基于labview和fpga的虚拟仪器平台设计本科毕业设计

基于labview、fpga的虚拟仪器平台开发与设计

摘要

现代生产要求电子仪器品种多、功能强、精度高、自动化程度高，而且要求测试的速度快、实时性好，具有良好的人机界面。虚拟仪器正好可以实现这些要求。在电子实验中使用多种仪器，如信号发生器、万用表、频率计、示波器等，如果能把它们都设计成虚拟仪器，利用计算机来提高仪器的集成度，减少实验匹配的仪器的种类、数量和实验室面积，便能从根本上改变实验室的面貌，克服传统测量仪器单一功能的缺点。

本设计正是以这种思想为出发点，以电子技术实验室的真实函数信号发生器、示波器、频率计为蓝本，利用LabVIEW编程来设计虚拟函数信号发生器、虚拟存储示波器、虚拟频率计，并将其合并在一个虚拟平台上面，能够分别实现虚拟仿真函数信号发生器、存储示波器、及频率计的功能,实现真正意义上的虚拟仪器平台。其虚拟平台上面的函数信号发生器可以产生正弦波、三角波、方波三种波形，并能够实现波形频率从1Hz到2MHz可调，峰峰值从0.1V到8.0V可调，实时性很好；示波器能正确的显示波形，并能实现频率和幅值的可调；频率计可以对0HZ到99.99KHZ的信号进行频率的测量。

本设计利用RS-232串口进行数据的传输，实现了LabVIEW与FPGA的通信。同时对仿真信号的生成与控制做了详细的分析，以及对设计中的问题进行了深入的探讨。本设计旨在找到一个能够改革教学实验室的有效途径。

关键词：虚拟仪器，LabVIEW，RS-232，FPGA

THE DESIGN OF VIRTUAL INSTRUMENTS PLATFORM BASED ON LABVIEW AND FPGA

ABSTRACT

Modern production requires electronic instrumentation variety many, strong function, high precision, high degree of automation, and high speed, good real-time in testing, good man-machine interface. Virtual Instruments can meet precisely these requirements. A variety of instruments are used in the electronic exp eriments, such as signal generator, multimeter, frequency meter, oscilloscope, etc. If we are able to design them to virtual instruments, improve the integration of instruments using computer and reduce the type and number of instruments matched to experiments and the space of laboratory, then we can change the face of the laboratory fundamentally and conquer the shortcomings of single function of the traditional measuring instruments.

The design of this thinking is the starting point of electronic technology to the real function of the laboratory signal generator, oscilloscope, frequency meter based on the use of LabVIEW programming to design the virtual function signal generator, virtual storage oscilloscope, the virtual frequency meter, and combined in a virtual platform, to achieve the virtual simulation function, respectively, signal generator, oscilloscope, and frequency of functions, the realization of the true sense of the virtual instrument platform. Its virtual platform for the above function signal generator can produce sine wave, triangle wave, square wave three, and be able to achieve the waveform frequency from 1Hz to 2MHz Adjustable peak peak adjustable from 0.1V to 8.0V, a very good real-time; oscilloscope waveform display correctly, and to achieve an adjustable frequency and amplitude; 0HZ Cymometer can 99.99KHZ signal to the frequency measurements.

The design of the use of RS-232 serial port for data transmission, the realization of the LabVIEW and FPGA communication. At the same time, the generation of simulation and control signals to do a detailed analysis, as well as

design issues in detail. The design of a reform aimed at finding an effective way of teaching laboratory.

KEY WORDS: Virtual Instrument，LabVIEW，RS-232，FPGA

目录

前言 (1)

第1章绪论 (2)

§1.1虚拟仪器的背景 (2)

§1.1.1数字信号处理技术 (2)

§1.1.2虚拟仪器技术 (2)

§1.2本课题研究的意义 (3)

§1.2.1设计的依据及意义 (3)

§1.2.2国内外发展状况 (4)

§1.3关于LabVIEW (5)

§1.3.1开发环境LabVIEW (5)

§1.3.2选择LabVIEW的原因 (5)

第2章系统的构想与方案设计 (7)

§2.1上位机与下位机 (7)

§2.2 DDS的工作原理 (7)

§2.3方案论证 (8)

§2.4系统整体框图与设计思想 (11)

§2.4.1系统框图 (11)

§2.4.3频率计设计思想 (12)

§2.4.2函数信号发生器设计思想 (13)

第3章上位机设计 (15)

§3.1 LabVIEW软件设计思想 (15)

§3.2 人机交互界面设计 (17)

§3.2.1人机交互界面的构成 (18)

§3.2.2界面的组件设计 (19)

§3.3主VI程序框图设计 (20)

§3.3.1程序框图 (20)

§3.3.2器件选择部分设计 (21)

§3.3.3串口发送部分设计 (21)

§3.4函数信号发生器程序框图的设计 (22)

§3.4.1程序框图 (22)

§3.4.2波形类型部分设计 (23)

§3.4.3频率选择部分设计 (24)

§3.4.4峰峰值调节部分设计 (25)

§3.4.5串口发送部分设计 (25)

§3.5频率计程序框图的设计 (26)

§3.5.1程序框图 (26)

§3.5.2发送数据类型控制部分设计 (26)

§3.5.3串口发送部分设计 (28)

§3.5.4串口接收部分设计 (28)

§3.5.5显示部分设计 (29)

§3.6设计中用到的主要VI (29)

第4章下位机设计 (31)

§4.1 FPGA软件中主模块的设计思想 (31)

§4.1.1主模块的软件设计原理总图 (31)

§4.1.2 FPGA软件中主模块的设计原理 (31)

§4.2 FPGA软件中函数信号发生器的设计思想 (32)

§4.2.1函数信号发生器的软件设计原理总图 (32)

§4.2.2 FPGA软件中函数信号发生器的设计原理 (32)

§4.3 FPGA软件中频率计的设计思想 (34)

§4.3.1频率计的软件设计原理总图 (34)

§4.3.2 FPGA软件中频率计的设计原理 (34)

§4.4频率计的系统模块设计 (35)

§4.4.1串口接收模块 (35)

§4.4.2串口转换模块 (38)

§4.4.3分频模块 (39)

§4.4.4控制模块 (40)

§4.4.5串口发送模块 (41)

§4.4.6频率计模块 (42)

§4.5函数信号发生器的系统模块设计 (45)

§4.5.1串口接收模块 (45)

§4.5.2串口转换模块 (45)

§4.5.3分频模块 (46)

§4.5.4地址发生器模块 (48)

§4.5.5 ROM表查询模块 (49)

§4.5.6波形选择模块 (51)

§4.5.7幅值调节模块 (52)

§4.5.8频段选择模块 (53)

§4.6串口的编码与解码 (54)

§4.6.1关于串口 (54)

§4.6.2串口的设置 (55)

§4.6.3串口的发送与接收 (55)

§4.7硬件连接 (56)

第5章软件仿真测试与实时检测 (57)

§5.1 LabVIE W软件仿真测试 (57)

§5.1.1 LabVIEW软件中函数信号发生器的仿真测试 (57)

§5.1.2 LabVIEW软件中频率计的仿真测试 (57)

§5.2 FPGA软件中函数信号发生器的仿真测试 (58)

§5.3 FPGA软件中频率计的仿真测试 (59)

§5.4总功能实时检测 (59)

参考文献 (65)

致谢 (66)

