集设备的主要作用是对被测信号进行采样、放大、模数转换等。
虚拟仪器的发展随着微机的发展和采用总线方式的不同，可分为五种类型：
（1）PCI总线——插卡型虚拟仪器
这种方式借助于计算机内的数据采集卡与专用的软件相结合。它充分利用计算机的总线、机箱、电源及软件的便利。但是受PC机机箱和总线限制，且有电源功率不足，机箱内部的噪声电平较高，插槽数目也不多，插槽尺寸比较小，机箱内无屏蔽等缺点。PCI总线的虚拟仪器价格比较昂贵。
（2）并行口式虚拟仪器
最新发展的一系列可连接到计算机并行口的测试装置，它们把仪器硬件集成在一个采集盒内。仪器软件装在计算机上，通常可以完成各种测量测试仪器的功能，可以组成数字存储示波器、频谱分析仪、逻缉分析仪、任意波形发生器、频率计、数字万用表、功率计、程控稳压电源、数据记录仪、数据采集器。
（3）GPIB总线方式的虚拟仪器
GPIB技术是IEEE488标准的虚拟仪器早期的发展阶段。它的出现是电子测量独立的单台手工操作向大规模自动测试系统发展，典型的GPIB系统由一台PC机、一块GPIB接口卡和若干台GPIB 形式的仪器通过GPIB电缆连接而成。在标准情况下，一块GPIB 接口可带多达14台仪器，电缆长度可达40米。GPIB技术可用计算机实现对仪器的操作和控制，替代传统的人工操作方式，可以很多方便地把多台仪器组合起来，形成自动测量系统。GPIB测量系统的结构和命令简单，主要应用于台式仪器，适合于精确度要求高的，但不要求对计算机高速传输状况时应用。
（4）VXI总线方式虚拟仪器
VXI总线是一种高速计算机总线VME总线在VI领域的扩展，它具有稳定的电源，强有力的冷却能力和严格的RFI/EMI屏蔽。由于它的标准开放、结构紧凑、数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用、众多仪器厂家支持的优点，很快得到广泛的应用。经过多年的发展，VXI系统的组建和使用越来越方便，尤其是组建大、中规模自动测量系统以及对速度、精度要求高的场合。有其他仪器无法比拟的优势。然而，组建VXI总线要求有机箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造价比较高。
（5）PXI总线方式虚拟仪器
PXI总线方式是PCI总线内核技术增加了成熟的技术规范和要求形成的，增加了多板同步触发总线的技术规范和要求形成的，增加了多板发总线，以使用于相邻模块的高速通讯的局总线。PXI 的高度可扩展性。PXI具有8个扩展槽，而台式PCI系统只有3~4个扩展槽，通过使用PCI—PCI桥接器，可扩展到256个扩展槽，台式PC的性能价格比和PCI总线面向仪器领域的扩展优势结合起来，将形成未来的虚拟仪器平台。
2.3 虚拟仪器的软件系统
图2-2 虚拟仪器软件框架
根据VPP系统规范的定义，虚拟仪器的软件结构如图2-2所示，从顶层到顶层分别为：输入输出接口层、仪器驱动程序层和应用软件层。
3 LabVIEW图形化开发环境
3.1 LabVIEW简介
LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计
算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语
言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，
产生的程序是框图的形式。
与 C 和BASIC 一样，LabVIEW[1]也是通用的编程系统，有一
个完成任何编程任务的庞大函数库。LabVIEW[1]的函数库包括数
据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储，等等。LabVIEW[1]也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程
序的调试。
LabVIEW[1]提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）
类似的控件，可用来方便地创建用户界面。用户界面在 LabVIEW[1]中被称为前面板。使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的
对象进行控制。这就是图形化源代码，又称G代码。LabVIEW[1]
的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序
框图代码。
3.2 LabVIEW 的优点
LABVIEW有很多优点，尤其是在某些特殊领域其特点尤其突出。
（1）测试测量：LABVIEW最初就是为测试测量而设计的，因
而测试测量也就是现在LABVIEW最广泛的应用领域。经过多年的发展，LABVIEW在测试测量领域获得了广泛的承认。至今，大多数主流的测试仪器、数据采集设备都拥有专门的LabVIEW驱动程序，使用LabVIEW可以非常便捷的控制这些硬件设备。同时，用户也可以十分方便地找到各种适用于测试测量领域的LabVIEW工具包。这些工具包几乎覆盖了用户所需的所有功能，用户在这些工具包的基础上再开发程序就容易多了。有时甚至于只需简单地调用几个工具包中的函数，就可以组成一个完整的测试测量应用程序。
（2）控制：控制与测试是两个相关度非常高的领域，从测试领域起家的LabVIEW自然而然地首先拓展至控制领域。LabVIEW拥有专门用于控制领域的模块----LabVIEWDSC。除此之外，工业控制领域常用的设备、数据线等通常也都带有相应的LabVIEW驱动程序。使用LabVIEW可以非常方便的编制各种控制程序。
（3）仿真：LabVIEW包含了多种多样的数学运算函数，特别适合进行模拟、仿真、原型设计等工作。在设计机电设备之前，可以先在计算机上用LabVIEW搭建仿真原型，验证设计的合理性，找到潜在的问题。在高等教育领域，有时如果使用LabVIEW进行软件模拟，就可以达到同样的效果，使学生不致失去实践的机会。
（4）儿童教育：由于图形外观漂亮且容易吸引儿童的注意力，同时图形比文本更容易被儿童接受和理解，所以LabVIEW非常受少年儿童的欢迎。对于没有任何计算机知识的儿童而言，可以把LabVIEW理解成是一种特殊的“积木”：把不同的原件搭在一起，就可以实现自己所需的功能。著名的可编程玩具“乐高积木”使用的就是LabVIEW编程语言。儿童经过短暂的指导就可以利用乐高积木提供的积木搭建成各种车辆模型、机器人等，再使用
LabVIEW编写控制其运动和行为的程序。除了应用于玩具，LabVIEW 还有专门用于中小学生教学使用的版本。
（5）快速开发：根据笔者参与的一些项目统计，完成一个功能类似的大型应用软件，熟练的LabVIEW程序员所需的开发时间，大概只是熟练的C程序员所需时间的1/5左右。所以，如果项目开发时间紧张，应该优先考虑使用LabVIEW，以缩短开发时间。
