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《虚拟仪器技术》结课论文

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《虚拟仪器技术》结课论文
题 目 交通灯系统设计
姓 名 刘鑫青
专业班级 电信工程14-2
学 号 ************
院 （系） 电子信息工程学院
完成时间 2017年 5月24 日
基于LabVIEW的交通灯系统设计
摘要：本课题是根据虚拟仪器相关技术对简单交通灯控制系统的设计。
本文首先介绍了LabVIEW的开发环境，并在交通管理系统知识的基础
上，根据设计要求和实际应用情况，以及交通灯所要完成的功能确定了
控制系统中需要设计的模块，然后对每个模块进行编程与设计。通过调
试，使其系统功能达到任务要求。
关键词：交通灯，LabVIEW，虚拟仪器，VI

1 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。
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。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，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。如图
1所示
图1 交通灯前面板示意图
1.3 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3所示：

图2 时间计数器 图3 时间计数器接线图
1.4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。程序结构如图4所示。

图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。如图5所示

图5 判定范围并强制转换控件
1.5 各组时间信号的动作

第一阶段：余数在0至5秒之间，此时东红和北黄两个灯点亮，向
东方向的时间显示器东灯显示为离红灯熄灭的时间（从6s到1s），向北
方向的时间显示器北灯显示为离黄灯熄灭的时间（从6s到1s）。如图6
所示
图6 条件结构1
第二阶段：当北黄灯点亮5秒后，即余数大于5并且小于35时，
条件结构2条件满足,北红和东绿两个灯点亮,向东方向的时间显示器显
示离东绿(通行)熄灭的时间（从30s到1s）,向北方向的显示离红灯(禁止
通行)熄灭的时间（从35s到6s）。如图7所示

图7 条件结构2
第三阶段：当东绿灯点亮30秒后，即余数大于35并且小于40时，
条件结构3条件满足,东黄灯点亮, 而北红未到熄灭的时间，继续点亮。
向东方向的时间显示器显示离东黄(准备转换)熄灭的时间（从6s到1s）,
向北方向的继续显示离红灯(禁止通行)熄灭的时间（从6s到1s）。如图8
所示
图8 条件结构3
第四阶段：当北黄灯点亮5秒后，即余数大于40并且小于70
时，条件结构4为假的条件满足,北绿和东红两个灯点亮,向东方向的
时间显示器显示离东红(禁止通行)熄灭的时间（从35s到6s）,向北方
向的显示离绿灯(通行)熄灭的时间（从30s到1s）。如图9所示

图9 条件结构4
1.6循环的设计

LabVIEW中的循环结构主要通过while和for循环实现。这两种循
环的功能基本相同，但使用上有一些差别。for循环必须确定循环次数，
循环一定次数后自动退出循环；而while循环不用确定循环次数，只需
要指定退出循环的条件。
由于循环的次数不能确定，所以就用到了while循环。LabVIEW中
的while循环相当于C语言中的while循环和do…while循环。
在此课程设计中，用按键连接条件端口，当按键按下时，循环停止。
如图10所示

图10 while循环
2软件调试

这次所设计的十字路口交通灯有四种运行状态：状态1、状态2、状
态3、状态4。各种状态的效果在下文中将会讲到。
运行状态1，北红灯亮35s—6s，东绿灯亮30s—1s，东方向可以通
行，共为30s，向北方向禁止通行，禁止时间共为35s。时间显示器显示
的为离下一个状态到来的时间，如图（1）所示，东灯显示器显示为26，
表明再过26s绿灯将转变为黄灯，彼时向东方向将禁止通行；北灯显示
器显示为31，表明再过31s向北将允许通行。
运行状态2，北红灯亮6s—1s，东黄灯亮6s—1s，此时往东方向的
车辆准备禁止通行。准备时间总共为5s，向北方向的车辆准备通过。时
间显示器显示的为离下一个状态到来的时间，如图（2）所示，两个显
示器都显示为5，表明再过5s向北方向将转变为绿灯，向东方向转为红
灯，彼时向东方向将禁止通行，向北方向将允许通行。
运行状态3，北绿灯亮30s—1s，东红灯亮35s—6s，此时往东方向
的车辆禁止通行。禁止时间总共为35s；向北方向的车辆允许通行，通
行时间总共为30s。时间显示器显示的为离下一个状态到来的时间，如
图（3）所示，北灯显示器都显示为11，表明再过11s向北方向将转变
为黄灯，彼时向北方向将准备禁止通行；东灯显示器显示16，表明再过
16s，向东方向转为绿灯，彼时向东方向将允许通行。
运行状态4，北黄灯亮6s—1s，东红灯亮6s—1s，此时往东方向的
车辆准备通行，准备时间总共为5s；向北方向的车辆准备禁止通过。时
间显示器显示的为离下一个状态到来的时间，如图（4）所示，两个显
示器都显示为3，表明再过3s向北方向将转变为红灯，向东方向转为绿
灯，彼时向东方向将允许通行，向北方向将禁止通行。如图11

