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课程设计任务书2016—2017学年第一学期专业：测控技术与仪器学号：姓名：课程设计名称：仪器与仪表课程设计设计题目：基于LabVIEW的虚拟仪器——FFT快速傅立叶变换函数的应用完成期限：自2016 年10 月23 日至2016年11 月 5 日共 2 周一、设计依据虚拟仪器是现代计算机技术和测量技术相结合的产物，即以计算机为核心的硬件平台上，由用户设计和定义其功能，具有虚拟仪器面板，由测试软件实现其测试功能的一种计算机仪器系统。
虚拟仪器与传统仪器一样，具有信号采集与控制、信号分析与处理、结果表达与输出这些基本功能，只是这些功能是利用现有的计算机，配以必要的硬件和专用软件实现的。
设计要求使用被工业、学术和研究实验室普遍接受的仪器控制软件LabVIEW图形化的编程软件实现。
LabVIEW是一种图形化的编程语言，目前广泛被工业界、学术界和研究实验室所接受，被视为一个标准的数据采集和仪器控制软件，也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件开发环境。
FFT，即为快速傅氏变换，是离散傅氏变换的快速算法，它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性，对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。
FFT 功率谱是计算时间信号的平均功率谱；FFT频谱（幅度-相位）是返回通过幅度和相位返回FFT值；FFT频谱（实部-虚部）是以实部和虚部返回FFT结果。
本设计是基于LabVIEW平台，利用一些FFT频谱分析函数，进行系统结构设计。
要求显示FFT功率谱、FFT频谱（幅度-相位）、FFT频谱（实部-虚部）曲线设计图，并对程序框图及界面设计进行讨论，同时写出合格的课程设计说明书。
二、要求及主要内容通过对本课题的设计，要求掌握显示FFT功率谱、FFT频谱（幅度-相位）、FFT频谱（实部-虚部）、波形图、信号生成控件、数组函数等控件的使用。
要求正确无误地完成全部软件设计，能正常运行，并写出合格的课程设计说明书，圆满完成各项任务。
使用LabVIEW进行虚拟仪器设计和模拟虚拟仪器设计和模拟是一项重要的技术，能够帮助工程师和科学家们开发和测试各种设备和系统。
LabVIEW是一种功能强大的虚拟仪器平台，广泛应用于各个领域。
本文将介绍如何使用LabVIEW进行虚拟仪器设计和模拟。
一、LabVIEW简介LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的一种图形化编程环境，专门用于虚拟仪器设计和模拟。
LabVIEW以图形化的方式呈现代码，使用户可以通过拖拽和连接图标来进行程序设计，而无需编写传统的文本代码。
二、LabVIEW的优势1. 图形化编程界面：LabVIEW使用图形化的编程语言G语言，使用户能够直观地设计系统。
2. 可视化开发环境：LabVIEW提供丰富的工具箱和控件，使用户可以快速建立所需的虚拟仪器界面。
3. 支持多种硬件接口：LabVIEW可以与各种仪器、传感器和设备进行连接，实现数据的采集和控制。
4. 高度可扩展：LabVIEW通过模块化的方式，用户可以轻松添加新的功能和模块，满足不同应用的需求。
三、LabVIEW在虚拟仪器设计中的应用1. 信号采集和处理：LabVIEW可以通过各种数据采集卡和传感器，实时采集和处理信号数据。
用户可以通过图形化的界面配置采集参数，并进行实时的数据分析和处理。
2. 控制系统设计：LabVIEW提供丰富的控制算法和控制器模块，可以帮助用户设计和实现各种控制系统。
用户可以通过图形化界面配置控制参数，并实时监测系统的运行状态。
3. 通信系统仿真：LabVIEW可以模拟各种通信信号的产生、传输和接收过程，帮助用户分析和设计通信系统。
用户可以通过图形化界面配置信道参数、调制解调器和误码率等参数，实现通信系统的仿真和验证。
4. 仪器仪表控制和测试：LabVIEW可以与各种仪器和设备进行连接，并实现对其的控制和测试。
LabVIEW虚拟仪器设计实现仪器自动化测试LabVIEW是一款由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的虚拟仪器软件，它提供了一套强大的平台，用于实现仪器的自动化测试。
在实际应用中，LabVIEW可以应用于各种领域的测试和测量任务。
本文将探讨LabVIEW在仪器自动化测试中的设计和应用。
一、LabVIEW简介LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）可以被视为一种以图形化编程方式实现的虚拟仪器开发环境。
与传统的编程语言相比，LabVIEW采用基于图形化编程的G语言，使得用户可以通过拖拽、连接功能模块以及输入输出连接方式等方式，搭建出功能强大的虚拟仪器。