（6）跨平台：如果同一个程序需要运行于多个硬件设备之上，也可以优先考虑使用LabVIEW。LabVIEW具有良好的平台一致性。LabVIEW的代码不需任何修改就可以运行在常见的三大台式机操
作系统上：Windows、Mac OS 及 Linux。除此之外，LabVIEW还支持各种实时操作系统和嵌入式设备，比如常见的PDA、FPGA以及运行VxWorks和PharLap系统的RT设备。
3.3 LabVIEW编程模块
一个完整的LabVIEW开发环境包括基本模块和扩展模块两部分，引擎部分是整个图形化开发环境的核心，它包括编辑模块、运行模块和调试模块。LabVIEW环境下开发的程序称为虚拟仪器VI，因为它的外形与操作方式可以模拟实际的仪器。实际上，VI 类似于传统编程语言的函数或子程序。程序VI由一个前面板(即用户界面)、程序流程图(图标代码)和一个接口板组成。接口面板用于上层的VI调用该VI。
前面板(front panel)类似于仪器的面板，由控件和指示元件组成。软件前面板其实是自动化的拓展，它保持了传统直观的视觉和感觉效果。流程图使用图标连线方式的图形，VI用图标代码和连线来完成算术和逻辑运算。图标代码是对具体编程问题的图
形化解决方案。图标代码即VI的源代码。工作指令由G语言编制的图标式流程图获得，模块的程序由连线把数据的输入输出端连接起来。总之，采用前面板、流程图和图标等，用户就对整个系统实现图形化描述，同时，用户也可以随时改变虚拟仪器来满足自己的需要。
4 虚拟函数发生器与虚拟频谱分析仪的设计4.1 基本原理
本设计采用的是数字处理式频谱分析原理，经过采样，使连续时间信号变为离散时间信号，然后利用LabVIEW的强大的数字信号处理的功能，对采样得到的数据进行滤波、加窗、FFT 运算处理，就可得到信号的幅度谱、相位谱以及功率谱。FFT的输出都是双边的，它同时显示了正负频率的信息。通过只使用一半FFT输出采样点转换成单边FFT。FFT的采样点之间的频率间隔是fs/N，这里fs是采样频率。FFT和能量频谱可以用于测量静止或者动态信号的频率信息。FFT提供了信号在整个采样期间的平均频率信息。在采样过程中，为了满足采样定理，对不同的频率信号，选用合适的采样速率，从而防止频率混叠。实际中，我们只能对有限长的信号进行分析与处理，而进行傅立叶变换的数据理论上应为无限长的离散数据序列，所以必须对无限长离散序列截断，只取采样时间内有限数据。这样就导致频谱泄漏的存在。所以利用用加窗的方法来减少频谱泄漏。由于取样信号中混叠有噪声信号，为了消除干扰，在进行FFT 变换之前，要先进行滤波处理。本设计采用了巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）、椭圆（Ellipse）、贝塞尔（Bessel）等滤波器。
4.2 模型的建立
本设计中利用枚举作为信号发生器模块，可产生任意标准周期信号，包括正弦波、三角形波、方波、锯齿波。其中产生的周
期信号的输入参数如频率、幅值、相位、占空比、噪声幅值、偏移量等均可一调节。还有一个频谱分析模块，测试信号经滤波、加窗处理后，进行时域分析、频域分析以及谐波分析。可以进行各种参数设置，包括采样设置、滤波器类型选择及其参数设置、窗函数类型选择等。输出信号的平均周期、峰峰值和正峰值。处理过程如下：首先将信号发生模块产生的测试信号送数字滤波器处理，滤除干扰噪声，然后分别进行时域分析、频域分析和谐波分析。
4.3 系统设计
如图4-1是系统程序框图的设计
图4-1系统程序框图的设计
如图4-2是前面板的设计
图4-2前面板的设计
4.4 运行结果
4.4.1 正弦波运行结果图
如下图是正弦波运行结果图，当给噪声幅值为零时，输入相应的参数，就可得出周期、峰峰值和正峰值的大小。
图4-3正弦波运行结果
4.4.2三角形波运行结果图
如下图是在没有加入噪声情况下测得的周期和峰值。
图4-4 三角形波运行结果
虚拟仪器大作业——模拟计算器 班级:电1004 姓名： 学号：20102389
一、设计思想： .创建3个字符串显示控件num1，num2，num3，其中： 1、第一个输入数据存储在num1中 2、第二个输入数据存入num2中 3、将其赋给 num3，并使num2为空，以便输入的数据存入num2 4、所有的运算是在num1和 num3间进行 5、运算结果都赋给result，同时赋给num1，用于下一次的运算 .创建4个布尔开关按钮change，change1，change2，change3，其中： 1、Change的真假用来判断是第一个数据还是第二个数据 2、change1的功能是在输入=，运算完后，不需要初始化即可进行下一次运算 3、change2用来去掉数据小数末尾的0 4、change3用来保证backspace键仅对输入的数据有效，对运算结果无效 .创建2个数值显示控件type1，type2，并分别在其后面板的属性——数据类型——表示法中选择U8其中： 1、type1用来存储运算符号 2、type2用来保证连续“+、-、*、/”的正确性 3、所有的运算结果都赋给result 4、result经过去零处理后得到result1，将数据显示在前面板上。 二、实现过程 1、面板按键的设计及感应 首先，在前面板上建立一个簇 然后在簇中再建立布尔量，复制20个以满足键的需求（0--9十个数字键，一个小数点键，一个等号键，四则运算键，一个开方键，一个平方键，一个倒数键，一个反号键，一个清零键及一个退出键并注意按键的顺序）。 将按键给值并作适当的美化处理
在后面板中通过将簇中元素按产生的顺序组成一个一维数组，这样就实现了每个键与数字(0--20)之间的对应。每次按下一个键时，通过 查找出对应的键并把结果(对应的数字)连接到一个case结构，然后执行对应case结构中的程序，至此就完成了对一个键的感应过程。 2、数字的键入（0~8键入1~9数字） 由于第一个输入和第二个输入所存放的地方不同（第一个存于num1，第二个存于num2→mun3再清空num2），所以有必要对此分开处理。创建2分支（真、假）的case结构。 用change控制分支的选择：在处创建局部变量并转换为读入。由于数字的键入是数据输入，change3用来保证backspace键仅对输入的数据有
课程设计任务书 课程名称: 虚拟仪器 题目：基于声卡的音频采集分析仪与信号发生器设计 学院: 环化学院系: 化工系 专业: 测控技术与仪器 班级： 学号: 学生姓名： 起讫日期：１7 ~ 18 周 指导教师:职称：中级 系分管主任: 刘雷 审核日期：