前言

虚拟仪器的出现就是仪器发展史的一场革命，代表仪器发展的方向和潮流，对科学技术的发展和工业生产的进步产生了巨大的推动作用。虚拟仪器技术是测试领域的一种新的思想和方法，它的出现是测试仪器技术和测控系统的一个新的里程碑。虽然是新兴的仪器仪表技术，但由于其具备许多区别于传统仪器的突出优点，可以由用户自行设计定义，灵活变换参数，随着计算机技术特别是软件技术和仪器技术的进步而飞速发展，因此使现代测控的系统更灵活、更紧凑、更经济、功能更强大，从而在国内外各个领域得到了越来越广泛的应用。特别在电子测量和自动化控制领域，虚拟仪器技术得到了巨大的发展。虚拟仪器是一种功能意义上的测量和控制仪器，是具有仪器功能的软件、硬件的组合。它充分利用计算机技术，在基本的硬件支持下，通过调用相应的软件模块来完成各种传统仪器的功能。

本文从探索研究的角度出发，对虚拟仪器的系统构成、实现手段和开发方法进行了研究。在此基础上，研究开发了基于LabVIEW开发平台的虚拟仪器平台，通过计算机串口把LabVIEW发送的控制指令送到GW48实验箱FPGA的RS-232接收引脚，经过FPGA对控制指令的处理，实现对虚拟平台上面相应虚拟仪器的调用，对不同的虚拟仪器应做不同的处理：如，虚拟频率计，当其接收到开始工作的信号后，将其频率和占空比，通过RS-232发送引脚，发送给计算机上面的LabVIEW，LabVIEW通过对串口进行读操作，将读到的结果转换成数值，并将其在虚拟频率计的界面上面显示，结果较为满意。在开发虚拟仪器的同时，掌握了LabVIEW编程语言和开发技术及标准，对虚拟仪器的构成、实现手段和开发方法有了一定的认识。

由于虚拟仪器技术在国内尚未普及，针对传统教学仪器缺乏或陈旧、教学方式呆板、学生实验使用多台仪器，实验准备烦琐，支持维护困难、实验室设备更新，硬件更新费时费力的等情况。把虚拟仪器引入教学是一种必然趋势。本文试图探索出一条适合我国国情的虚拟仪器的途径，做到花钱少，具有较高的性价比，以在教学实验领域进行推广。

第1章绪论

§1.1虚拟仪器的背景

虚拟仪器涵盖了数字信号处理、虚拟仪器技术等多方面知识。本文所开发的虚拟仪器平台就是在信号技术、计算机技术、电子技术高速发展的背景下，利用美国NI公司的虚拟仪器开发平台——LabVIEW进行设计开发的，它可以快速方便地实现信号的采集、显示、分析、储存、读取和输出。

§1.1.1数字信号处理技术

在科学研究和生产过程中，经常要对许多客观存在的物体或物理过程进行观测。这些客观存在的事物包括了大量标志本身所处时间空间特征的数据和“情报”，这就是该事物的“信息”。人们为了某一特定的目的，从浩瀚的信息中把所需要的部分提出来，以达到观测某一本质问题的目的。这种对信息的表达形式称之为“信号”，信号是某一特定信息的载体。

信号传输理论与技术的不断发展使信号处理技术的出现成为必然。在科学和工程技术领域中，常常需要对信号进行处理。信号处理就是对数据进行所需要的变换或按约定的规则进行运算，使之更便于对它们进行分析、识别和使用。信号的处理包括对信号的监测、滤波、时域分析、频域分析，调制等等。信号分为模拟信号和数字信号，在对模拟信号进行处理时，既可以使用模拟系统也可以使用数字系统。使用数字系统处理模拟信号时，需要先将模拟信号转化为数字信号，即模数转化(A/D)，然后用数字系统进行处理，得到一个处理后的数字信号，再经过数模转化(D/A)，得到所需的模拟信号。

§1.1.2虚拟仪器技术

由于电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展及其在电子测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域及新的仪器结构不断出现，许多方面已经突破传统的仪器概念，电子测量仪器的功能和结构己经发生了质的变化。在这种背景下，八十年代末美国率先

研制了虚拟仪器(Virtual Instruments)。虚拟仪器就是利用现有的计算机加上特殊设计的仪器硬件和专用软件，形成既有普通仪器的基本功能，又有一般仪器没有的特殊功能的高档、低价的新型仪器。

虚拟仪器利用个人计算机强大的图形环境和在线帮助功能，建立虚拟仪器面板，完成对仪器的控制、数据分析与显示。代替传统仪器，改变了传统仪器的使用方式，提高仪器的功能和使用效率，同时大大降低了仪器的价格，使用户可以根据自己的需要定义仪器的功能。用于虚拟仪器的开发环境目前有两大类：一是文本式的编程语言，如Visual Basic， Visual C++、LabWindow/CVI等，另一类是图形化编程语言，具有代表性的有LabVIEW，HPVEE。其中影响最大的要数LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台)语言，被称为“仪器仪表界面”，是专为数据采集与仪器控制、数据分析和数据表达而设计的开发软件[1]。

§1.2本课题研究的意义

§1.2.1设计的依据及意义

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。虚拟仪器实际上是一个

按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主

要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛

的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。

目前，在大多数院校的实验教学中，常用的仍然是功能固定的台式仪器，主要有存储示波器、函数信号发生器、频率计、实验箱、电源等。对

于一个高等院校而言，进行实验教学最少需要配备30套设备，每套造价近

万元，其负担是可想而知的。更由于电子设备更新快，时间一久，进行正

常的实验对于好多院校都是一个困难。另外，台式机操作复杂，调试困难，受干扰程度高，在教学中不易受学员接受。而采用虚拟仪器教学实验系统，首先，仪器使用软件实现，我们可以把以上所说的几种仪器集成在一个系

统中，运用不同切换过程，可以同时实现教学的目的。

本课题利用LabVIEW软件和FPGA的通讯在计算机屏幕上实现虚拟仪器

平台面板，此虚拟仪器平台上包括函数信号发生器、存储示波器和频率计仪器，用户可以通过鼠标对操作面板的按钮、开关和按键，进行上述仪器的功能切换并设置各种工作参数，来控制和操作相应的仪器。测量和分析结果可以从虚拟仪器面板上读出。用户在屏幕上通过虚拟仪器面板对仪器的操作如同在真实仪器上的操作一样直观、方便、灵活。利用虚拟仪器开设综合性、创新型实验，使理论教学与实践更好的紧密结合，教学更生动、更形象，全面提高学生工程素质。同时还可以激发学生的实验兴趣，使学生的实验技能、创新能力得到显著提高。由于此仪器平台具有多台仪器的功能，实验所需仪器的占地面积被减小，相应的实验准备过程被大大的简化。

函数信号发生器、频率计和存储示波器作为实验课程上必备的实验仪器，本课题设计虚拟仪器平台比传统的更加灵活，节约成本。教师在教学过程中不需要在一台真实的仪器前操作，只需在电脑上即可完成仪器的演示。虚拟仪器的教学更好的结合了理论与实践相结合，使学生的软件与硬件技能同步提高，虚拟仪器软硬件上模块化的设计使学生在学习的方式上更加灵活，也容易掌握。由此可见，就课程的开设和学生的实际情况来讲虚拟仪器教学是可行的，虚拟仪器平台的设计对于我们日后教学是有一定的意义的。

