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1、毕业设计（论文）材料之二（2）安徽工程大学机电学院安徽工程大学机电学院 本科毕业设计本科毕业设计(论文论文)开题报告开题报告题目：题目： LabVIEW 在电子线路课程中的应用在电子线路课程中的应用课课 题题 类类 型：型： 设计设计 实验研究实验研究 论文论文学学 生生 姓姓 名：名： 魏魏 晨晨学学 号：号： 3102102245 专专 业业 班班 级：级： 电信电信 2102教教 学学 单单 位：位： 电气工程系电气工程系指指 导导 教教 师：师： 周周 鹏鹏 （讲师）（讲师） 开开 题题 时时 间：间： 2014 年年 3 月月 21 日日 2014 年年 3 月月 19 日日一、本课
2、题的研究意义、研究现状和发展趋势（文献综述）一、本课题的研究意义、研究现状和发展趋势（文献综述）研究意义：研究意义：虚拟仪器（VI）是计算机辅助测试（CAT）的最新发展，它充 分利用快速发展的计算机及通信网络技术来提高测试计量仪器设备的功能、性 能和应用范围，为用户定义和构造自己的测试仪器系统提供了全新的解决方案。 虚拟仪器并不完全等同于计算机辅助测试，它是一种基于信号采集与分析理论、 具有标准化软硬件及其接口和良好集成性与柔性的仪器系统，是一种新的测试 仪器标准和技术规范。 虚拟仪器技术构建的应变测试仪的诸多优点表明，虚拟仪器系统具有重要 的现实意义和推广价值, 是传统应变测量仪器的理想替代
3、产品。随着计算机网 络技术的迅速发展，将为虚拟仪器提供更强大的功能，即可以实现远距离的网 络化虚拟仪器实时测试。只要在应变测量系统中添加网络功能模块，借助于宽 带网络技术可以很容易的实现远距离实时测试，这是基于虚拟仪器技术构建的 应变测试系统今后的发展方向。相信将来的应变测量系统一定是虚拟仪器技术 与计算机网络技术相结合的系统，其测试功能会更强大，精度会更高，应用会 更广。 本课题研究的主要要求：熟练运用 LabVIEW 软件，运用 G 语言实现数据 的采集，分析处理并得出结果，并且结合 LabVIEW 在是模拟电路和数字电路 中应用的具体的实例进行分析设计，并写出设计的方案和仿真的结果进行论
4、证。研究现状和发展趋势：研究现状和发展趋势：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。 LabVIEW 软件是 NI 设计平台的核心，也是开发测量或控制系统的理想选择。 LabVIEW 开发环境集成了工程师和科学家快速构建各种应用所需的所有工具， 旨在帮助工程师和科学家解决问题、提高生产力和不断创新。 虚拟仪器 LabVIEW 是计算机技术与
5、电子仪器相结合而产生的一种新的仪 器模式，它通常是由个人计算机、模块化的功能硬件与用于数据分析、过程通 信及图形用户界面的应用软件有机结合构成，使计算机成为一个具有各种测量 功能的数字化测量平台。它利用软件在屏幕上生成各种仪器面板，完成对数据 的处理、表达、传送、存储、显示等功能。 虚拟技术计算机通讯技术和网络技术是信息技术最重要的组成部分。虚拟 技术蕴含的巨大潜力使发达国家趋之若鹜，20 世纪 80 年代首先在美国兴起和 发展起来的虚拟仪器无疑是虚拟技术领域中的重要组成部分，因此自 1982 年美 国研制成功第一台虚拟仪器以来，虚拟仪器在世界范围内发展十分迅速。如世 界著名的 NI 公司，已