一、课程设计的要求和内容(包括原始数据、技术要求、工作要求) 虚拟仪器技术是测试技术和计算机技术相结合的产物,它融合了测试理论、仪器原理和技术、计算机接口技术、高速总线技术以及图形化软件编程技术于一身，实现了测量仪器的集成化、智能化、多样化及可编程化,本课程设计的任务是帮助学生学习和了解虚拟仪器的原理及开发技术，掌握虚拟仪器软件平台Lab ＶＩＥW的基本的编程方法及调试技术,并结合计算机声卡来完成一个信号发生器与时频分析仪的设计． 具体要求与内容： 1。具备数字存储示波器、信号发生器和信号分析仪三个主要功能模块； 2．可以通过前面板交互界面实现示波器与信号发生器功能切换; 3。采集数据可以在单次和连续两种方式进行切换,采集的数据可以进行存储,类型可以在WA V、ＢＩＮ和ＴXT三种类型进行切换,数据存储要求用子VI 实现； 4。对于信号发生器,要求可以叠加各种噪声，要求可以改变信号相关参数,同时能够实现两个以上信号叠加为一个复合信号； ５。时频分析仪应该能够完成大部分时域和频域分析，可实现信号分析前的加窗或滤波器操作,可以对原始数据和结果数据进行保存,示波器的各个参数灵活可调并且可以将已存数据重新载入进行分析观察。对于音频信号可以选择性的进行播放。
基于声卡的音频采集分析仪与信号发生器设计: 摘要：要在ＬＡBVＩEＷ环境中进行对声卡采集编程,就是运用常用周期信号及测试领域特殊信号的双通道模拟输出。由于专用数据采集卡成本比较昂贵、而且和计算机兼容性比较差等缺点,这个论文就是应用性能良好、价格低廉的计算机声卡设计一套基于ＬaｂＶIEW 的信号采集分析系统。该系统具有双通道、高保真、22K 甚至44KＨｚ的采样率,实现了音频信号的实时采集、实时存储、回放、信号分析(时域分析和频域分析)等多种功能。实验结果表明：该设计方案具有设计简便、成本低、通用性高、扩展性好、界面大方简洁等优点，可广泛应用于工程测量和科学实验室等环境. 关键词:声卡；数据采集;虚拟仪器；ＬabVIEW ； 引言：数据采集是信号分析与处理的一个重要环节,在许多工业控制与生产状态监控中,都需要对各种物理量进行数据采集与分析。但是,专用数据采集卡的价格一般比较昂贵,而我们PC机的声卡就是一个很好的双通道数据采集卡。实际测量中，在满足测量要求的前提下,可以充分利用计算机自身资源，完成数据采集任务,从而节省成本。 虚拟仪器是基于计算机的软硬件测试平台.虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统,且功能灵活,很容易构建,所以应用面极为广泛.目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境是美国国家仪器公司的创新软件产品［1]。它是将仪器装入计算机中, 以通用的计算机硬件及操作系统为依托, 可以实现各种仪器的功能。 LabVIEW是一种图形化编程语言，广泛应用于工业界、学术界和研究实验室,主要应用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示等领域,适用于多种不同的操作系统平台。与传统C、C++等编程语言不同,LabＶiew采用强大的图形化语言编程，面向测试工程师而非专业程序员，编程方便，人机交互界面直观友好,具有强大的数据可视化分析和仪器控制能力等特点[２]。
河北工程大学 《虚拟仪器设计》课程设计报告 课题：计算器模拟 姓名：张振兴 学号： 090030301 班级：测控三班 完成日期：2012 年 6月19日
目录 一、设计思路 (2) 二、实现过程 (2) 1、面板键入感应 (2) 2、运算变量的初始化 (2) 3、无操作时的默认输出 (3) 4、数字的键入1-9的输入 (3) 5、数字0的输入 (4) 6、小数点的键入 (5) 7、结果去零操作 (5) 8、“+/-”键的设计 (7) 9、“+、-、*、/”四则运算 (7) 10、等号键 (8) 11、开方运算 (9) 12、取倒数倒数运算 (9) 13、退格键CE的设计 (10) 14、清零键C (11) 15、停止键OFF (12) 三、整体程序 (12) 四、前面板的设计排版 (12) 五、while循环中寄存器能 (13) 六、此计算器可以实现的功能 (13)
一、设计思路 完成标准型计算器的一般功能。 输入第一个数，进行存储并显示输入运算的类型并存储输入第二个数，存储并显示按“=”或则按其它运算符号“+、-、*、/”进行连续的运算，最后显示运算结果。 二、具体的实现过程 1、面板键入感应 首先建立一个簇，然后在簇中建立22个布尔量，其中包括0--9十个数字键，1个小数 点键，4个“+、-、*、/”运算键，1个等号键，1个开方键，1个符号转换键，1个倒数键，1个清零键，1个退格键，1个退出键。如下图所示： 然后通过将簇中元素按产生的顺序组成一个一维数组，这样就实现了每个键与数字(1--22) 之间的对应。每次按下一个键时，通过查找出对应的键并把其后对应的数字连接到一个case 结构，然后执行对应case结构中的程序，至此就完成了对一个键的感应过程。如下图所示： 2、运算变量的初始化 在运行程序之前，首先对需要用到的变量进行初始化，如图所示
LabVIEW 程序设计步骤 下面通过一个设计实例来详细介绍虚拟仪器软件LabVIEW 的程序设计步骤。 设计目标：假设有一台仪器，需要调整其输入电压，当调整电压超过某一设定电压值时，需通过指示灯颜色变化发出警告。 1 建立新VI 启动LabVIEW 程序，单击VI 按钮，建立一个新VI 程序。 这时将同时打开LabVIEW 的前面板和后面板（框图程序面板）。在前面板中显示控件选板，在后面板中显示函数选板。在两个面板中都显示工具选板。 如果选板没有被显示出来，可以通过菜单查看（View ）/工具选板（Tools Palette ）来显示工具选板，通过查看（View ）/控件选板（Controls Palette ）显示控件选板，通过查看（View ）/函数选板（Functions Palette ）显示函数选板。 也可以在前面板的空白处，单击鼠标右键，以弹出控件选板。 2 前面板设计 输入控制和输出显示可以从控件选板的各个子选板中选取。 本例中，程序前面板中应有1个调压旋钮，1个仪表，1个指示灯，1个关闭按钮共4个控件。 1）往前面板添加1个旋钮控件：控件（Controls ）→ 新式（Modern ） → 数值（Numeric ） → 旋钮（Knob ），如图2-14所示，标签改为“调压旋钮”； 2）往前面板添加1个仪表控件：控件（Controls ）→ 新式（Modern ） → 数值（Numeric ） → 仪表（Meter ），如图2-14所示，标签改为“电压表”。 3）往前面板添加1个指示灯控件：控件（Controls ）→ 新式（Modern ）→ 布尔（Boolean ） → 圆形指示灯（Round LED ），如图2-15所示，将标签改为“上限灯”。 4）往前面板添加1个停止按钮控件：控件（Controls ）→ 新式（Modern ）→ 布尔 图2-15 添加指示灯、按钮控件 图2-14 添加旋钮、仪表控件
《电子信息系统软件设计与仿真》课程设计报告实验三十六： 1.温度报警程序，当温度值大于37则报警，小于-5则退出运行状态。前面板： 程序框图：