二、LabVIEW的特点1. 图形化编程：LabVIEW的最大特点之一是采用图形化编程，用户可以通过图形界面进行开发，而无需编写复杂的代码。
这使得即使没有编程背景的用户也能够轻松上手使用LabVIEW进行开发。
2. 可扩展性：LabVIEW提供了丰富的工具包和模块，用户可以根据自己的需求选择合适的模块进行功能扩展。
这使得LabVIEW成为一个灵活且可定制的开发环境。
3. 支持多种硬件平台：LabVIEW支持多种硬件平台的开发，如数据采集卡、仪器设备等。
这使得用户可以根据自己的需要选择适合的硬件平台，实现对各种仪器设备的控制和测试。
三、LabVIEW在仪器自动化测试中的应用1. 仪器控制：LabVIEW提供了丰富的仪器控制工具包和驱动程序，可以实现对各种仪器设备的控制。
通过LabVIEW，用户可以通过输入输出连接方式，实现对仪器的控制和调试。
2. 数据采集和分析：LabVIEW可以实现对采集到的数据进行处理和分析。
用户可以通过图形化界面进行数据的采集、保存和再现，并且可以应用各种算法进行数据分析和处理。
3. 测试报告生成：LabVIEW可以实现测试结果的自动保存和导出，生成详细的测试报告。
LabVIEW中的虚拟仪器开发LabVIEW是一款强大的虚拟仪器开发平台，广泛应用于行业中的测试、测量和控制领域。
通过LabVIEW，工程师们可以方便地创建各种虚拟仪器，以满足不同的测试需求。
本文将介绍LabVIEW中虚拟仪器开发的基本概念、功能和应用实例，以及其在工程实践中的重要性。
一、LabVIEW虚拟仪器的基本概念虚拟仪器是一种软件定义的仪器，它通过计算机技术模拟传统硬件仪器的功能和操作。
虚拟仪器在测试和测量中具有许多优点，包括灵活性、可重用性和成本效益。
LabVIEW作为一种虚拟仪器开发工具，提供了图形化的编程环境和丰富的函数库，使得开发者能够快速构建自己的虚拟仪器。
二、LabVIEW虚拟仪器的功能1. 数据采集和处理：LabVIEW提供了丰富的数据采集和处理功能，可以实时采集和处理各种类型的数据，如模拟信号、数字信号和图像。
2. 信号生成和输出：LabVIEW可以生成各种类型的信号，包括模拟信号、数字信号和波形信号，并通过合适的硬件接口进行输出。
3. 控制和自动化：LabVIEW支持实时控制和自动化功能，可以编写程序来控制外部设备和系统，并实现自动测试和调试。
4. 数据可视化：LabVIEW提供了强大的数据可视化功能，可以将采集到的数据以直观的方式显示出来，例如波形图、曲线图和柱状图等。
5. 与其他软件的集成：LabVIEW可以与其他软件和编程语言进行集成，如MATLAB、C、C++和Python等，提供更加丰富和灵活的开发环境。
三、LabVIEW虚拟仪器的应用实例1. 自动测试系统：LabVIEW可以用于构建自动测试系统，实现对产品进行快速准确的测试和评估。
例如，可以开发一个自动测试系统来测试电子产品的功能和性能指标。
2. 数据采集和分析：LabVIEW可以用于实时采集和分析各种类型的数据。
例如，可以使用LabVIEW采集天气数据、环境监测数据等，并进行分析和报告生成。
3. 控制和监控系统：LabVIEW可以用于控制和监控各种设备和系统。
毕业设计(论文)开题报告课题：基于Labview虚拟示波器的设计院系：电气信息学院专业：测控技术与仪器学生姓名：彭成和学号：200801200106指导教师：李亚2012年1月16 日开题报告填写要求1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。
2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从电气系网页或各教研室FTB上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。
3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料。
4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计论文》等资料装入文件袋中。
毕业设计（论文）开题报告1．文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。
文献综述一、引言随着计算机技术、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。
虚拟仪器就是在通用计算机上加上软件和（或）硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就象是在操作一台他自己设计的专用的传统电子仪器。
在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪器系统的关键，任何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模，所以有“软件就是仪器”之说。