§1.2.2国内外发展状况

早在八十年代，随着NI旗航产品LabVIEW的诞生，NI就提出“软件就是仪器的口号”，开辟了“虚拟仪器技术”的崭新测量概念。从九十年代开始，国内一些大学在实验教学领域相继开展了虚拟仪器系统的研究与开发工作。目前，我国部分高校还正在开展虚拟仪器的研究工作，重点在于研制具有自主知识产权的虚拟仪器软件平台，并开发响应的虚拟仪器设备。2003年10月和2004年1月NI分别联合吉林大学和华中科技大学创建LabVIEW实验室；2004年12月清华大学与美国国家仪器公司在精密仪器和机械系新建虚拟仪器联合教学实验室。

LabVIEW作为一种模块化、图形化程序设计工具具有图形化程序设计编程简单、直观、开发效率高、测试系统开发完整等优点。在国内外，航天、航空、通信、汽车、半导体、自动控制和生物医学等世界范围的众多

领域内得到广泛应用使得非专业人员进行虚拟仪器开发变得容易。

在虚拟仪器的硬件构成中，数据采集卡的性能是最重要的。由于PCI 总线传输速率高，数据吞吐量大，因此基于PCI总线的数据采集卡成为设计的主流。但是由于数据采集卡价格昂贵，且教学实验波形精确度要求不高，也可采用基于NiosⅡ与LabVIEW的函数波形发生器设计，即采用FPGA 结合微处理器的形式。DDS部分功能由FPGA来实现，微处理器用于完成控制功能，再运用SOPC技术基于FPGA芯片将处理器、存储器、I/O等系统需要的模块集成到一起，软硬件可裁减，并具备在系统可编程的功能，可大大简化系统电路，提高系统集成度。

§1.3关于LabVIEW

§1.3.1开发环境LabVIEW

孤立的计算机硬件和I/O接口设备均无法完成测试任务，软件技术在自动测试系统的研制与开发中正在起着越来越重要的作用。LabVIEW编程语言是美国最大的虚拟仪器制造商NI公司推出的一种基于G语言(Graphics Language)的虚拟仪器软件开发工具。LabVIEW是“实验室虚拟仪器工程平台（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）”的缩写，用于LabVIEW设计的虚拟仪器可脱离LabVIEW开发环境，用户最终看见的是和实际硬件仪器相似的操作面板。

LabVIEW 是一个工程软件包。1986年，美国国家仪器公司（National Instruments）开发研制出它是基于苹果公司的Macintosh微机的最早版本。之后，该公司不断推出各种操作系统的LabVIEW版本[2]。它们的出现开创了虚拟仪器的仪器研究新方法。

§1.3.2选择LabVIEW的原因

选择LabVIEW开发测试和测量应用程序的一大决定性因素是其开发速度。通常，使用LabVIEW开发应用系统的速度比其他编程语言快4～10倍。这一惊人速度背后的原因在于LabVIEW易用易学，它所提供的工具使创建测试和测量应用变得更为轻松。

LabVIEW的具体优势主要体现在以下几个方面：

1.提供了丰富的图形控件，并采用图形化的编程方法，彻底把工程师

们从复杂枯涩的文本编程工作中解放出来。

2.内建的编译器在用户编写程序的同时就在后台自动完成了编译。因

此用户在编写程序的过程中如果有语法错误，它会被立即显示出来。

3.由于采用数据流模型，它实现了自动的多线程，从而能充分利用处

理器尤其是多处理器的处理能力。

4.通过DLL、CIN节点、ActiveX、.NET或MATLAB脚本节点技术，可

以轻松实现LabVIEW与其他编程语言混和编程。

5.通过应用程序生成器可以轻松地发布EXE、动态链接库或安装包。

https://www.wendangku.net/doc/003780510.html,bVIEW提供了大量的驱动与专用工具，几乎能与任何接口的硬件

轻松连接。

https://www.wendangku.net/doc/003780510.html,bVIEW内建了600多个分析函数，用于数据分析和信号处理。

8.NI同时提供了丰富的附加模块，用于扩展LabVIEW在不同领域中的

应用，例如实时模块、PDA模块、FPGA模块、数据记录与监控（DSC）模块、机器视觉模块与触摸屏模块等[3]。

第2章系统的构想与方案设计

§2.1上位机与下位机

上位机是指：人可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC，屏幕上显示各种信号变化（液压，水位，温度等）。下位机是直接控制设备获取设备状况的的计算机，一般是PLC/单片机之类的。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据（一般模拟量），转化成数字信号反馈给上位机。简言之如此，真实情况千差万别不离其宗。上下位机都需要编程，都有专门的开发系统。在概念上控制者和提供服务者是上位机，被控制者和被服务者是下位机，也可以理解为主机和从机的关系，但上位机和下位机是可以转换的。两机如何通讯，一般取决于下位机。下位机一般处于底层控制，上位机可以编程后，传入下位机或者集中管理下位机，下位机在有存储控制程序的情况下，可脱离上位机工作。

在本设计中，通过在PC上操作LabVIEW的编写的人机交互界面，发送控制指令控制FPGA，作为上位机。而FPGA通过解析上位机发送的控制指令，来判断让哪一个模块工作，作为下位机[4]。对于FPGA上面的其中一个模块为频率计，其首先接收的LabVIEW编写的人机交互界面发出的控制信号，将其转换，判断控制信号，并将某一控制信号控制的信息发送给LabVIEW的编写的人机交互界面，将其结果进行显示。这种情况下：对于频率计和LabVIEW的编写的人机交互界面两者之间的关系是互为上机位和下机位。

§2.2DDS的工作原理

直接数字频率合成技术是根据奈奎斯特取样定理，从连续信号的相位Φ出发将一个信号取样、量化、编码，形成一个信号函数表，存于ROM 中。合成时，通过改变相位累加器的频率控制字，来改变相位增量，而相位增量的不同将导致一个周期内取样点的不同，从而改变频率[5]。在采样频率不变的

情况下，通过改变相位累加器的频率控制字，将这种变化的相位/幅值量化的数字信号通过D/A变换及LPF（Low-pass Filter 低通滤波器）即可得到合成的相位变化的模拟信号频率。

图2-1 DDS的基本结构图

DDS 的基本结构如图所示，主要由相位累加器、波形ROM、DAC 以及低通滤波器等组成。N位相位累加器在取样时钟的控制下与频率控制字K 所决定的相位增量相加；相位累加器的高位输出作为波形ROM 的地址，实现波形相位到幅值的转换；波形数据经DAC 转换成模拟量，通过滤波器输出相对平滑的波形。本设计就是运用DDS技术做的函数信号发生器。

§2.3方案论证

§2.3.1虚拟频率计的方案

用LabVIEW软件为开发平台，在LabVIEW程序中把控制参数（低位，高位，频率和占空比的切换）发送到串口上，FPGA通过RS-232接收控制指令，低位，高位，频率和占空比的切换在FPGA中处理后将相应的信息发送到RS-232，LabVIEW的编写的人机交互界面通过对RS-232串口进行读操作，处理完成后，将处理完的信息在LabVIEW的编写的人机交互界面上面进行显示。

此方案的优点是：人机交互界面与FPGA之间进行通信时所需发送数据量少，减轻了串口的负担。采用全双工的通信方式，FPGA与PC机之间可以同时进行收、发数据。

此方案的设计思想如图2-2。

图2-2 虚拟频率计流程图

§2.3.2虚拟存储示波器的方案

首先在FPGA上面对信号进行采样，之后将采样后得到的数据通过RS-232串口发送给PC,在LabVIEW软件编程中，首先对RS-232串口进行读操作，将读到的结果经过一A\D转换成波形数据，并将其在前面板上面显示出来。