程序功能及用途： 本程序功能为温度报警，温度值超过37就报警，小于-5就退出运行状态。 程序演示： （备注：以下的当前温度值显示格式设置为2位的浮点数，当然也可以设置为其他形式） 1.0 当温度值大于37°时，红灯亮表示报警。（备注：以下的温度值） 2.0 当温度值小于-5°时，程序退出运行状态。
程序思路和步骤： 本题要求温度值超过一定值（37）时就报警，这里用指示灯来显示，当温度值低于一定值（-5）时就退出运行状态。 由程序框图我们可以知道：首先由一个随机数函数产生一个0-1之间的双精度浮点数，拿这个数与常量-15相乘可以得到一个范围为0到-15的数；另一方面通过另一个随机数函数产生一个0-1之间的双精度浮点数，拿这个数与常量100相乘可以得到一个范围为0到100的数；最后将这两个数通过“和”函数进行求和得出的结果作为温度计的输入值，并用输出数值控件显示此时的温度值；同时进而将这个值通过“大于”函数或是“小于”函数进行比较，当输出的温度值大于常量37，此时对应的报警指示灯就会由绿灯变为红灯，说明温度值超过预定设置的温度值，达到报警的目的；而当温度值小于常量-5时，小于函数输出为真，最后通过和停止按钮进行或操作，达到退出运行状态的作用。在本设计中加入时间延迟函数主要是将程序运行延迟一下时间，不加延时的话程序运行过快，数据变化过快，不利于观察，本次设计设置延迟时间为0.7S，观察的效果刚好。至此，该题的所有功能均已实现。 2.建立一个实现计算器功能的VI。前面板有数字控制件用来输入两个数值，有数值显示件用来显示运算结果。运算方式有加、减、乘、除，可用一个滑动条实现运算方式的设定。 前面板：
虚拟仪器》课程设计题目：摩托车仪表盘 学院名称：物理与电子工程学院 专业班级：电子信息科学与技术 学生姓 名： 方皖南 学号：201540620302 指导教 师： 胡楠 时间：2018-10-25
目录 一、labVIEW 介绍???????????????????????????? (3) 二、摩托车仪表盘的设计?????????????????????? (4) 2.1前面板图示?????????????????????? (4) 2.2程序框图?????????????????????? (4) 2.3 程序说明?????????????? (5) （1）左转灯以及右转灯的控制???????? (5) （2）让左右等闪烁的控制?????? (6) （3）里程表控制?????? (6) （4）速度表控制?????? (7) （5）油罐的控制????? (7) （6）所有数值归零控制????? (7) 三、设计小结??????????????????????????????? (7) 四、参考文献??????????????????????????????? (8)
、labVIEW介绍 LabVIEW （Laboratory Virtual Instrument EngineeringWorkbench ，实验室虚拟仪器集 成环境）是一个基于G（Graphic ）语言的图形编程开发环境，在工业界和学术界中广泛用作开发数据采集系统、仪器控制软件和分析软件的标准语言，对于科学研究和工程应用来说是很理想的语言。它含有种类丰富的函数库，科学家和工程师们利用它可以方便灵活地搭建功能强大的测试系统。LabVIEW编程语言最主要的两个特点是图形化编程和数据流驱动：（1）图形化编程 LabVIEW与Visual C++、Visual Basic 、LabWindows/CVI等编程语言不同，后几种都是基于文本的语言，而LabVIEW则是使用图形化程序设计语言G语言，用框图代替了传统的程序代码，编程的过程即是使用图形符号表达程序行为的过程，源代码不是文本而是框图。一个VI 有三个主要部分组成：框图、前面板和图标／连接器。框图是程序代码的图形表示。 LabVIEW的框图中使用了丰富的设备和模块图标，与科学家、工程师们习惯的大部分图标基本一致，这使得编程过程和思维过程非常的相似。多样化的图标和丰富的色彩也给用户带来不一样的体验和乐趣。 前面板是VI 的交互式用户界面，外观和功能都类似于传统仪器面板，用户的输入数据通过前面板传递给框图，计算和分析结果也在前面板上以数字、图形、表格等各种不同方式显示出来。 图标是VI 的图形符号，连接器则用来定义输入和输出，每一个VI 都有图标和连接器。用户要做的工作就是恰当地设置参数，并连接各个子VI 。编程一般步骤就是使用鼠标选取合适的模块、连线和设置参数的过程，与烦琐枯燥的文本编程相比更为简单、生动和直观。 如果将虚拟仪器与传统仪器作一类比，前面板就像是仪器的操作和显示面板，提供各种参数的设置和数据的显示，框图就像是仪器内部的印刷电路板，是仪器的核心部分，对用户来讲是透明的，而图标和连接器可以比作电路板上的电子元器件和集成电路，保证了仪器正常的逻辑和运算功能。 （2）数据流驱动 宏观上讲，LabVIEW的运行机制已不再是传统上的冯·诺伊曼式计算机体系结构的执行方式了。传统计算机语言（如C 语言）中的顺序执行结构在LabVIEW中被并行机制所代替。本质上讲它是一种带有图形控制流结构的数据流模式，程序中的每一个函数节点只
目录 一、课程设计目的 (2) 二、课程设计的原始数据和主要任务 (2) 三、课程设计的技术要求 (2) 四、实验原理图 (3) 五、实验步骤： (3) 六、软件流程 (4) 七、 Labview面板图： (5) 八、 Labview流程图： (5) 九、课程设计总结 (6) 十、参考文献 (6)
一、课程设计目的 课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试，测量和自动化应用。灵活高效的软件能帮助您创建完全自己定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标注的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。这些正是NI近30年来始终引领测试测量行业发展的原因所在。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集成这四大优势。 二、课程设计的原始数据和主要任务 1、掌握光敏电阻的工作原理； 2、掌握光强的测量和控制电路； 3、确定上位机监控系统的控制方案； 4、利用LabViEW软件编制上位机监控系统界面，实现光强的基本测量功能，实时显示光强的测量值； 5、对本次课程设计进行总结，撰写课程设计报告。 三、课程设计的技术要求 1、实现显示光强的测量值； 2、实现光强的测量值的多种方式显示； 3、要求系统操作简单，显示直观，使用方便，满足用户要求； 4、课程设计报告书写规范、文字通顺、图表清晰、数据完整、结论明确。