图11运行状态图
运行中按下停止键后，程序停止循环，如图12所示：

图12 停止运行
如需继续运行程序，须单击工具栏中的运行、【连续运行】按钮。
3心得体会

通过这段时间的学习，我基本学会了虚拟仪器设计的步骤和基本方
法，提高了动手能力，增强了理论联系实际的能力，在学习的过程中遇
到不懂的问题向老师、同学请教，这也给了我与同学合作的机会，提高
了与人合作的意识与能力，同时也培养和发展了同学之间的感情，对此
我感到非常欣慰。总之，在这次课程设计中我受益匪浅。
在这次学习中，我真正的感受到了虚拟仪器的优越性，“软件即仪
器”，通过一些图形程序，就可以实现相应的仪器的功能，只需要借助一
台计算机，一个LabVIEW软件，就可以实现很多仪器的功能。也让我
明白了在学习LabVIEW中，首先要熟悉每个控件的用途、使用方法和
在软件中的位置。熟悉了这些，在做设计的时候才会得心应手；其次，
对于虚拟仪器设计来说，因果朔源的设计方法是一种比较好的设计方
法，知道要做什么，知道需要哪些单元，我们就添加那些单元，按需求
增添元件。
感谢学校给予我们此次机会。这对提高我们的能力有很大的帮助。
将理论应用于实践，将空想变成现实，使得我们在应对实际问题时变得
不再迷茫。转眼间此次课程设计就要结束了，希望学校能给予我们更多
的实践机会，提高我们的动手能力，我们也会认真学习，不辜负学校、
老师的厚望。
参考文献

[1]张健，韩薪莘.LABVIEW图形化编程与实例应用.北京：中国铁道出版社
[2]戴鹏飞.测试工程与LABVEIW应用.北京：电子工业出版社
[3]路林吉.虚拟仪器的应用.电子技术
[4]侯国屏.LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计.清华大学出版社
[5]杨乐平,李海涛,宵相生,等.LABVIEW 程序设计与应用.北京:电子工业出版社

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毕业设计(论文)-基于虚拟仪器的信号发生器的设计与实现

毕业设计(论文)-基于虚拟仪器的信号发生器的设计与实现

摘要摘要传统的信号发生器其功能完全靠硬件实现，功能单一而且用户的购置、维护费用高。

更重要的是，对于传统的信号发生器，其功能一旦确定便不能更改，用户要想使用新的功能则必须重新购买新的仪器，传统信号发生器的不足是显而易见的。

虚拟仪器是将仪器技术、计算机技术、总线技术和软件技术紧密的融合在一起，利用计算机强大的数字处理能力实现仪器的大部分功能，打破了传统仪器的框架，形成的一种新的仪器模式。