6、经形成了系列化的虚拟函数信号发生器，信号分析仪，存 储示波器，及图表记录仪等产品。进入 90 年代末期，我国一些科研单位及高等 院校如清华大学，哈尔滨工业大学，电子科技大学等也十分重视虚拟仪器的开 发与研究。 虚拟仪器技术经过十几年的发展，而今正沿着总线与驱动程序标准化，软/ 硬件模块化，编程平台的图形化和硬件模块的即插即用方向进步。以开放式模 块化仪器标准为基础的虚拟仪器标准正日趋完善。虚拟仪器技术在发达国家的 推广应用也十分普及，不仅在电子测量领域，过程控制领域，包括人们生活的 其它许多领域利用虚拟仪器实现复杂的测量与控制系统的例子也很多。虚拟仪器正在继续迅速发展，它可以取代测量技术传统领
7、域的各类仪器。 虚拟仪器在组成和改变仪器的功能和技术性能方面具有灵活性和经济性，因而 适应于当代科学技术迅速发展和科学研究不断深化所提出的更高更新的测量课 题和测量需求。虚拟仪器相比于传统仪器具有诸多优势而这些优势使得虚拟仪 器技术非常适用于高等教育实验课程的应用。 高等学校特别是理工科学校，教学、科研需要大量的测量分析仪器设备， 特别是实验教学，每种仪器都必须配置多套，而且有的仪器设备价格昂贵，因 此仪器设备所需投资巨大，一般学校很难满足，造成许多学校仪器设备缺乏和 过时陈旧等现象，严重影响教学科研。如果运用虚拟仪器系统，情况就大不一 样了。使用虚拟仪器不但可以节约大量仪器设备的经费投入，而
8、且能够提高教 学科研的质量与效率。实验教学是许多专业必须进行的一项教学活动。掌握测量仪器和设备的操 作使用方法是每个学生进行科学实验基本前提。传统的教学方法是让学生在教 师的指导下进行实际的操作使用，随之而来的问题是教师的工作量很大而很难 对所有学生进行指导，既影响教学效果又容易造成仪器损坏。运用 LabVIEW 辅助实验教学能有效地打到教学目的并且避免仪器的损坏，节约开支。二、主要设计（研究）内容二、主要设计（研究）内容本次毕业设计要求学生熟练掌握 LabVIEW 图形化的编程语言G 语言， 并且用该语言实现电子线路中常用信号的采集、产生、处理等设计功能，引用 频率调制和相位调制的具体实例，
9、产生波形，对波形进行计算，分别产生调频 和调相信号并且显示在面板上。在仪器面板上对载波，调制波，信号幅度，信 号频率等参数任意调整，实现动态显示。完成 LabVIEW 在电子线路课程中的 应用设计。三、研究方案及工作计划（含工作重点与难点及拟采用的途径）三、研究方案及工作计划（含工作重点与难点及拟采用的途径）I、 研究方案：下面是本毕业设计的研究方案，主要从工作重点与难点及拟采 用的途径来分析。 1 重点与难点重点与难点LabVIEW 程序主要包括两部分：前面板(即人机界面)和方框图程序。前面 板用于模拟真实仪器的面板操作，可设置输入数值、观察输出值以及实现图表、 文本等显示。框图程序应用图形
10、编程语言编写，相当于传统程序的源代码。其 用于传送前面板输入的命令参数到仪器以执行相应的操作。LabVIEW 的强大功 能在于层次化结构，用户可以把创建的 VI 程序当作子程序调用，以创建更复杂 的程序，而且，调用阶数可以是任意的。LabVIEW 编程方法与传统的程序设计 方法不同，它拥有流程图程序设计语言的特点，摆脱了传统程序语言线性结构 的束缚。LabVIEW 的执行顺序依方块图间数据的流向决定，而不像一般通用的 编程语言逐行执行。在编写方块图程序时，只需从功能模块中选用不同的函数 图标，然后再以线条相互连接，即可实现数据的传输。本设计的重点和难点在于用 LabVIEW 实现电子线路常规教
11、学中对典型电路 实验的仿真与调试，选取 LabVIEW 在模拟电路和数字电路中应用的实例进行 研究，并且给出具体方案。2. 系统软件设计：系统软件设计： 2.1 LabVIEW在电子线路中运用的实例。在电子线路中运用的实例。 基于LabVIEW的频率调制和相位调制频率调制和相位调制是广泛采用的2种基本调制方式。频率调制(frequency modulation,FM)简称调频,它是使载波信号的频率按调制信号规律变化的一种调制方式;相位调制(phase modulation,PM),简称调相,它是使载波信号的相位按调 制信号规律变化的一种调制方式。首先根据仪器功能要求,利用虚拟仪器开发平台所提供