基于Labview的ADD波形 第一部分：概述 随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大的变化，美商国家仪器公司(National Instruments)于八十年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器的概念，把虚拟测试技术带入新的发展时期，随后研制和推出了基于多种总线系统的虚拟仪器。 LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。 与C和BASIC一样，LabVIEW也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储，等等。LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。 本次就是一个基于labview平台的一次设计来达到对虚拟仪器课程的掌握，尽量使用学习到知识，在设计过程中有些部分存在对于总体设计影响不大，仅仅作为对知识的巩固。 本次的ADD waveforms 设计能够对两种不同的信号进行的运算，由于现有的示波器仅能对两组波形进行简单的加减，而ADD waveforms能够进行除加减意外的乘除运算。 第二部分：设计的思路与基本原理 本次设计是基于labiew界面的一个虚拟仪器的设计，所设计的虚拟仪器要具有对一个正弦波、一个三角波进行各种合成运算的功能，可完成add、divide、multip、subtra四种基本数学运算的功能。 通过以上的目标，我们可以分别选择能产生三角波、正弦波的子VI，再通过一个条件结构来确定每次输入的波形需要进行那种运算，然后在波形图中显示出来以供观察，最后可以比较ADD前的波形与ADD之后的，同时对最终信号进行了频谱分析。 本次设计结构主要有这基本分组成：条件结构、信号产生子VI、信号合并、波形验证部分、控制开关部分、频谱分析部分。在接下来的部分会对这些部分做详细的介绍。 第三部分：设计模块与元器件的介绍
虚拟仪器导论 实验报告 目录 一．实验目的
二．实验原理 2.1 一阶系统状态空间表达式 2.2 四阶龙格—库塔法 2.3 PID控制算法 三．实验内容 四．实验报告 4.1一阶系统仿真前面板 4.2 一阶系统仿真程序框图 五．实验分析 5.1 一阶系统特点 5.2 PID参数对控制系统性能的影响 5.3 PID参数整定方法 六．实验总结 实验二 LabVIEW基本程序设计 一、实验目的 (1) 熟悉LabVIEW 8.5开发环境； (2) 掌握LabVIEW编程语言的程序结构和图形控件的使用方法； (3) 掌握LabVIEW编程环境的程序调试方法； 二、实验原理与内容 已知一阶系统状态空间表达式
x y u x x = + - =2 2.0 编程时可采用4阶龙格-库塔算法求解上述方程: K1 = -0.2*X(k)+2*u(k); K2 = -0.2*(X(k)+0.5*T*K1)+2*u(k); K3 = -0.2*(X(k)+0.5*T*K2)+2*u(k); K4 = -0.2*(X(k)+T*K3)+2*u(k); X(k+1) = X(k)+(K1+2*K2+2*K3+K4)*T/6; Y = X(k+1); 控制算法可采用增量式PID控制算法: du = Kp*(e(k)-e(k-1))+T/Ti*e(k)+Td/T*(e(k)-2*e(k-1)+e(k-2)); u(k) = u(k-1)+du; 本实验要求基于LabVIEW编程环境，针对上述一阶系统进行控制仿真。通过控制系统仿真，分析一阶系统的特点和各个PID参数对控制系统性能的影响。 三、实验报告 （1）简述实验目的及实验原理。 （2）完成实验内容，并附上前面板和程序框图。 （3）分析一阶系统特点和各PID参数对控制系统性能的影响，总结PID参数整定的方法。 （4）总结在编程过程中遇到的问题、解决办法。
实训报告 实训名称基于Labview的音乐彩灯设计系别电子与电气工程学院 专业、班级,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 学生姓名、学号,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 指导教师,,,,,,,,,,,,,,,,, 2013年1月10日
一、引言 Labview是一款程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是Labview与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而Labview使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。 同C语言和BASIC语言一样，Labview也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。Labview的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等。Labview也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序的结果、单步执行等等，便于程序的调试。 Labview是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而Labview采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。VI 指虚拟仪器，是Labview的程序模块。 Labview提供很多外观与传统仪器类似的控件，可用来方便地创建用户界面。用户界面在Labview中被称为前面板。使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码，又称G代码。Labview的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。 而本学期通过对于Labview的学习对于Labview有了一定的认识，在此基础上，我们根据老师的要求，制作了基于Labview的声音和彩灯的小装置，通过Labview与PCI6221 DAQ数据采集卡的结合运用达到采集声音信号从而控制彩灯的闪烁的效果。 二、项目方案 1、设计项目方案： 在Labview开发环境下，应用DAQ助手以及采集卡来采集声音，并将此所检测到的声音文件，输出为不同的数字信号来控制彩灯的闪烁，从而达到随着声音的强弱和节奏彩灯有规律的闪烁的效果。 2、人员分配情况： 郑广强：方案制定、编写程序、软件调试 刘进向：方案制定、硬件电路的搭建、论文报告
《虚拟仪器技术》课程设计 课题：十字路口交通灯 学院：电气工程学院 专业： 学号： 姓名： 指导老师