本课题完成了“虚拟信号发生器”的理论研究，在很大程度上解决了传统信号发生器的诸多弊端。

本文主要研究虚拟仪器在信号发生器领域里的软件编程。

本虚拟仪器可完成输出多种信号波形的同时产生与输出，信号输出频率、幅度等参数实时可调。

本文研究的虚拟信号发生器主要具有如下优点：用户可自由定义其功能；系统功能升级扩充方便快捷、可与电脑等设备方便的互联。

关键词: 虚拟仪器, 信号发生器,虚拟信号发生器, LabVIEW目录AbstractThe functions of traditional signal generators are carried out solely on hardware, and at the same time the functions of traditional signal generators are singleness and costly for purchasing and maintaining, What is more important is that the functions of traditional signal generators can not be altered once they are fixed. Users must get new ones so long as they want new functions. Thus, the defects of traditional signal generators are obvious. Virtual instrument is formed by the instrument technology, computer technology, bus technology and software technology. Powerful digital processing’s ability of computer is used to achieve the main functions of instrument. Virtual instrument broke the framework of the traditional instruments, and built a new device model. This dissertation has accomplished the theoretical research, and made up the various shortcomings of traditional signal generators to great degree. This virtual signal generator can achieve the input and output of multi signals, and such parameters as signal output frequency and amplitude can be adjusted timely. The advantages of this virtual signal generator include the following: low cost of hardware, user custom functions, convenience of the upgrading and enlargement of systematic functions, and connectable with computers.Keywords: Virtual Instrument , Signal Generator , Virtual Signal Generator , Labview目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1研究背景及动态 (1)1.2本项目的研究意义及本文主要研究内容 (2)1.2.1本项目的研究意义 (2)1.2.2本文的主要研究内容 (2)第2章虚拟仪器和Labview简介 (4)2.1虚拟仪器的产生背景 (4)2.2虚拟仪器的概念 (5)2.3虚拟仪器的分类 (5)2.4虚拟仪器系统的构成 (6)2.4.1虚拟仪器系统的硬件构成 (7)2.4.2虚拟仪器系统的软件构成 (7)2.5虚拟仪器的优势 (8)2.6虚拟仪器的发展方向 (9)2.7图形化虚拟仪器开发平台——LABVIEW简介 (9)2.8本章小结 (12)第3章信号发生器 (13)3.1信号发生器概述 (13)3.2信号发生器的分类... . (14)3.2.1正弦信号发生器.. (14)3.2.2函数发生器.. (15)3.2.3脉冲信号发生器.. (15)3.2.4随机信号发生器.... . (15)3.3本章小结 (16)第4章基于虚拟仪器的信号发生器的设计 (17)4.1虚拟仪器的简单应用 (17)4.1.1 创建虚拟仪器 (17)4.1.2 为前面板添加控件 (19)4.1.3 修改信号 (22)目录4.1.4 本节小结 (24)4.2虚拟仪器实现多功能信号发生器 (24)4.2.1“信号发生器1”的设计 (25)4.2.2“信号发生器2”的设计 (29)4.2.3“信号发生器3”的设计 (31)4.2.4 本节小结 (33)4.3本章小结 (34)结论 (35)参考文献 (36)谢辞 (37)第1章绪论在有关电参量的测量中，我们需要用到信号源，而信号发生器则为我们提供了在测量中所需的信号源，它可以产生不同频率的正弦信号、方波、三角波、锯齿波、正负脉冲信号、调幅信号、调频信号和随机信号等，其输出信号的幅值也可以按需要进行调节。

自动化系统中的虚拟仪器技术

自动化系统中的虚拟仪器技术

自动化系统中的虚拟仪器技术自动化系统中的虚拟仪器技术是一种通过软件仿真实现仪器功能的技术。

它可以模拟真实的物理仪器，使得实验设备的开发、测试和运行更加简便高效。

本文将介绍自动化系统中的虚拟仪器技术的原理、应用和未来发展趋势。

一、虚拟仪器技术的原理虚拟仪器技术的核心原理是将物理仪器的功能通过软件仿真实现。

它通过搭建仪器模型、添加信号处理算法和界面设计等步骤，将仪器的测量和控制功能转化为算法的处理过程。

虚拟仪器技术可以利用计算机的处理能力和灵活性，实现多种仪器功能在同一硬件平台上的集成。

虚拟仪器技术一般包括以下几个方面的内容：1. 算法建模：将真实仪器的测量和控制过程抽象为数学模型和算法实现。

2. 界面设计：通过人机交互界面，实现用户对虚拟仪器的控制和监测。

3. 数据处理：对仪器测量数据进行分析、处理和展示，以实现各种功能要求。

4. 硬件接口：将计算机与真实的物理设备连接，实现虚拟仪器对实际环境的感知和干预。

二、虚拟仪器技术的应用虚拟仪器技术在自动化系统中有着广泛的应用。

以下列举几个典型的应用领域：1. 实验教学：虚拟仪器技术可以替代传统的实验设备，使得学生能够在计算机上进行实验操作和数据分析，提高实验教学的效果和效率。

2. 自动化测试：虚拟仪器技术可以快速搭建测试平台，实现对各种设备和系统的测试和验证，大大提高了测试的灵活性和自动化水平。

3. 工业控制：虚拟仪器技术可以替代部分物理仪器，实现对生产过程的监测和控制，并且能够快速调整参数和算法，适应不同的工况需求。

4. 仪器研发：虚拟仪器技术可以用于仪器的原型开发和测试，大大节省了成本和时间，加速了新产品的上市进程。

三、虚拟仪器技术的未来发展趋势随着计算机和通信技术的不断进步，虚拟仪器技术在自动化系统中的应用前景十分广阔。

以下是一些虚拟仪器技术未来的发展趋势：1. 多模态集成：虚拟仪器技术将更多的仪器功能集成在同一平台上，使得用户可以通过一个界面进行多种任务和操作。

虚拟仪器技术综述

虚拟仪器技术综述

虚拟仪器技术综述摘要：本文论述了虚拟仪器的发展历程，虚拟仪器的基本概念、组成，虚拟仪器的总线技术，与传统仪器技术进行对比，虚拟仪器技术的优势， LabVIEW 软件的应用，最后对虚拟仪器技术的发展趋势进行了分析总结。