此方案的设计思想如图2-3。

图2-3 虚拟存储示波器流程图

此方案的优点是：FPGA往RS-232串口发送的是信号采集完的数据，大大降低了串口发送的数据量，提高了串口的发送速度。此方案采用的是半双工的工作方式，FPGA只负责发送数据，PC机只负责接收数据。其工作流程一目了然。

§2.3.3虚拟函数信号发生器的方案

方案一：

用LabVIEW软件为开发平台，在LabVIEW程序中进行各个波形数据的采集并把数据发送到串口上，FPGA通过RS-232接受波形数据，串行数据在FPGA中处理后经过一D/A转换后在示波器上显示结果。

此方案通过串口发送的是波形数据。设计思想如图 2-4。

图2-4 方案一流程图

方案二：

用LabVIEW软件为开发平台，在LabVIEW程序中把各个波形的波形参数（频率，频段，峰峰值）发送到串口上，FPGA通过RS-232接受波形指令，波形参数在FPGA中处理后运用DDS技术产生波形经过一D/A转换后在示波器上显示结果。

此方案通过串口发送的是波形指令。设计思想如图2-5。

图2-5 方案二流程图

方案一发送的是波形数据，根据设计要求生成的最高频率为2Mhz，当2Mhz时最少需要采样四个点，每个点都是8Bit，因此需要最低的串口传送速率为64Mbit/s。优点是FPGA方面不需要太多的编程，只要一个串口接收模块即可；缺点是串口需要传输大量数据。

方案二发送的是波形指令，此方案不需要在 LabVIEW中采样产生波形数据，是把波形数据直接作成ROM表的形式，当把波形指令发送出来以后，FPGA根据波形参数通过DDS技术产生信号波形。优点是串口传输只需要发

送很少数据；缺点是在FPGA里产生波形受ROM表里波形数据限制，易失真。

通过上述对两个方案的比较及RS-232串口传输最大速率（20Mbit/s）的限制，考虑到波形发生的实时性，本设计采用方案二。把LabVIEW与FPGA 结合起来，以发送波形指令的方式控制产生波形信号。

§2.4系统整体框图与设计思想

整个系统可以分为LabVIEW设计与FPGA设计两大部分，主要可以分为：虚拟界面，串口接收，串口发送，DDS合成，A/D转换，D/A转换[6] 。FPGA 上面有数字信号发生器，频率计，示波器，相应的PC机上面有数字信号发生器界面，示波器的界面，频率计的界面，本设计是通过PC机来控制FPGA。其工作原理是：当PC机主界面上任何按钮按下时，将控制信息发送到RS-232串口，FPGA上面通过对RS-232串口的接收来得到相应的控制信息，来确定是哪个模块工作，同时在PC界面上面出现相应模块的前面板，通过对其前面板的控制来实现相应模块的工作。其具体的设计流程是把每种器件的参数都设定为不同的数字如表2-1（信号发生器用0表示，频率计用1表示，示波器用2表示），将这一位数字按照一定的波特率发到串口，而且每当这一位数字有变化时就把新的数据发送到串口。

表2-1 器件选择编码表

如发送数据为0一位数字，就表示要工作的器件是信号发生器。之后用FPGA设计一串口接收模块，按照设定好的波特率及编码方式解码，得到控制命令，使相应的器件工作。

§2.4.1系统框图

图2-6 §2.4.3 频率计设计思想

到实时性，8位用“10”表示，低八位用“00表示）发送占空比，发送低8位的控制信息用用1成一帧按照一定的波特率发到串口，而且每当这3位数字有变化时就把新的数据发送到串口。如发送数据为010三位数字，就表示要接收频率的低8位。之后用一串口接收模块，按照设定好的波特率及编码方式解码，得到的控制指令使其工作时发送相应的数字。

表2-4 发送指令编码表

§2.4.2函数信号发生器设计思想

由于选择的是方案二即发送波形命令的形式来控制波形就大大降低了串口的发送负担，使得串口的发送速率能够满足设计要求达到实时性，具体的设计流程是把每种波形的参数都设定为不同的数字如表2-2（三角波用0表示，正弦波用1表示，方波用2表示），一共有四个波形参数分别为波形类型，频率系数（即在某个频段内的频率旋钮调节值），频段，峰峰值。

表2-2 波形类型编码表

表2-3 频段编码表

波形类型由于有三种波形，其参数为0～2（十进制）占一位；频率系数由于在200K～2Mhz频段内步进为5Khz，因此可用0～359表示这频段内的360个不同频率，占三位。频段有七段分别为2Hz，20Hz，200Hz，2Khz，20Khz，200Khz，2Mhz.因此用0～6表示，占一位，如表2-3。峰峰值是以0.1V为步进的，而经测量D/A转换的最大峰峰值为8.5V，可用0～84表示这85个不同值，占2位。这四种参数加起来一共要发送7位的十进制数，把这些数字连接到一起组成一帧按照一定的波特率发到串口，而且每当这七位数字有变化时就把新的数据发送到串口。如发送数据为1234567七位

数字，就表示要产生的波形为正弦波，频率系数为234，频段为5，峰峰值系数为67。之后用FPGA设计一串口接收模块，按照设定好的波特率及编码方式解码，得到的波形指令通过DDS技术产生数字波形，再经过一D/A 转换发送到示波器上验证结果。

labview课程设计

课程设计说明书 课程设计名称：labview课程设计课程设计题目：打地鼠小游戏 学院名称：电气信息学院 专业班级：测控1班 学生学号：1404200223 学生姓名：孙鑫 学生成绩： 指导教师：李国平 课程设计时间：至

目录 第一章设计思路 (1) 第二章设计步骤 (2) 1.1 前面板设计 (2) 1.2 程序框图设计 (3) 第三章调试与分析 (4) 第四章心得体会 (5)

第一章设计思路 通过对虚拟仪器的软件LabVIEW的一定了解以及学习了其基本内容后，为了可以是学到的知识可以较好的联系在一起，因而想用LabVIEW语言编写一个简易的小游戏来进一步温习巩固所学的。 根据已有知识，可以用LabVIEW语言编写一个简易的计算机，也可以编写个简易打地鼠游戏。在经选择后，我决定尝试编写一简易打地鼠游戏。 联想现实生活中存在的实物打地鼠机器，一般在插上电源后，机器就通上电源才可以进行游戏。在按上开始游戏后，投入游戏币后即可进行游戏了，但在虚拟仪器之中，投入游戏币的过程暂时没有可行方法，控制游戏开始结束可以用一些结构形式加些控件来实现。 在正式进入游戏后，一般情况下，机器每个地鼠出现的时间都已经系统的设置好了。至此，可以用循环的方式让地鼠在间隔一段时间就出现，用不同颜色的同一控件不同状态可以大致比拟，同时，为满足不同反映能力的使用者，可进行每个地鼠出现的间隔。在某一个地鼠出现后，若在规定时间没有击或没有击中的话，地鼠会回复原样，就想到可以通过计算地鼠从冒出计时到规定时间后，来迫使其恢复，基本可以达到一定的效果。 在虚拟软件上，由于鼠标点击可能会同时点击几个控件，那个时候将不能较好的反映游戏本质，所以，可以用一些提示来说明。以此来使游戏者可以能更方便地进行游戏，感受到实物中的一些乐趣。