目录 1 课程设计目的及任务 (1) 1.1 课程设计的目的 (1) 1.2 课程设计的任务 (1) 1.3 课程设计的要求及技术指标 (1) 2 总方案的确定并画出原理图 (2) 3 各基本单元原理及设计 (2) 3.1倒计时子VI (2) 3.2.属性节点 (3) 3.3.逻辑控制单元 (3) 3.4 计时单元 (3) 4 外面版设计及整体电路图 (4) 4.1 外面板 (4) 4.2 程序图 (5) 5电路安装调试 (6) 6 体会 (7) 7 参考文献 (8)
1 课程设计的目的及任务 1.1课程设计的目的 （1）掌握labview软件的编程方法； （2）初步了解软硬件结合的仪器设计方法； （3）培养综合应用所学知识来指导实践的能力； 1.2 课程设计的任务 交通和我们的生活息息相关。平时我们过马路时看到十字路或着其他更复杂的路口有各种各样的交通灯，这对合理安排车辆行驶和行人提供了很大方便。设计十字路口交通灯，基本实现车辆有秩序行驶的功能。 1.3 课程设计的要求和技术指标 （1）设计准确的时间来控制红、绿、黄三个灯的两灭；（2）增加带指导信号的路标实现人性化交通； （3）温度时间提示功能； 2总方案的确定并画出原理框图 本实验主要是对十字路口交通进行合理安排和指挥。我的设想是这样的：首先1号路亮绿灯，其他2、3、4路都亮红灯。一号路此时可实现直行，左转和右转。当2、4亮绿灯时，1、3路亮红灯，可实现直行和右转。因为中间有个转盘所以这样都可实现去不同的方向行驶。最后3号路绿灯亮其作用同1号路线。原理框图如下：
虚拟仪器课程设计报告 学年：2011-2102（下） 任课教师：汤占军 学号：200910401352 姓名：德成 班级：自动化093 专业：自动化 系：自动化 学院：信息工程与自动化学院 2012年6月12
Labview交通灯综合设计报告 一、前言 虚拟仪器（Virtual Instrumention）是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。 虚拟仪器的主要特点有： 1、尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。 2、可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。 3、用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。 LabVIEW是一种程序开发环境，由NI公司研制开发的，类似于C 和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。 LabVIEW提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。用户界面在LabVIEW中被称为前面板。使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码，又称G代码。LabVIEW的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。 为了便于使用，LabVIEW还集成了大量的函数库以及子程序来帮助完成绝大多数的编程任务。在使用这些子函数的时候，可以忘掉传统编程语言中的令人头痛的指针操作、存分配等编程问题。除此之外，LabVIEW还包含了针对应用的数据采集（DAQ）、GPIB、串口、数据分析、数据显示、数据存储以及Internet网络通信的函数库。 本次课程设计在掌握了LabVIEW基本构建知识及相关控件知识运用的基础上，完成对向前向右交通信号灯的设计。
第1章程序的设计 1.1 前面板的设计 前面板是VI的用户界面。创建VI时，通常应先设计前面板，然后在前面板 上创建输入/输出任务。 本课程设计中前面板比较简单，只需要用六盏灯、两个时间显示器、一个停止按键即可。其中的六盏灯，红、黄、绿各两盏，在控件选板中选择指示灯，将它放在前面板合适的位置，单击鼠标右键，更改指示灯的属性，改变指示灯的大小，做出一个合适的指示灯，依同样的步骤可以做好另外五个，将六个灯均分为两组，每组都包含红黄绿三种颜色的灯，再用框将每组灯框起来，做成一个交通灯。在每组交通灯合适的位置放置一个数值显示控件作为交通灯的计时器。在前面板合适的位置放置一个开关按钮，控制循环的停止。这样交通灯系统的前面板 就做好了。面板设计如图1-1所示。 图1-1 交通灯前面板示意图 1.2 定时信号的产生
毫秒计时器在LabVIEW中的一个计时单元，它的图标与用途如图3-2所示。在函数选板的【编程】→【定时】子选板中选择时间计数器选定该单元。毫秒计数器对时间信号计数,要产生一个一秒为单位的时间信号,所以还得用毫秒计数值除以1000，取商得到以秒为单位的时间信号。接线如图1-3所示： 图1-2 时间计数器图1-3 时间计数器接线图 1.2时间信号的分段 将得到的时间信号除以每个循环所用的时间70s，取余数。得到的余数x的范围为0<=x<70,当0<=x<5时，条件满足，执行第一个条件结构里面的程序，北黄和东红灯点亮。当5<=x<35时，条件满足，执行第二个条件结构里的程序，北红和东绿灯点亮。当35<=x<40时，条件满足，东黄和北红灯点亮。当40<=x<70时，x<40的条件不满足，执行条件结构里面为假的程序，北绿和东红灯点亮。时间分段的程序结构如图1-4所示。 图1-4 时间分段程序 这里用到了判定范围并强制转换控件，应用这个控件可以判定输入的数是否在上限和下限之间。它的图标和作用如图1-5所示。如果输出信号在范围之内，“？”接口将产生一个信号，此信号恰可以输入到条件结构作为分支选择器信号。
) 课程设计任务书 课程名称：虚拟仪器 ？ 题目：基于声卡的音频采集分析仪与信号发生器设计 学院：环化学院系：化工系 专业：测控技术与仪器 班级： 学号： 学生姓名： } 起讫日期： 17 ~ 18 周 指导教师：职称：中级 系分管主任：刘雷
审核日期： 一、课程设计的要求和内容（包括原始数据、技术要求、工作要求） * 虚拟仪器技术是测试技术和计算机技术相结合的产物，它融合了测试理论、仪器原理和技术、计算机接口技术、高速总线技术以及图形化软件编程技术于一身，实现了测量仪器的集成化、智能化、多样化及可编程化，本课程设计的任务是帮助学生学习和了解虚拟仪器的原理及开发技术，掌握虚拟仪器软件平台LabVIEW的基本的编程方法及调试技术，并结合计算机声卡来完成一个信号发生器与时频分析仪的设计。 具体要求与内容： 1. 具备数字存储示波器、信号发生器和信号分析仪三个主要功能模块； | 2. 可以通过前面板交互界面实现示波器与信号发生器功能切换； 3. 采集数据可以在单次和连续两种方式进行切换，采集的数据可以进行存储，类型可以在WAV、BIN和TXT三种类型进行切换，数据存储要求用子VI实现； 4. 对于信号发生器，要求可以叠加各种噪声，要求可以改变信号相关参数，同时能够实现两个以上信号叠加为一个复合信号； … 5. 时频分析仪应该能够完成大部分时域和频域分析，可实现信号分析前的加窗或滤波器操作，可以对原始数据和结果数据进行保存，示波器的各个参数灵活可调并且可以将已存数据重新载入进行分析观察。对于音频信号可以选择性的进行播放。