虚拟仪器技术的出现，彻底打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的模式，虚拟仪器技术给用户一个充分发挥自己的才能、想象力的空间。
实验一储液罐状态监控系统设计
一、实验目的
通过该系统设计，初步了解LabVIEW虚拟仪器设计软件的前面板、程序框图及各个选项板的功能。
二、实验内容
设计储液罐状态监控仿真系统，要求如下
1、监测一个储液罐的实际液位、温度、进口压力、出口压力
2、用曲线图显示被测量液位随时间的变化情况
3、液位超标时用指示器报警
4、手动和自动两种方式调节储液罐的液位高度
5、用调节步长按钮决定自动调节的快慢程度
6、设计储液罐状态监控系统前面板
三、实验步骤
1、前面板设计
整个贮液罐监控系统前面板需要的控件有：停止键、手自动切换、液位超标指示灯、步长调节旋钮、高度设定、实际高度显示、进出口压力显示、温度显示和实际液位高度波形图。
停止键、手自动切换、液位超标在新式布尔量控件中进行选择，步长调节旋钮在数值控件中选择旋钮、压力表在数值中选择量表控件，设定高度、实际高度、温度在数值控件中分别选择垂直指针滑动杆垂直填充滑动杆和温度计，液位高度波形图选择波形图表。
2、程序框图设计
程序采用While循环结构，结束用停止布尔按钮结束，除设定高度和调节步长是手动设置外，其他输入如压力和温度的设定均采用编程—数值—随机数的方式给定，手自动切换布尔量连接比较选项中的选择节点，用于切换手自动，液位超标将实际高度和超标高度比较，
输出一布尔量。
四、实验结果。
LabVIEW中的虚拟仪器设计和开发LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一款由国家仪器公司（National Instruments）开发的图形化编程平台，用于虚拟仪器设计和开发。
本文将介绍LabVIEW中的虚拟仪器设计和开发的基本原理、应用场景以及开发流程。
一、LabVIEW虚拟仪器设计的基本原理在LabVIEW中，虚拟仪器是由各种测量和控制模块组成的图形化程序，它们模拟了真实世界中的各种仪器和设备。
LabVIEW通过将这些模块连接起来形成数据流图（Dataflow Diagram），实现了虚拟仪器的设计和开发。
虚拟仪器的设计和开发过程中，首先需要选择和配置合适的模块，例如传感器、数据采集卡、执行器等。
然后利用LabVIEW提供的各种模块库，通过简单的拖拽、连接和配置，实现虚拟仪器中各个模块之间的功能关联。
LabVIEW的编程语言是一种图形化语言，称为G语言（G-language）。
用户可以使用G语言来编写虚拟仪器的程序，利用各个模块的输入和输出来实现数据采集、信号处理、控制执行等功能。
G语言的编程方法与传统的文本编程语言有所不同，它更加直观、易于理解，即使是对于没有编程经验的用户也能够很快上手。
二、LabVIEW虚拟仪器设计的应用场景LabVIEW的虚拟仪器设计和开发广泛应用于各个领域的科学研究、工程实验和生产制造等环节。
以下是几个典型的应用场景：1. 科学实验室：LabVIEW可以用于设计和开发各种科学实验的虚拟仪器，例如物理实验、化学实验、生物实验等。
通过LabVIEW可以实现实时数据采集、信号处理、曲线绘制、数据分析等功能，帮助科学家和研究人员更好地进行实验和研究工作。
2. 工程测试：LabVIEW可以作为工程测试的核心工具，用于开发各种测试仪器的虚拟化解决方案。
它支持多种通信协议和接口，可以与各种传感器、仪器和设备进行数据交互。
LabVIEW与虚拟仪器搭建虚拟实验室与仿真环境在科学研究和工程实践中，实验室和仿真环境起着非常重要的作用。
然而，传统的实验室设备和仪器的成本较高，且有一定的限制。
为了克服这些限制，LabVIEW软件与虚拟仪器的结合为我们提供了一种强大的虚拟实验室与仿真环境。
LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种由美国国家仪器（National Instruments）公司开发的图形化编程环境。
它以图形的方式呈现编程代码，使得用户可以通过拖拽、连接图标来搭建虚拟仪器和实验系统。
LabVIEW不仅提供了各种各样的函数和工具箱，还支持多种硬件接口，可以与实际的传感器、数据采集卡等设备进行连接。
通过LabVIEW，我们可以搭建一个功能完善的虚拟实验室。
首先，我们可以创建各种各样的虚拟仪器，包括示波器、信号发生器、多通道数字电压表等等。
这些仪器可以通过LabVIEW提供的函数和工具箱进行配置和控制，模拟真实的仪器操作和实验过程。
同时，LabVIEW支持数据采集和数据处理功能，可以实时地采集和分析实验数据。
虚拟实验室不仅可以提供基本的实验功能，还能够模拟各种特殊情况和复杂环境。
例如，我们可以在LabVIEW中模拟各种物理系统，如电路、机械系统等，通过改变参数和条件，观察系统的响应和性能。