基于LabVIEW的虚拟仪器外文翻译

基于LabVIEW的虚拟仪器 模拟风力太阳能系统混合动力站（节选） 介绍 在最简单的层面上，数据采集可以手动完成如使用纸笔记录读数或任何其他工具。对于某些应用这种形式的数据采集是足够的。然而，数据记录中的应用这需要大量的数据读数，非常频繁的录音是有必要的，它包括了仪器或微控制器获取和记录数据准确（1995里格比和多尔比，）。急诊化验室虚拟仪器工程平台（LabVIEW）是一个功能强大的灵活的仪器仪表和分析应用软件工具，（美国国家仪器仪表，2002）在今天这新兴技术并被广泛采用的学术界，工业LabVIEW已成为一个重要的工具，已代替了政府实验室数据的标准采集，仪器控制和分析软件。 现有的1.5千瓦的额定风力太阳能混合动力站显示（图1）。设计与施工的可再生能源发电系统报告（磐诚，等铝，2000）。在大学校园的平台上，有良好的教育机会本科生和研究生以现有的风力太阳能知识，学生们在协同研究基于风力太阳能发电站的传统的电网火力发电厂。特别是在一些组件可再生能源如蓄电池和直流电源逆变器，可导致供电质量和电网出现一些问题，当太阳风稳定性出现问题时，根据汽轮机和发电机（帕特尔，1999）的电力系统与化石燃料这些相互作用都是由于大量的不同动力学参与的风力涡轮机和蒸汽涡轮机。图1显示了photovol TAIC（PV）与太阳能电池板120个W评级，mastmounted1千瓦的风力涡轮机，和风速计，包括风方向和速度传感器的风能太阳能发电站并行运作，并收取12 V电池组包括六个深循环铅酸电池。太阳面板安装在机架上的轨道，白天太阳光从320个0度的初始位置度。该系统还包括基于固态器件的一个1.5kVA额定直流到交流电源逆变器，保护设备如交流和直流电路断路器，熔断器，避雷器，一套线性和非线性负载，连接电缆，和接线盒。在国家的电压和电流系统学生们介绍了稳定的研究，说明了电能质量由于小的线性和非线性负荷的影响（磐诚和蒂默曼，1999）。太阳风混合发电

利用LabVIEW软件进行控制设计和仿真入门

利用LabVIEW软件进行控制设计和仿真入门 这个章节将集中介绍LabVIEW软件中的控制系统设计的基本特性。我们在这里假定读者们已经熟悉了LabVIEW软件的其它部分。（如果你对LabVIEW软件的其它部分不熟悉，请参考Robert H. Bishop的‘Learning with LabVIEW’）。 每一章的专用信息会包含在那一章的简介中 在我们开始之前，请确保你的计算机上已经安装了可使用的控制设计和仿真工具包。它们不是LabVIEW 基本软件的一部分，而是需要单独购买的。 LabVIEW软件的控制设计工具包 控制设计工具包可以在结构框图的All Functions选板中找到。 下面将简要介绍控制设计选板中每个单独工具的用法。我们将介绍在子选板中出现的函数。如需进一步的描述，请查看LabVIEW软件的帮助文档。 当帮助菜单中的文字帮助窗口被打开时，你可以在相应的文字帮助窗口中看到关于每个函数的描述。 模型创建选板：

这节中的函数用于创建各种类型的模型，例如状态空间模型、传递函数模型和零点/极点/增益模型等。下面将讨论创建状态空间模型和创建传递函数模型函数。 控制设计工具包中的创建状态空间模型 函数的端子如上图所示。如果采样间隔端子没有连接，那么系统被默认为是连续采样。将一个值连到采样间隔端子上会使系统变为离散系统，它使用给定的时间作为采样间隔。状态空间模型的A、B、C、D 矩阵都有对应的端子。一旦LabVIEW软件创建了状态空间模型（其输出端子可用），该模型就可以用于其它函数并且可以转化成其它的形式，在这一节里我们将进行更加深入的讨论。 下面就是创建状态空间模型的一个例子。它的输出端可以连接到控制设计工具包中很多其它函数上，作为它们的输入端。

labview课程设计模拟计算器(选择结构)

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

虚拟仪器LabVIEW实验报告

现代仪器设计LabVIEW实验报告 实验内容： 1.熟悉LabView软件操作方法 2.了解LabView的一般编程方法 3.虚拟信号发生器制作

1.熟悉LabView软件操作方法 虚拟仪器（virtual instrumention）是基于计算机的仪器。虚拟仪器主要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。虚拟仪器的研究中涉及的基理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。 LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是一种图形化的编程语言，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程基本上不写程序代码，取而代之的是流程图。 前面板的设计需用控制模板。控制模板（Control Palette）用来给前面板设置各种所需的输出显示对象和输入控制对象。每个图标代表一类子模板。可以在前面板的空白处，点击鼠标右键，以弹出控制模板。 程序框图的设计需用功能模板。功能模板(Functions Palette)是创建流程图程序的工具，只有打开了流程图程序窗口，才能出现功能模板。功能模板该模板上的每一个顶层图标都表示一个子模板。可以点击“窗口”—“显示程序框图”打开，也可以在流程图程序窗口的空白处点击鼠标右键以弹出功能模板。

流程图上的每一个对象都带有自己的连线端子，连线将构成对象之间的数据通道。不是几何意义上的连线，因此并非任意两个端子间都可连线，连线类似于普通程序中的赋值。数据单向流动，从源端口向一个或多个目的端口流动。不同 的线型代表不同的数据类型。下面是一些常用数据类型所对应的线型和颜色：

电气14级四个班级虚拟仪器课程设计题目2015秋季2016.1.18-22

12级《虚拟仪器》课程设计任务书 一、设计题目及任务 学生按分组组别从以下对应题目号中选择一题进行设计。 1.粮仓管理系统设计（利用labVIEW）（3-4人） 1）一个粮仓系统有五个独立的粮仓，假设粮仓中各有一个控制节点，用来测量其内部温度及湿度，并有两个执行机构，分别用于打开通气窗口及打开风扇。 2）假设五个粮仓的数据都汇聚在一个集中节点，该节点将数据传至上位监控计算机（串行口）。（数据协议自定，要将五个节点区分开） 3）设计一个监控界面，用于实时监控五个粮仓的实时数据。并保留每天的数据。可以按日期及指定的粮仓来查询数据，并显示历史曲线。 4）用户可以设置报警线，当温度超过报警线时，要求下传数据，启动相应的执行机构。 并在控制面板中有所显示。 5）要求用实际串口完成。（可以在另一个电脑上用串口调试助手，模拟集中节点） 2.利用声卡的数据采集与输出（LabVIEW）（3-4人） 1）通过话筒，利用声卡采集一段声音 2）显示该段声音的频率分析，分析特点，并存储起来。 3）试着根据存储的声音特色，区别不同的人。 4）存储不同的声音，利用声卡实现回放。 3.虚拟仪器的网络控制（3-4人） 1）设计一个程序控制8个外设小灯的点亮方式，要求两种方式A:每个小灯间隔时间T，依次亮，时间T可调，并循环。B：先1.3.5.7.9亮隔时间T，2.4.6.8.10亮，并循环，T 可调。 2）要求主面板与硬件的8个小灯同步。 3）通过网络在另一台计算机上控制此程序的运行（利用LabVIEW的DateSocket技术） 4.基于NI数据采集卡的虚拟示波器（3-4人） 1）：波形来自外来的信号发生器（可以外接，也可以仿真） 2：通过采集此信号（波形采集） 3）：主界面要求为一个典型的示波器界面，各个调节按钮的功能应该均具备。 4）：要求显示波形的特征量。 5：）存储并回放波形。 5.动态分析仪（3-4人） 1）：设计一个典型系统的动态响应的过度过程的分析仪。 2）：输入为：单位阶跃、单位斜坡、单位加速度、脉冲输入、正弦。 3）：系统为典型的一阶系统和二阶系统。相关参数可调 4）：当用户在主界面输入不同的输入及系统时，要求输出其动态响应的时域及频域分析。 5）：如果在上述系统中加入延时环节（延时时间可调），对应的动态响应应如何？ 6.基于NI数据采集卡的虚拟信号放生器（3-4人）