` 基于声卡的音频采集分析仪与信号发生器设计： 摘要：要在LABVIEW环境中进行对声卡采集编程，就是运用常用周期信号及测试领域特殊信号的双通道模拟输出。由于专用数据采集卡成本比较昂贵、而且和计算机兼容性比较差等缺点，这个论文就是应用性能良好、价格低廉的计算机声卡设计一套基于 LabVIEW 的信号采集分析系统。该系统具有双通道、高保真、22K 甚至 44KHz 的采样率，实现了音频信号的实时采集、实时存储、回放、信号分析（时域分析和频域分析）等多种功能。实验结果表明：该设计方案具有设计简便、成本低、通用性高、扩展性好、界面大方简洁等优点，可广泛应用于工程测量和科学实验室等环境。 》 关键词：声卡；数据采集；虚拟仪器；LabVIEW ； 引言：数据采集是信号分析与处理的一个重要环节，在许多工业控制与生产状态监控中，都需要对各种物理量进行数据采集与分析。但是，专用数据采集卡的价格一般比较昂贵，而我们PC机的声卡就是一个很好的双通道数据采集卡。实际测量中，在满足测量要求的前提下，可以充分利用计算机自身资源，完成数据采集任务，从而节省成本。 虚拟仪器是基于计算机的软硬件测试平台。虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统,且功能灵活,很容易构建,所以应用面极为广泛。目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境是美国国家仪器公司的创新软件产品[1]。它是将仪器装入计算机中, 以通用的计算机
成绩评定表
课程设计任务书
目录 1 目的及基本要求 0 本程序是基于常看到的一款小游戏贪吃蛇而设计的，即有一条小 蛇不停地在屏幕上游走，吃各个方向上出现的苹果（姑且称它为 “苹果”），越吃越长，只要蛇头碰到屏幕四壁或者碰到自己的 身子，游戏就立刻结束。本程序基于传统贪吃蛇游戏的特点利用LabVIEW制作的一款完整的迷你贪吃蛇游戏。 0 4.1 运行结果 (8)
1 目的及基本要求 本程序是基于常看到的一款小游戏贪吃蛇而设计的，即有一条小蛇不停地在屏幕上游走，吃各个方向上出现的苹果（姑且称它为“苹果”），越吃越长，只要蛇头碰到屏幕四壁或者碰到自己的身子，游戏就立刻结束。本程序基于传统贪吃蛇游戏的特点利用LabVIEW制作的一款完整的迷你贪吃蛇游戏。 熟悉LabVIEW开发环境，掌握基于LabVIEW的虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧，运用专业课程中的基本理论和实践知识，采用LabVIEW开发工具,实现贪吃蛇游戏的设计和仿真。要求通过本课程设计使学生熟悉LabVIEW开发环境，掌握基于LabVIEW的虚拟仪器设计原理、设计方法和实现技巧，使学生掌握通信系统设计和仿真工具，为毕业设计做准备，为将来的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。 2 贪吃蛇游戏设计原理 贪吃蛇游戏大体上可分为以下几个部分： 1) 控制部分就是通过输入输出来控制蛇的运动 2) 逻辑部分进行判断蛇吃了没有是否撞墙同时把蛇的长度增加一节还要实现分数的计算 3) 图象显示部分就是将游戏显示出来 本程序的主要实现如下功能：1.小蛇在屏幕上不停的游走；2.用键盘方向键可控制小蛇的移动方向；3.吃过一个苹果后小蛇长度增加并随机产生另一个蛋； 4.小蛇碰到四壁或者碰到自己的身体时游戏结束并给出得分和提示是否继续； 5.游戏可以有多种难度选择等 3 贪吃蛇游戏设计与仿真 3.1 前面板设计 采用LabVIEW中提供的“Express XY图”作为游戏界面，显示蛇和苹果，这样就可以通过方向键来移动小蛇到想要去的地方。对XY图的属性做如下修改：
【摘要】 时间是人类生活必不可少的重要元素，从古代的沙漏、十二天干地支，到后来的机械钟表以及当今的石英钟，都充分显现出了时间的重要性。随着社会的发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广，功能要求越来越多。普通的机械钟表与半机械钟表对于当代人忙碌的生活显然早已不太适应，随着科技的进步，电子时钟应运而生，它不仅给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了时钟原先的功能。 本课题研究的主要目的就是设计一个基于Labview的时钟系统，通过获取电脑的系统时间，并分离出给数字，在通过布尔显示显示它以指示灯、获取日期/时间（秒）、格式化日期/时间字符串、截取数组、局部变量、真常量、假常量等等，通过连接就基本制作好一个数码管电子钟了。 关键词：虚拟仪器；Labview；时间；电子时钟
Abstract Time is an important element of human life, from the ancient hourglass, 12 days dry terrestrial branch, to later mechanical clocks and today's quartz clock, are fully shown the importance of time. With the development of society, people time measurement accuracy is higher and higher, used more and more widely, the function requirement more and more. Common mechanical clocks and half mechanical clocks for contemporary people busy life obviously had not too orientation, with the progress of science and technology, electronic clock arises at the historic moment, it not only give people production life brought great convenience, but also greatly expanded the clock of the original function. The main purpose of this research is to design a