同时，LabVIEW还支持多任务和多线程的设计，可以实现多个系统并行工作，提高效率和准确性。
除了虚拟实验室，LabVIEW还可以创建虚拟仿真环境。
在仿真环境中，我们可以模拟各种不同的场景和情况，而无需实际的物理设备。
例如，在电力系统仿真中，我们可以通过LabVIEW模拟电网的运行、故障和恢复过程，分析电网的稳定性和安全性。
在自动驾驶仿真中，我们可以通过LabVIEW模拟车辆的行驶和避障过程，评估自动驾驶系统的性能和安全性。
与实际实验室和仿真环境相比，LabVIEW与虚拟仪器搭建的虚拟实验室和仿真环境具有以下优势：第一，成本低廉。
使用LabVIEW进行虚拟仪器设计和开发虚拟仪器是一种通过软件模拟实际仪器的工具，它能够进行各种信号的采集、处理和控制。
而LabVIEW作为一种专业的虚拟仪器设计和开发工具，赋予用户以强大的功能和灵活性。
本文将介绍如何使用LabVIEW进行虚拟仪器设计和开发。
一、LabVIEW介绍LabVIEW是National Instruments公司开发的一款虚拟仪器软件，它提供了丰富的图形编程工具和模块化的设计界面。
用户可以通过拖拽和连接各种功能模块，灵活地搭建自己的虚拟仪器。
LabVIEW支持多种编程语言和硬件设备，使得虚拟仪器的开发更加简便和高效。
二、LabVIEW的特点1. 图形化编程：LabVIEW采用图形化的编程方式，用户只需将各个功能模块拖拽到主程序中并连接，无需编写复杂的代码。
这种直观的编程方式使得虚拟仪器的设计更加容易上手。
2. 多种数据处理工具：LabVIEW内置了多种数据处理工具，如滤波、FFT变换、曲线拟合等。
用户可以根据实际需求选择合适的工具进行信号处理，提高数据分析的准确性和效率。
3. 硬件支持广泛：LabVIEW支持多种硬件设备，包括数据采集卡、信号发生器、示波器等。
用户可以通过LabVIEW与硬件设备进行无缝连接，实现虚拟仪器的控制和数据采集。
4. 可视化界面：LabVIEW提供了强大的界面设计工具，用户可以自定义虚拟仪器的外观和交互方式。
这使得虚拟仪器更加友好和易于操作，提高用户的使用体验。
三、LabVIEW的应用1. 测试与测量：LabVIEW可以用于各种测试与测量场景，如电子设备的测试、传感器的校准等。
用户可以通过LabVIEW设计测试程序，并实时监测和记录测试数据，提高测试的效率和准确性。
2. 控制系统：LabVIEW可以用于各种控制系统的设计与开发，如机器人控制、工业自动化等。
用户可以通过LabVIEW编写控制算法，并与硬件设备进行实时通信，实现系统的自动化控制。
国外电子测量技术・２００２年第５期 虚拟仪器 基于ＬａｂＶＩＥＷ的虚拟仪器构建技术 邓振杰 齐建玲 华北航天工业学院计算机科学与工程系（０６５０００）
摘要：虚拟仪器代表着测量仪器发展的方向。更新了测量仪器的概念。本文介绍了虚拟仪器的概念、 主要功能和特点，从硬件、软件两个方面阐述了虚拟仪器的系统构成，对虚拟仪器软件开发平 台一ＬａｂＶＩＥＷ做了详细介绍，并结合两个具体实例介绍了虚拟仪器技术的应用。 关键词：虚拟仪器通用接口总线ＶＸＩ
Ｖｉｒｔｕａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＬａｂＶＩＥＷ Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｉｎｓｔｒｕ— ｍｅｎｔｓ，ｕｐｄａｔｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅ ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｓｔｒｕ— ｍｅｎｔ ｃｏｎｃｅｐｔ，ｉｔｓ ｍａｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ，ｉｎｃｌｕ— ｄｉｎｇ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａｎｄ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ ｅｘ－ ｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｌａｔｆｏｍ—ＬａｂＶＩＥＷ， ａｎｄ ｔｗｏ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，ＧＰＩＢ．ＶＸＩ．
刖 昌 虚拟仪器是随着计算机技术、现代测量技术、电 子仪器技术的发展而产生的一种新型仪器，是８０年 代末出现的新的仪器概念。虚拟仪器的出现是测量 仪器领域的一个突破，它彻底改变了传统的仪器观， 从根本上更新了测量仪器的概念，代表着测量仪器 发展的最新方向和潮流，开辟了测量测试技术的新 纪元。虚拟仪器技术的发展使现代测量技术和计算 机技术真正地融合在一起，是计算机技术和现代测量 技术的高速发展共同孕育出的一项革命性新技术。
中南⼤学虚拟仪器（labview实验）
实验⼀创建和编辑VI程序