基于虚拟仪器LABVIEW万用表的课程设计

沈阳工程学院 课程设计任务书 课程设计题目：基于Labview的万用表的设计 系别自控系班级测控本091 学生姓名学号 指导教师职称教授 课程设计进行地点：实训F430 任务下达时间： 2012年 2月27日 起止日期：2012年2月27日起——至2012年3月2日止 教研室主任年月日批准

摘要 虚拟仪器技术的实质是利用最新的计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能，在许多方面具有传统仪器所没有的优越性，在实验教学和工程领域具有极大的应用潜力。实验表明，设计的虚拟函数信号发生器输出信号性能优于普通传统的信号源。 虚拟仪器是1986年美国国家仪器公司（NI）提供的一种新型一起概念。它是计算机技术介入仪器领域所形成的一种新型的、富有生命力的仪器种类。在虚拟仪器中计算机处于核心地位，计算机软件技术和测试系统更紧密地结合成一个有机整体，仪器的结构概念和设计观点都发生了根本变化。 虚拟仪器技术的实质是利用最新的计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能。其基本构成包括计算机、虚拟仪器软件、硬件接口模块等。在这里，硬件仅是为了解决信号的输入输出，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所有采集、控制、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计算机软件所代替。因此从某种意义上说，计算机既是仪器，软件即是仪器。 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。虚拟仪器的软件开发平台目前主要有两类：第一类是基于传统语言的Turbo C，Microsoft公司的Visual Basic ，Borland公司的Delphi，Sybase公司的PowerBuilder。这类语言具有适应面广、开发灵活的特点，但开发人员需有较多的编程经验和较强的调试能力；第二类用专业图形化编程软件进行开发。如HP公司的VEE,NI公司的LabVIEW和Lab Windows/CVI等。NI公司的LabVIEW软件开发平台是一种专业图形化编程软件，采用图形化编程方式，结构流程清晰，但缺点是对硬件的要求较高，比较依赖NI的专用产品，对信号控制方式不够灵活。而Lab Windows/CVI以ANSI C为核心。将功能强大，使用灵活的C语言平台与数据采集，分析和表达的测控专业工具有机地接合起来。它的集成化开发平台，交互式编程方法，丰富的控件和库函数大大增强了C语言的功能，为熟悉C语言的开发人员建立检测系统，自动测量环境，数据采集系统，过程监控系统等提供了一个理想的软件开发环境。 关键词函数信号发生器, 数据采集卡,LabVIEW，DAQ卡，示波器

基于LABVIEW的数字电压表的设计

学号 XX 虚拟仪器 学生姓名XX 专业班级XX

基于LABVIEW的数字电压表的设计 一、设计目的 1．掌握数字电压表的基本原理和方法。 2．基于LabView设计数字电压表并实现。 二、设计原理 电压是电路中常用的电信号，通过电压测量，利用基本公式可以导出其他的参数。因此，电压测量是其他许多电参数和非电参数量的基础。测量电压相当普及的一种测量仪表就是电压表，但常用的是模拟电压表。模拟电压表根据检波方式的不同。分为峰值电压表、均值电压表和平均值电压表，它们都各自做成独立的仪表。这样，使用模拟电压表进行交流电压测量时，必须根据测量要求选择仪表。另外，多数电压表的表头是按正弦交流有效值刻度的，而测量非正弦波时，必须经过换算才能得到正确的测量结果，从而给实际工作带来不便。 采用虚拟电压表，可将表征交流电压特征的峰值、平均值和有效值集中显示在一块面板上，测量时可根据波形在面板上选择仪表，用户仅通过面板指示值就能对测量结果进行分析比较，大大简化了测量步骤。 三、设计思路 LabVIEw 8.5版本的工程技术比以往任何一个版本都丰富.它采用了英文界面，各个控件的功能一目了然。利用它全新的用户界面对象和功能，能开发出专业化、可完全自定义的前面板。LabVIEW 8.2对数学、信号处理和分析也进行了重大的补充和完善，信号处理分析和数学具有更为全面和强大的库，其中包括500多个函数。所以在LabVIEW 8.5版本下能够更方便地实现虚拟电压表的设计。 该电压表主要用于电路分析和模拟电子技术等实验课的教学和测量仪器，能够让使用者了解和掌握电压的测量和电压表对各种波形的不同响应。因此，虚拟电压表应具备电源开关控制、波形选择，以及显示峰值、有效值和平均值三种结果，且输入信号的大小可调节等功能。所以，用软件虚拟了一个信号发生器。该信号发生器可产生正弦波、方波和三角波，还可以输入公式，产生任意波形。根据需要，可调节面板上的控件来改变信号的频率和幅度等可调参数，然后检测电压表的运行情况。因此，在LabVIEW图形语言环境下设计的虚拟电压表主要分为

LabViEW课程设计

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。

LabVIEW练习题

LabVIEW 课程设计题目 LabVIEW 课程设计题目包括：“基础题”和“设计题”两大部分。未曾选修过“虚拟仪器技术”的同学仅需完成“基础题”部分；选修过“虚拟仪器技术”的同学在完成“基础题”部分内容的基础上，必须选做“设计题”之一内容。 第一部分 基础题（必做） 1、用LabVIEW 的基本运算函数编写以下算式的程序代码： () () 32 1.8 2.738112531782;635316831007625102257281÷?×++×+?+÷?×+ 2、利用摄氏温度与华氏温度的关系9/)32(5?=°°F C 编写一个程序， 求华氏温度（F °）为,32°,64°,4°,6.98°,6°,104°,212°时的摄氏温度。 3、创建一个2行3列的二维数组控制件，为数组成员赋值如下： 00.600.500.400 .300.200.1 4、用数组创建函数创建一个二维数组显示件，成员为： 3 216542 165431654326 54321 编程将上述创建的数组转置为：

3 2162 1651 6546543 5432 4321 5、创建一个簇控制件，成员分别为字符型控制件姓名，数值型控制件学号，布尔型控制件注册。从这个簇控制件中提取出簇成员注册，显示在前面板上。 6、创建一个字符串显示件，程序运行后显示当前系统日期、时间和自己的班级、姓名。 7、将范围0—10的5个随机数转换为一个字符串显示在前面板上，要求保留2位小数，每个数之间用逗号分隔。 8、用for 循环产生4行100列二维数组，数组成员如下： 1，2，3 (100) 100，99，98 (1) 6，7，8 (105) 105，104，103 (6) 从这个数组中提取出2行50列的二维数组，成员如下： 50，49，48 (1) 56，57，58 (105) 将这两个数组用数组显示件显示在前面板上。 9、产生100个随机数，求其最小值和平均值。 10、程序开始运行后要求用户输入一个口令，口令正确时滑钮显示件显示一个 0—100的随机数，否则程序立即停止。