based on Labview clock system, through the acquisition of computer system time, and separate to digital, in through the Boolean display show. It with light, acquisition date/time (in seconds), formatting date/time string, clipping array, a local variable, and the true constant and false constants, etc., through the connection of basic made a digital tube the electronic clock. Key words:Virtual instrument; Labview; Time. Electronic clock
课程设计任务书 课程名称：虚拟仪器 题目：基于声卡的音频采集分析仪与信号发生器设计 学院：环化学院系：化工系 专业：测控技术与仪器 班级： 学号： 学生： 起讫日期： 17 ~ 18 周 指导教师：职称：中级 系分管主任：雷 审核日期：
一、课程设计的要求和容（包括原始数据、技术要求、工作要求） 虚拟仪器技术是测试技术和计算机技术相结合的产物，它融合了测试理论、仪器原理和技术、计算机接口技术、高速总线技术以及图形化软件编程技术于一身，实现了测量仪器的集成化、智能化、多样化及可编程化，本课程设计的任务是帮助学生学习和了解虚拟仪器的原理及开发技术，掌握虚拟仪器软件平台LabVIEW的基本的编程方法及调试技术，并结合计算机声卡来完成一个信号发生器与时频分析仪的设计。 具体要求与容： 1. 具备数字存储示波器、信号发生器和信号分析仪三个主要功能模块； 2. 可以通过前面板交互界面实现示波器与信号发生器功能切换； 3. 采集数据可以在单次和连续两种方式进行切换，采集的数据可以进行存储，类型可以在WAV、BIN和TXT三种类型进行切换，数据存储要求用子VI实现； 4. 对于信号发生器，要求可以叠加各种噪声，要求可以改变信号相关参数，同时能够实现两个以上信号叠加为一个复合信号； 5. 时频分析仪应该能够完成大部分时域和频域分析，可实现信号分析前的加窗或滤波器操作，可以对原始数据和结果数据进行保存，示波器的各个参数灵活可调并且可以将已存数据重新载入进行分析观察。对于音频信号可以选择性的进行播放。
基于声卡的音频采集分析仪与信号发生器设计： 摘要：要在LABVIEW环境中进行对声卡采集编程，就是运用常用周期信号及测试领域特殊信号的双通道模拟输出。由于专用数据采集卡成本比较昂贵、而且和计算机兼容性比较差等缺点，这个论文就是应用性能良好、价格低廉的计算机声卡设计一套基于 LabVIEW 的信号采集分析系统。该系统具有双通道、高保真、22K 甚至 44KHz 的采样率，实现了音频信号的实时采集、实时存储、回放、信号分析（时域分析和频域分析）等多种功能。实验结果表明：该设计方案具有设计简便、成本低、通用性高、扩展性好、界面大方简洁等优点，可广泛应用于工程测量和科学实验室等环境。 关键词：声卡；数据采集；虚拟仪器；LabVIEW ； 引言：数据采集是信号分析与处理的一个重要环节，在许多工业控制与生产状态监控中，都需要对各种物理量进行数据采集与分析。但是，专用数据采集卡的价格一般比较昂贵，而我们PC机的声卡就是一个很好的双通道数据采集卡。实际测量中，在满足测量要求的前提下，可以充分利用计算机自身资源，完成数据采集任务，从而节省成本。 虚拟仪器是基于计算机的软硬件测试平台。虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统,且功能灵活,很容易构建,所以应用面极为广泛。目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境是美国国家仪器公司的创新软件产品[1]。它是将仪器装入计算机中, 以通用的计算机硬件及操作系统为依托, 可以实现各种仪器的功能。 LabVIEW是一种图形化编程语言，广泛应用于工业界、学术界和研究实验室,主要应用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示等领域,适用于多种不同的操作系统平台。与传统C、C++等编程语言不同，LabView采用强大的图形化语言编程,面向测试工程师而非专业程序员，编程方便,人机交互界面直观友好，具有强大的数据可视化分析和仪器控制能力等特点[2]。
LabVIEW课程设计教学大纲 课程编码：030651009 学时/学分： 1周 2学分 一、大纲使用说明 本大纲根据通信工程专业的需要和2010版教学计划制订 （一）适用专业 通信工程 （二）课程设计性质 LabVIEW课程设计是在学完C语言程序设计，信号与系统，数字信号处理，通信原理等相关课程以后，进行的一项综合性设计，是通信工程专业必修的重要实践教学环节。通过本课程设计使学生熟悉LabVIEW开发环境，掌握基于LabVIEW 的虚拟仪器设计原理、设计方法和实现技巧，使学生掌握通信系统设计和仿真工具，为毕业设计做准备，为将来的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。 （三）主要先修课程和后续课程 1. 先修课程： C语言程序设计，信号与系统，数字信号处理，通信原理等课程。 2. 后续课程： 毕业设计。 二、课程设计目的及基本要求 通过本课程设计，使学生熟悉LabVIEW开发环境，掌握基于LabVIEW的虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧，掌握通信系统设计和仿真工具，能运用信号与系统，数字信号处理，通信原理等相关专业课程中的基本理论和实践知识，采用LabVIEW开发工具正确地解决通信系统设计中的问题。培养学生学会使用相关的技术手册及查找资料：培养学生的自学能力和独立分析问题解决问题的能力。 三、课程设计内容及安排 在熟悉虚拟仪器的设计思想、图形化编程语言的原理、方法和应用技术的同时，结合信号与系统，数字信号处理，通信原理等课程，以教学和实践相结合的原则安排课程设计内容。课程设计安排:一周内完成。 具体内容和要求如下： 1.教师选择LabVIEW课程设计题目的原则：采用LabVIEW开发环境，紧密结合通信专业的相关课程来进行。 2.设计要求：要求学生掌握LabVIEW的虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧，掌握简单通信系统设计和分析方法。 3. 设计步骤和要求： （1）根据设计任务和指标要求，通过检索、查资料、调查研究、确定方案、画出组成系统结构方框图；