3．实验容
（1）熟悉LabVIEW的运⾏环境，包括：前⾯板窗⼝、框图窗⼝、模板、菜单和命令。
可以通过使⽤各种LabVIEW Online Help Windows选项和Help Window选项来了解前⾯板和程序框图对象及其特征。
（2）创建⼀个VI。
发⽣⼀个值为0.0～1.0的随机数a，放⼤10倍后与某⼀常数b⽐较，若a>b，则指⽰灯亮。
要求：①编程实现；②单步调试程序；
③应⽤探针观察各数据流。
（3）创建和调⽤⼦VI。
创建⼀个⼦VI，⼦VI功能：输⼊3个参数后，求其和，再开⽅。
编⼀个VI调⽤上述⼦VI。
⼦VI
实验⼆变量、数组与簇
3．实验容
（1）在程序的前⾯板上创建⼀个数值型控件，为它输⼊⼀个数值；把这个数值乘以⼀个⽐例系数，再由该控件显⽰出来。
（2）⽣产⼀个正弦波，并显⽰在Chart波形控件上，由另外⼀个程序把该波形
显⽰出来。
调节两个程序运⾏的速度，观察对⽐两个波形的差异。
（3）创建⼀个3⾏4列的数组：
①求数组的最⼤与最⼩值；②求出创建数组的⼤⼩；
②将该数组转置；④将该⼆维数组改为⼀个⼀维数组。
（4）创建⼀个簇控件，成员维字符型，数值型学号，布尔型注册。
从该控件中提取簇成员注册，并显⽰在前⾯板上。
实验三结构与属性控制
3．实验容
（1）产⽣100个0.0～100.0的随机数，求其最⼩值、最⼤值、平均值，并将数据在Graph中显⽰。
基于LabVIEW的虚拟实验仪器设计刘娟;凌家良【摘要】本文设计实现了一个基于LabVIEW的虚拟实验仪器，包括虚拟信号发生器、虚拟双踪数字存储示波器等。
其中信号发生器能产生三角波、方波和正弦波，并叠加噪声；示波器实现双通道信号测量、频率幅度测量、信号存储及回放、触发通道控制等功能；实现对外部采集信号及虚拟信号的测量及显示。
为了提高所测量信号频率的准确度，通过加上相应窗函数进行频率校正。
%This paper designs a virtual experiment testing system of analog electronic technology basedon LabVIEW, including the virtual signal generator, virtual digital oscillograph. The signal generator can generate triangle wave, square wave and sine wave, and mixing noise ; the dual channel oscilloscope implement of signal measurement, frequency and amplitude measurement, signal storage and playback, trigger channel control functions;implement of collect the external signal and virtual signal measurement and display. In order to improve the accuracy of measuring the frequency of the signal,we add a corresponding window function for frequency correction.【期刊名称】《惠州学院学报》【年(卷),期】2012(032)003【总页数】5页(P69-73)【关键词】LabVIEW;信号发生器;频率校正;示波器;数据采集【作者】刘娟;凌家良【作者单位】惠州学院电子科学系,广东惠州516015;惠州学院电子科学系,广东惠州516015【正文语种】中文【中图分类】TP348所谓虚拟仪器(Virtual Instrument，简称VI)就是在以计算机为核心的硬件平台上，其功能由用户设计和定义，具有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统［1］。
LabVIEW虚拟仪器设计与创新LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种用于设计和控制虚拟仪器的开发环境软件。
它由美国国家仪器公司（National Instruments）开发，并广泛应用于各个科学和工程领域。
LabVIEW虚拟仪器设计与创新使得仪器设计更加灵活和创造性，有助于提高实验效率和效果。
一、LabVIEW的基本原理LabVIEW以图形化编程为基础，使用G语言（Graphical Language）进行程序设计。
用户可以通过图形界面直观地创建虚拟仪器的前端界面和后端控制逻辑。
LabVIEW的核心概念是虚拟仪器（Virtual Instrument），将传感器、数据采集卡、执行器等仪器元件的功能和控制集成到计算机内，使用软件来模拟实际仪器的工作原理。
LabVIEW的开发环境包括前端界面设计窗口、控制逻辑编辑器和结果显示窗口等。