基于labview的虚拟仪器 毕业设计(论文)开题报告.doc

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。用户（而不是厂家）可以随心所欲地根据自己的需求，设计自己的仪器系统，满足多种多样的应用需求。虚拟仪器系统概念是对传统仪器概念的重大突破，是计算机系统与仪器系统技术相结合的产物。它利用计算机系统的强大功能，结合相应的硬件，大大突破传统仪器在数据处理、显示、传送、处理等方面的限制，使用户可以方便地对其进行维护、扩展、升级等。 虚拟仪器技术已成为测试、工业I/O和控制和产品设计的主流技术，随着虚拟仪器技术的功能和性能已被不断地提高，如今在许多应用中它已成为传统仪器的主要替代方式。随着PC、半导体和软件功能的进一步更新，未来虚拟仪器技术的发展将为测试系统的设计提供一个极佳的模式，并且使工程师们在测量和控制方面得到强大功能和灵活性。 基于此本次毕业设计就是通过虚拟仪器来完成的，以下是对该软件的一些介绍。

实验一-LabVIEW中的信号分析与处理

实验一 LabVIEW中的信号分析与处理 一、实验目的： 1、熟悉各类频谱分析VI的操作方法； 2、熟悉数字滤波器的使用方法； 3、熟悉谐波失真分析VI的使用方法。 二、实验原理： 1、信号的频谱分析是指用独立的频率分量来表示信号；将时域信号变换到频域，以显示在时域无法观察到的信号特征，主要是信号的频率成分以及各频率成分幅值和相位的大小，LabVIEW中的信号都是数字信号，对其进行频谱分析主要使用快速傅立叶变换(FFT)算法：·“FFT Spectrum(Mag-Phase).vi”主要用于分析波形信号的幅频特性和相频特性，其输出为单边幅频图和相频图。 ·“FFT.vi”以一维数组的形式返回时间信号的快速傅里叶运算结果，其输出为双边频谱图，在使用时注意设置FFT Size为2的幂。 ·“Amplitude and Phase Spectrum .vi”也输出单边频谱，主要用于对一维数组进行频谱分析，需要注意的是，需要设置其dt（输入信号的采样周期）端口的数据。 2、数字滤波器的作用是对信号进行滤波，只允许特定频率成份的信号通过。滤波器的主要类型分为低通、高通、带通、带阻等，在使用LabVIEW中的数字滤波器时，需要正确设置滤波器的截止频率（注意区分模拟频率和数字频率）和阶数。 3、“Harmonic Distortion Analyzer .vi”用于分析输入的波形数据的谐波失真度（THD），该vi还可分析出被测波形的基波频率和各阶次谐波的电平值。 三、实验容： (1) 时域信号的频谱分析 设计一个VI，使用4个Sine Waveform.vi（正弦波形）生成频率分别为10Hz、30Hz、50Hz、100Hz，幅值分别为1V、2V、3V、4V的4个正弦信号（采样频率都设置为1kHz，采样点数都设置为1000点），将这4个正弦信号相加并观察其时域波形，然后使用FFT Spectrum(Mag-Phase).vi对这4个正弦信号相加得出的信号进行FFT频谱分析，观察其幅频和相频图，并截图保存。

LabVIEW课程设计报告

《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：

基于labview虚拟仪器平台的温度检测系统设计

Labview考试报告 题目：基于Labview虚拟仪器平台的智能温度控制系统 班级：50910 学号：5091030 姓名：李玲娜

引言 虚拟仪器是计算机技术和仪器测量技术相结合的产物。虚拟仪器技术，就是用户在通用计算机平台上，根据测试任务的需要来定义和设计的测试功能，其实质是充分利用计算机来实现和扩展传统仪器功能。“软件就是仪器”反映了虚拟仪器技术的本质特征。美国国家仪器公司生产的NI-LabVIEW是目前最为成功，应用最广泛的虚拟仪器软件开发系统。它一种基于G语言的32位编译型图形化编程语言，其图形化界面可以方便的进行虚拟仪器的开发。它充分利用计算机强大的运算处理功能，突破了传统仪器在数据处理、显示、传输、存储等方面的限制。本文利用虚拟仪器平台，通过编写Labview 软件对温度进行智能测量，减少硬件的开发，有利于系统的维护，也便于系统软件升级。 一、虚拟仪器 1. 1虚拟仪器概述 虚拟仪器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。虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板, 以多种形式表达输出检测结果; 利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理; 利用I /O 接口设备完成信号的采集与调理, 从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。 1. 2虚拟仪器的图形化开发平台 LabVIEW ( Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一种图形化的编程语言, 它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受, 视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS- 232和RS- 485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/

基于LABVIEW的用户登录界面设计

基于LABVIEW的用户登录界面设计 Labview具有功能强大的数学工具,用在传感器设计上可大大降低软件的设计负担。对于一个实际的传感器使用,其用户数量有限,其登陆界面设计可以完全借助其数组函数与数据记录文件完成,而不就是数据库,这样既减轻了系统的重量,也减轻了系统的负荷。没有牵涉第三方的软件,系统的稳定性也大大提高。本文设计了一个简单的用户登录系统的2个模块,希望能对读者有所启发。 1)用户初始文件的建立 Labview的数据记录文件具有较强的功能,并且不能用写字本打开,因此作为一般的保密级别可以用来存储初程序运行环境数据,本文用来存储登陆系统的用户数据。 本程序采用两个套嵌while循环,用于批量产生用户名单,内While

采用三个文本输入框,分别输入用户姓名、用户初始密码、用户权限等内容,并用系统时间空间获取用户建立时间,通过数组创建函数创建成一维数组,点击确定键完成一个用户的建立,可以继续进行下一个用户的建立(当然您也可以只建立一个超级用户,在超级用户登陆后继续建立用户名单),用户建立完毕点击停止按钮完成用户名单建立,形成一个二维数组,由于点击停止键时,最后一个用户名单会重复建立,故采用数组删除函数去掉最后一行,然后创建一个文件,用数据记录函数将该名单存储在您希望的文件夹内(本例放在桌面上,面板上的数组就是为验证程序而建立的,可以去掉)。 2)登陆界面 登陆面板实际上只有两个文本输入控件:用户名与密码。程序首先将记录文件读入内存,让后将第一列(索引0列)的所有用户列出来,用一维数组搜索函数搜索该用户密码所在的行号,再用该行号将该用户的信息从记录文件索引出来。由于密码放在第二列(1列),直接从用户的记录信息索引第第二列(索引1列)取出该用户密码),直接用文本比较“等于”函数进行比较用户输入的密码就是否与其预设的密码一致。 至于修改用户名单、用户权限等内容可用“数组的删除、插入”

labview课程设计论文

《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：

LabView实验报告

机电系统创新性综合实验 实验报告 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化班级：机自 124 班 学号： 1208030436 学生姓名：王彤 指导教师：蔡家斌、曹阳 2015年12月12

目录 实验题目: LabView创新实验 (1) 实验一1.1实验内容 (1) 1.2实验过程 (1) 1.3实验小结 (3) 1.4实验总结与感想 (5) 实验二2.1实验内容. (5) 2.2 实验过程 (5) 2.3实验小结 (7) 2.4实验总结与感想 (8) 实验三3.1实验内容 (8) 3.2实验过程 (8) 3.3实验小结 (10) 3.4实验总结与感想 (11)