关键词：虚拟仪器、总线技术、LabVIEW一、虚拟仪器的发展历程1．国外发展历程随着个人电脑技术的出现，人们开始考虑使用电脑来处理传统仪器所测数据。

由此，GPIB技术在20世纪70年代发展起来，这也就是IEEE488及后来的IEEE488.2标准。

但由于GPIB总线带宽（1Mbytes／s）限制了数据向计算机的实时传输，所以大量的数据处理工作仍然依靠仪器自身所带有的功能。

20世纪80年代，随着计算机技术的进一步发展，个人电脑可以带有多个扩展槽，就出现了插在计算机里的数据采集卡。

它可以进行一些简单的数据采集，数据的后处理由计算机软件完成，这就是虚拟仪器技术的雏形。

1986年，美国National Instruments公司（以下简称NI公司）提出了“软件即仪器的口号”，推出了NI-LabVIEW直观的流程图编程风格的开发和运行程序平台，开启了虚拟仪器的先河。

20世纪90年代，计算机总线速度进一步加快，PCI总线的数据传输速度达到了132Mbytes/s。

1996年底，美国NI公司在PCI数据总线的基础上提出了第一代PXI系统的技术规范。

现在，PXI技术联盟已经有接近60家成员公司为这一平台开发产品。

2．我国发展历程1985年，我国东方振动和噪声技术研究所（以下简称COINV）开始提出PC卡泰（PCCATAI）—微机卡式采集测试分析仪的概念，并推出了数据采集和信号处理软件（DASP Data Acquisition＆Signal Processing），随后又提出了“把实验室拎着走”的口号，进而进行了虚拟仪器库平台的研发，实现了INV虚拟仪器库。

DASP软件概念突破了传统的随机振动信号分析仪和FFT分析仪概念，实现了向虚拟仪器和计算机采集测试分析仪器概念的过渡。

虚拟仪器总结

虚拟仪器总结

虚拟仪器总结引言在科学研究和工程领域中，实验仪器是不可或缺的工具。

然而，仪器的购买和维护成本高昂，并且在某些情况下可能不可行。

这就引入了虚拟仪器的概念。

虚拟仪器是一种通过计算机模拟实验仪器功能和响应的工具。

本文将对虚拟仪器进行总结，并探讨其应用和优势。

什么是虚拟仪器?虚拟仪器是一种通过计算机软件模拟实验仪器的功能和响应的工具。

它使用计算机算法和模型来模拟仪器的操作和输出。

虚拟仪器可以模拟各种实验仪器，包括示波器、频谱仪、信号发生器等。

通过虚拟仪器，用户可以在计算机上进行实验和数据采集，而不需要真实的物理仪器。

虚拟仪器通常具有图形用户界面，以便用户可以方便地操作和观察实验结果。

虚拟仪器的应用虚拟仪器在许多领域有广泛的应用。

以下是一些常见的应用领域：1. 教育和培训虚拟仪器在教育和培训中起到了重要的作用。

它可以提供一个实验环境，让学生在不占用实际实验室资源的情况下进行实验。

虚拟仪器还可以提供一个安全的学习环境，避免了可能的实验事故。

教师还可以创建自定义的实验模拟，以满足不同学生的需求。

2. 研究和开发虚拟仪器在科学研究和工程开发中也被广泛使用。

研究人员可以使用虚拟仪器来验证理论模型和算法。

它还可以帮助工程师在产品开发过程中进行实验和优化。

虚拟仪器可以提供快速、准确和可重复的实验结果，加快研究和开发的进展。

3. 远程实验虚拟仪器还可以用于远程实验。

远程实验是一种通过互联网连接到远程实验室进行实验的方式。

虚拟仪器的使用使得远程实验更容易实现。

学生不需要亲自访问实验室，而是可以通过虚拟仪器在计算机上进行实验。

这种方式可以克服时区和地理位置的限制，使得远程教育更具可行性。

虚拟仪器的优势与传统实验仪器相比，虚拟仪器具有以下几个优势：1. 成本效益虚拟仪器的成本远低于实际的仪器。

购买和维护实际仪器是一项昂贵的投资，而虚拟仪器只需要一台计算机和相应的软件。

这使得虚拟仪器成为一种经济实用的替代方案。

2. 灵活性和可扩展性虚拟仪器具有更大的灵活性和可扩展性。