前端界面设计窗口提供了各种用于交互的控件，如按钮、滑块、文本框等，用户可以根据实际需要自由设计界面。
控制逻辑编辑器用于编写程序的执行逻辑，用户可以通过连接不同的函数模块来实现数据处理、算法运算和仪器控制等功能。
结果显示窗口用于实时显示实验结果或者数据分析图表。
二、LabVIEW在实验中的应用1. 数据采集与处理LabVIEW可以实时采集各种传感器产生的信号，并进行实时处理和分析。
例如，在物理实验中，可以通过连接温度传感器、压力传感器和光电传感器等，实时测量并分析温度、压力和光强等参数的变化。
LabVIEW提供了丰富的数据处理函数和算法模块，可以进行数据滤波、傅里叶变换、曲线拟合等操作，方便用户进行实验数据的后续处理和分析。
2. 仪器控制与自动化LabVIEW可以与各种仪器设备进行连接和通信，并实现对其的控制和操作。
例如，在化学实验中，可以通过与电子天平、PH计、实验室设备等的连接，实现对实验参数的监测和调控。
实验一虚拟万用表的实现
1，实验目的
（1）学习Labview编程语言的开发环境。
（2）了解前面板对象的调用、设置以及编程。
（3）了解框图程序的常用节点。
2，主要功能
（1）设置电源开关：电源开时，数字万用表工作；电源关时，数字万用表不工作。
（2）设置数值显示屏：显示数字万用表测量的数据。
（3）设置档位选择旋钮：电阻档200、2K、20K、200K、20M五档；直流电流档200mV、2V、20V、200V、500V五档；交流电压档200V、500V两档；直流电流档2mA、20mA、200mA、10A四档。
（4）设置数值单位提示显示：档位选择正确时，提示单位。
（5）超量程显示及报警：电源开关关闭时，提示电源关；档位选择错误时，给出档位选择错误提示；数值超出档位值时，给出超出量程提示；同时给出报警信号。
（6）分单次测量、连续测量两种方式。
单次测量时，仅测量显示测量时刻的值；连续测量时，不停的进行测量显示
（7）设置产生电阻值、直流电压、交流电压、直流电流的虚拟信号源。
（8）附加要求（选作）：在产生的虚拟信号源上叠加噪声，以复现现实世界真实信号的特点。
3，程序流程图
4，前面板以及程序框图
5，实验步骤
（1）设计前面板及程序框图。
（2）运行，打开万用表开关，选择档位和测量方式（单次、多次），改变信号源，观察测量结果。
（3）测量结束，按停止按钮。
6，对实验的建议
（1）与实际万用表比较，进行校正。
（2）加入滤波功能。
基于ＬａｂＶＩＥＷ虚拟仪器技术的分布式速度检测系统作者：毕云峰曹乐孙日明来源：《现代电子技术》2009年第04期摘要：设计一种分布式的速度检测监控系统。
系统以单片机及外围电路采集速度数据,通过RS 485总线把各测试点速度数据发送给PC机,在PC端利用LabVIEW软件编程实现各检测点速度数据的存储、处理、显示及远程监控等功能。
将单片机与虚拟仪器技术结合应用，克服了常规运动物体速度检测中普遍存在的技术复杂、不易远程观测等缺点。
实验结果表明该系统成本较低,精度较高,运行稳定可靠。
关键词：分布式系统；速度检测；虚拟仪器；Datasocket通信；激光二极管中图分类号：TP31 文献标识码：B 文章编号：1004－373X(2009)04－166－03Distributed Speed Detection System Based on LabVIEW Virtual InstrumentBI Yunfeng,CAO Le,SUN Riming(School of Mechanical & Electrical Engineering,Weihai Branch,ShandongUniversity,Weihai,264209,China)Abstract：A distributed speed detection system is designed,by using single chip computer and periphery circuit for gathering speed data,RS 485 bus transferring data to PC and LabVIEW platform on PC for programming to realize functions of memory,process,display and remote monitor of the speed data on each detecting bined MCU and virtual instrument technique,it overcomes the shortcomings like:complex techniques and difficulties in remote detection which are commonly exist in normal speed detection.Results show that the system has advantages of low cost,high precision and strong reliability.Keywords：distributed system;speed detection;virtual instrument;Datasocket communication;laser diode0 引言在实际生产生活中，经常需要检测物体的运动速度。