实验题目 本次LabView实验共有6个实验题目，有两个选择方案，我选择了第一种方案：在六个实验中选择了三个，分别是实验一、二、三。通过自学和同学间的互相帮助，我学会了LabView软件的使用，完成了本次实验。 实验一虚拟信号发生器的设计 1.1实验内容 设计一个虚拟信号发生器，能够产生正弦波、三角波、锯齿波、直流、随机白噪声等信号〔波型选择用按键或旋钮〕，且可以调整波形参数。通过示波器可以观察虚拟信号发生器的输出信号。可以通过前面板选择信号波形，调节信号的频率、幅值和相位〔频率、幅值、相位用数字窗口显示〕，并通过虚拟示波器观察生成的波形。 1.2实验过程 1.新建一个VI，在后面板上创建一个选择结构； 2.在选择器标签中选择一个设置为默认，并在后面添加4个分支，以便写入多种不同的程序； 3.在选择结构中建立一个仿真信号，属性设置-信号类型-正弦波-确定；

4.在仿真信号中的对应位置创建输入控件，输出处创建波形图，分别连接在仿真信号的相应位置。 5. 6.其他几种波形信号按照相同方式创建在不同的选择标签中，并在选择结构外部建立一个While循环，可以让程序连续执行。

虚拟仪器课程设计题目要求2016

一、数据采集与仪器控制类课题 1 基于热电偶温度传感器的温度测量系统卓景军 （1）基于BNC 2120实验箱的热电偶温度传感器实现温度采集； （2）数据超上、下限报警和次数的分别统计； （3）参数设置需具有运行中可调功能； （4）数据可定时和定量（模式可选）存挡（txt和Excel格式，单文件存储），数据文件回放到数据表格和波形实时显示窗口； （5）测量过程可网上浏览。 2 基于声卡的声级计设计董秋怡 （1）音频信号数据采集格式在面板上可选；数据采集速率在面板上可调； （2）采集的音频信号可显示在面板上； （3）参数设置需具有运行中可调功能； （4）测量输入音频信号的声级大小，以数据和曲线方式显示测量结果； （5）音频数据的多次记录和回放。 3 基于声卡的虚拟仪器示波器设计钟郑瑰 （1）从声卡采集数据,并实时在面板上显示数据和波形曲线； （2）能分析测量数据（如平均值、波峰值、频率等）； （3）可以实时地调节示波器的各种输入参数（扫描速率、量程等）； （4）数据可以多次保存于数据文件中，并可回放数据文件中的数据波形； （5）测量过程可网上浏览（以单首歌曲为例） 4 基于声卡的声音信号分析仪刘嘉诚 （1）数据采集格式和速率在面板上实时可调节； （2）能对采集到的声音信号进行平均值和功率谱等分析； （3）采集的数据定时和定量地多次写成磁盘文件（允许多文件或记录时间始末的单文件），并可以回放； （4）测量过程可网上浏览。 5 基于数据采集卡的虚拟仪器示波器设计孙铭涛 （1）从DAQ6221卡（及BNC2120实验盒）采集（模拟信号）数据,并实时在面板上显示数据和波形曲线； （2）能分析测量数据（如平均值、波峰值、频率等）； （3）可以实时地调节示波器的各种输入参数（扫描速率、量程等）； （4）数据可以多次地随时保存和定时保存，可回放数据文件中的数据波形； （5）测量过程可网上浏览。_不做要求。 6 基于数据采集卡的信号分析仪李土权 （1）数据采集速率和采样数在面板上可调节； （2）能对采集到的进行信号平均值、频率、幅度和功率谱等分析； （3）采集的数据定时和定量地多次写成磁盘文件，并可以回放； （4）数据可以多次地随时保存和定时保存，可回放数据文件中的数据波形； （5）测量过程可网上浏览。 7 信号发生器程序设计 （1）函数信号发生器程序设计； （2）公式波形发生程序设计； （3）数据采集程序设计（验证信号输出的状况）。

基于Labview的虚拟仪器计算器设计

研究生课程考核试卷 （适用于课程论文、提交报告） 科目：虚拟仪器教师： 姓名：学号： 专业：类别：学术型上课时间： 考生成绩： 阅卷评语： 阅卷教师(签名) 重庆大学研究生院制

通过对虚拟仪器课程的学习和撑握，本次实验设计了一个简易计算器，可以用来模拟真实计算器而进行一些简单的基本运算。利用Labview软件平台编写计算器程序，可以实现“+、-、×、÷、平方、开方、x^y”这七种基本运算，并且可以对上面的七种基本操作连续运算，另外实现了对输入的错误数据进行清除的功能。达到了本次实验的要求。 关键词：Labview，七种基本运算，清除

摘要 .................................................................................................................................................. I 1、引言 (1) 2、整体方案设计 (2) 2.1、簇和前面板控件的说明 (2) 2.2、程序流程图 (3) 3、具体实现过程 (4) 3.1、前面板设计 (4) 3.2、初始化和键的感应 (4) 3.2.1、数字0-9的输入 (6) 3.3、输入的第一个数 (6) 3.3.1、多零问题 (6) 3.3.2、小数点问题 (7) 3.4、四则运算和x^y (7) 3.5、开方计算 (8) 3.6、倒数计算 (9) 3.7、输入正负数 (9) 3.8、去掉小数点后面0的功能 (9) 3.9、清除功能（Clear） (10) 3.10、退格功能 (10) 4、总结 (12) 参考文献 (13) 附录A (14) 1、初始化程序 (14) 2、总程序 (14) 3、x^y的幂程序 (15)

基于labVIEW的交通灯的课程设计

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。

实验一 LabVIEW中的信号分析与处理

实验一LabVIEW中的信号分析与处理 一、实验目的： 1、熟悉各类频谱分析VI的操作方法； 2、熟悉数字滤波器的使用方法； 3、熟悉谐波失真分析VI的使用方法。 二、实验原理： 1、信号的频谱分析是指用独立的频率分量来表示信号；将时域信号变换到频域，以显示在时域无法观察到的信号特征，主要是信号的频率成分以及各频率成分幅值和相位的大小，LabVIEW中的信号都是数字信号，对其进行频谱分析主要使用快速傅立叶变换(FFT)算法：·“FFT Spectrum(Mag-Phase).vi”主要用于分析波形信号的幅频特性和相频特性，其输出为单边幅频图和相频图。 ·“FFT.vi”以一维数组的形式返回时间信号的快速傅里叶运算结果，其输出为双边频谱图，在使用时注意设置FFT Size为2的幂。 ·“Amplitude and Phase Spectrum .vi”也输出单边频谱，主要用于对一维数组进行频谱分析，需要注意的是，需要设置其dt（输入信号的采样周期）端口的数据。 2、数字滤波器的作用是对信号进行滤波，只允许特定频率成份的信号通过。滤波器的主要类型分为低通、高通、带通、带阻等，在使用LabVIEW中的数字滤波器时，需要正确设置滤波器的截止频率（注意区分模拟频率和数字频率）和阶数。 3、“Harmonic Distortion Analyzer .vi”用于分析输入的波形数据的谐波失真度（THD），该vi还可分析出被测波形的基波频率和各阶次谐波的电平值。 三、实验内容： (1) 时域信号的频谱分析 设计一个VI，使用4个Sine Waveform.vi（正弦波形）生成频率分别为10Hz、30Hz、50Hz、100Hz，幅值分别为1V、2V、3V、4V的4个正弦信号（采样频率都设置为1kHz，采样点数都设置为1000点），将这4个正弦信号相加并观察其时域波形，然后使用FFT Spectrum(Mag-Phase).vi对这4个正弦信号相加得出的信号进行FFT频谱分析，观察其幅频和相频图，并截图保存。