12、的子模板,确定程序的 流程图、主要处理算法和所实现的技术方法。所用到的数据库(1)数据采集函数库(data acquisition),使用这些函数必须配有数据采集硬件,若只模拟仪器工作原理而不作实际测量,则不必使用。(2)波形函数库(waveform)用于和波形相关的一些操作,如波形产生、波形测量、波形文件输入/输出、波形操作、波形显示等。(3)信号处理函数库(signal processing)用于将信号进行一定的变换处理。包括信号产生、时/频域信号分析、相关分析、曲线拟合、滤波器、窗函数等。前面板设计 4 个图形控件来显示波形，4 个数字控件输入参数，一个开关 控制运行与停止，2 个字符串
13、输入控件选择调频与调相。在程序前面板输入各个参数值,运行程序,可以清楚看到产生的已调信号及 其频谱图,并可通过前面板中的参数控件改变调制信号的幅度,可以看到载波信 号的瞬时相位随调制信号的幅度改变而改变;另外可以看到产生已调信号的频谱 的改变情况。仪器面板可以对载波、调制波、信号幅度、信号频率等参数可以 任意调整,实现动态显示。开始设置参数利用公式产生调幅与调频计算频谱输出已调波形停止？显示已调波显示已调波频谱结束角度调制信号发生器原理框图 II、工作计划： 起止日期（日/月）周 次 进度计划 2.172.23 1熟悉课题、收集相关资料 2.243.2 2收集、消化相关资料 3.33.9 3拟
14、定设计方案、方案比较 3103.164撰写开题报告 3.173.235提交毕业设计开题报告，参加开题 3.243.316设计方案细化、方案改进 4.14.147软件调试 4.154.218软件调试、软件设计改进 4.224.289撰写设计报告书 4.295.510撰写设计报告书 5.65.1211撰写设计报告书、完成初稿 5.135.1912设计报告书修订、完成毕业设计 5.205.2613提交正式设计报告书，参加论文互评 5.276.214提交正式设计报告书，参加论文答辩6.36.9 15设计报告书答辩后修订6.106.16 16毕业设计完成四、四、主要参考文献主要参考文献 1 刘华君基于L
15、abVIEW的虚拟仪器设计M北京电子工业出版社，2003. 2 尹妍萍，王健，等LabVIEW在教学测试实验中的应用J. 实验室研究与 探索，2002，21(1)：63-64. 3 孙宁，黄惟公基于LabVIEW与单片机的教学实验系统J中国仪器仪表，2005(12)：104-107. 4 Gary W.Johnson.LabVIEW图形编程M北京: 北京大学出版社，2002.5 杨乐平, 李海涛, 肖相生. LabVIEW 程序设计与应用M北京: 电子工 业出版社, 2001. 6 海燕，杨建新，郁鼎新，等基于LabVIEW的虚拟仪器开发J机械工程 师，2000(4)：33. 7 邓焱，王磊.
16、 LabVIEW 7.1 测试技术与仪器应用M北京：机械工业出版 社，2004. 8 周舒梅动态信号分析及仪器M北京：机械工业出版社，1990 9 侯国屏,王坤,叶齐鑫. LabVIEW 7.1 编程与虚拟仪器设计M北京：清华大学出版社，2005. 10 李刚，林凌LabVIEW易学易用的计算机图形化编程语言M北京：北 京航空航天大学出版社，2001. 11 李字华虚拟仪器开放平台LabVIEW介绍J计算机自动测量与控制， 1996，(3). 12 杨乐平,吕英军.虚拟数字示波器的设计与实现J自动化与仪器表,2000 , (7):28-3.13 何瑛,宋利,张伟,等基于LabVIEW 的数据采集卡(DAQ)驱动程序设计J. 电测与仪表,2000,(4):35-37 14 郑利峰,杨小雪,张