实验34 基于LabVIEW的虚拟仪器技术 实验目的 1. 了解虚拟仪器技术的基本概念。 2. 熟悉并掌握LabVIEW7.1软件的开发环境及基本使用方法。 3. 学习编写基于USB接口的虚拟仪器数据采集器的方法。 仪器设备
安全注意事项 1. 在整个实验过程中，NIUSB6008多通道数据采集器的任何一个模拟信号输入端口的输入电压的峰值不能超过10V，而数字信号端口的输入输出电压峰值不能大于5.8V，否则会造成损坏。 2. 在“D:\学生实验数据\物理系2004级”中相应的专业目录下以“学号+姓名”为名创建一个子目录，实验过程中编制的所有程序都保存在该目录下，以便教师批改实验报告时检查。
原理概述 测控仪器已经经历了模拟式，数字式，智能化仪器三个阶段，现在的重要发展方向是虚拟仪器技术。为了便于与VI技术区分，我们称前三种仪器为传统仪器。目前实验室中使用的各种能脱离计算机“独立”使用的仪器，如数字万用表，函数信号发生器，示波器等都属于传统仪器。此类仪器在使用过程中存在几个明显的缺点。 （1）一台传统仪器只能实现较单一的功能，扩展性、互换性、升级性较差。如数字万用表不能作为函数信号发生器使用，数字电桥不能作为示波器使用一样。科研工作者和工程师在实际工作过程中若要完成某种稍微复杂一些的测试任务，往往需要购买示波器、数字万用表、频谱分析仪、函数信号发生器、多通道数据采集器等多种设备，成本高昂。而且这些仪器还相对独立，绝大多数无法升级。随着测量任务的改变，往往需要购买性能更强的同类仪器，甚至是其他种类的仪器。 （2）在需要自动测量和控制的情况下，特别是需要自行开发专用的测控系统时，通常都需要编制控制程序。在虚拟仪器技术出现之前，这些工作大部分是用汇编、C或BASIC等顺序执行的文本编程语言来完成。对于一些涉及多台仪器的较大型测试系统，或是功能越来越复杂的数字化、智能化仪器，其控制程序少则数千行，多则数万行甚至更多，开发过程非常困难，费时费力。 随着个人计算机的出现，将计算机与测控仪器紧密结合在一起的虚拟仪器技术很好的克服了传统仪器的上述缺点。计算机和仪器的结合是目前仪器发展的一个重要方向，这种结合大概有两种方式。一种是将计算机装入仪器，其典型例子就是所谓智能化的仪器，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，实现各种仪器的功能。虚拟仪器主要是指这种方式。 1. 虚拟仪器技术简介 所谓虚拟仪器是指基于计算机的测控平台，它可以代替传统的测控仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等；可集成于自动控制、工业控制系统；可自由构建成专有仪器系统。一台完整实用的虚拟仪器主要有三个部分组成：虚拟仪器平台，开发软件、模块化I/O硬件。 （1）虚拟仪器平台是虚拟仪器的核心，其运行着虚拟仪器开发软件，控制着整台虚拟仪器的工作。 （2）虚拟仪器开发软件可实现对各种模块化I/O设备的控制。 （3）模块化I/O硬件是指通过PCI、PXI、PCMCIA、USB、1394、GPIB等各种接口与虚拟仪器平台连接，以实现各种测控仪器功能的硬件设备。 虚拟仪器将计算机强大的数据处理能力和仪器硬件的测控能力结合起来，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并能随着计算机技术的发展而不断升级。因此，广义来说，任何利用计算上由软件实现的“虚拟面板”来控制和操作的仪器，都可以称为虚拟仪器。但需要保持清醒的是，VI虽有许多传统仪器不可替代的优点，但任何技术都有一定的局限性，在需要测量的物理量比较单一、测量数据不多的应用场合，传统仪器仍然是最快速、最简便的解决方法。 2. LabVIEW简介 LabVIEW是实验室虚拟仪器集成环境（Laboratory Virtual Instrument Engineering）的简称，由NI公司的创始人杰姆·特鲁查德博士、杰夫·柯德斯凯博士以及他们的好友杰克·麦克里森等人设计，与1986年5月首先在计算机上实现，改时间甚至早于Microsoft公司推出图形化的Windows操作系统。由于LabVIEW中定义了数据类型、结构类型、模块调用语法规则等编程语言所需要的各种基本要素，在功能完整性和应用灵活性上不逊于任何高级语言，因此LabVIEW不仅仅是一个软件开发环境，而与常规的BASIC、C、Delphi等语言一样，是一种编程语言。但与这些文本编程语言不同，LabVIEW采用的是图形化的编程方式，故称为G语言，美国许多理工科院校都将该语言列为一门必修课。 用LabVIEW编写的每一个VI都由前面板、框图程序、图标/连接端口三部分组成。 前面板，用于设置输入数值和观察输出量，用于模拟真实仪表的前面板。在程序前面板上，输入量被称为控制，输出量被称为显示。控制和显示是以各种图标形式出现在前面板上的，如旋钮、开关、按钮、图表、图形等，这使得前面板直观易懂。 每一个前面板都对应着一段框图程序。框图程序用LabVIEW图形编程语言编写，可以把它理解成传统程序的源代码。框图程序由端口、节点、图框、和连线构成。其中端口被用来与程序前面板上的控制和显示单元传递数据，节点被用来实现函数和功能调用，图框被用来实现结构化程序控制命令，而连线代表程序执行过程中的数据流，定义了框图内的数据流动方向。 图标/连接端口是子VI被其他VI调用的借口。图标是子VI在其他程序框图中被用来调用的节点表现形式；而连接窗口则表示节点数据的输入/输出口，类似于函数的参数。连接端口和前面板上的控制和显示单元必须一一对应。 3. 数据采集 自动化的数据采集是虚拟仪器的最重要的应用之一，NI公司提供了DAQ从软件到硬件的全面解决方案。前面已经说明，一个完整的虚拟仪器系统由虚拟仪器平台、开发软件、模块化I/O硬件等三部分组成。本实验中我们将采用台式计算机作为平台，用基于USB借口的USB6008多功能数据采集器作为模块化I/O，而开发软件就采用LabVIEW。其中提供了若干个专门用于数据采集任务的函数，如DAQ Assistant、I/O Assistant等，使得编制自动化的数据采集程序变得非常简单。同时为了安装和调试的方便，还附加了Measurement & Automation和VI Logger两个工具软件。其中前者用于检测已连接到虚拟仪器平台的模块化I/O硬件，而后者可直接作为数据采集、处理、存储、检查的控制程序，可用来与同学们编写的LabVIEW程序对照。 USB6008多功能数据采集器共有32个端口。提供了8个模拟信号输入（analog input）通道，2个模拟信号输出（analog output）通道，12个数字信号输入输出（digital input/output）通道，1个32位的计数器（counter）以及2.5V和5V的直流电源。其中8个AI通道可在差分模式（Differential Mode）下使用以扩展电压测量范围，但该模式下只有4个AI通道。 USB6008的32个端口的定义列于表1。在使用过程中应确保任何一个AI端口的输入电压峰值不能大于10V，而DIO端口的输入输出电压峰值不能大于5.8V，否则会造成损坏。 实验内容 1. 学习并掌握LabVIEW7 Express 软件的基本特性和使用方法 （1）打开计算机进入Windows操作系统，并启动LabVIEW。 （2）根据LabVIEW使用指南，完成其中第一章（LabVIEW虚拟仪器入门）、第二章，第三章的练习。 （3）完成其中第三章的练习。 2. 利用LabVIEW和USB6008编制真实的信号测量系统。 （1）阅读说明书，了解USB6008每个端口的功能、信号类型和使用方法。 （2）用专用数据线将USB6008与计算机任一USB借口连接。如果USB6008上的绿色指示灯闪烁，则说明该设备安装正确，否则需检查连线。 （3）检查USB6008工作状态是否正常。双击桌面上的“Measurement & Automation”图标打开专门用于虚拟仪器硬件设备的管理和检测的工具包。若USB6008工作正常，则可在设备列表（Device and Interfaces）中找到该设备，单击该设备，再单击箭头B所指的“Test Panels“打开相应的测试面板。这是就可以检测USB6008各端口的工作是否正常。若无特别说明，AI均要求在查分模式下使用。 i. 模拟输入端口的检测：Mode 选择Continuous，Input Configuration选择Differential。分别在ai0端口见加1.5V直流，在ai1端口间加正弦波（U=3V，f=100Hz），点击start按钮测量，观察并记录测量值。 ii. 电压输出端口的检测：ao0端口输出电压在0—5V内取若干个值，点击Update并用数字万用表测量，最后画出电压定标曲线。 iii. Digital I/O和Counter I/O 端口的检测：方法与上面类似，可用数字万用表和示波器进行检测 （4）运行LabVIEW，用LabVIEW编写一虚拟4通道数字电压表，在USB6008的ai0da~ai3端口分别输入1.5V的直流电压，并用虚拟数字电压表测量表测量各端口输入电压的大小。 （5）用LabVIEW编写一虚拟函数信号发生器，并控制USB6008的ao0端口分别输出1.5V直流，U=1V，f=100Hz的方波等三种信号，并用示波器观察并记录输出的波形。 （6）用LabVIEW编写一虚拟四通道示波器，并在USB6008的ao0端口输入1.5V直流、在ai1端口输入U=1V，f=10Hz的正弦波，在ai2端口输入U=4V，f=100Hz的方波，并用示波器同时显示三个通道的信号波形。
思考题
