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1、基于LabVIEW的速度和加速度的测量实验的模拟 摘 要 随着科技技术的发展，软件行业日新月异，人们可以用软件编程来实现自己想要的功能，这使得顾客在操作上简朴了许多，视觉上也清晰明了，易于理解。本次毕业设计研究的是基于LabVIEW的速度和加速度的测量实验的模拟，用虚拟仪器模拟现实实验。进入前面板后，顾客可以手动操作整个实验过程，也可以清晰的看到滑块在气垫导轨上移动，测量出来的数据也会在计时计数测速仪上显示，能让顾客感觉像是在物理实验室做实验同样，给人一种身临其境的感觉。顾客可以通过可视化的界面以便的清晰整个速度和加速度实验的过程，这大大的以便了教师的物理教学。 核心词：LabVIEW,虚拟仪
2、器，速度和加速度The measurement experiment simulation of Velocity and Acceleration Based on LabVIEWAbstract With the development of science and technology,the software industry with each passing day,people can use software to achieve their want.This allows the user to easier to operate,and the vision is cle
3、ar and easy to understand.The graduation design research is based on the LabVIEW velocity and acceleration measurement experiment of simulation,virtual instrument was used to simulate real experiment.After entering the front panel,user can manually operating the whole experiment process,and also can
4、 clearly see the slider move on the air track.Measured data will be displayed on the timer count speedometer,it can let the user feel like doing the experiment in physics laboratory,giving a surreal and truly musical feeling. Through a visual interface convenient user can know the whole process of v
5、elocity and acceleration experiment,this greatly facilitates teachers of physics teaching. Keywords:LabVIEW,virtual instrument,velocity and acceleration 目录1绪论11.1 引言11.2 选题的意义及应用背景12 LabVIEW和虚拟仪器22.1 LabVIEW和虚拟仪器简介22.2 LabVIEW软件的特点32.3 LabVIEW使用的优势42.4虚拟仪器的重要特点43 速度和加速度的测量实验63.1 速度和加速的测量63.2 实验内容及环节
6、74 程序实现94.1 LabVIEW实现的基本思路94.2 前面板设计94.3 程序框图设计114.4 设计演示184.5 程序发布205 结语23参照文献24道谢251绪论1.1 引言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与其她计算机语言的明显区别是：其她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有诸多长处，可以广泛的应用于数据采集与信号解决、自动化测试与验证系统、仪器控制、嵌入式系统设计等多种领域。特别是在某些特殊领域其
7、特点特别突出，例如测试测量、控制、仿真、小朋友教育、迅速开发、跨平台等。本次设计的内容是基于LabVIEW的速度和加速度的测量实验的模拟，运用LabVIEW实现速度和加速度实验的仿真。程序设计涉及三个部分：前面板、框图程序和图标/连接器，因此一种VI程序的设计重要涉及前面板的设计、框图程序的设计以及程序的调试。1.2 选题的意义及应用背景本文简介的虚拟仪器演示速度和加速度实验，可以一般物理课中直接使用，同步运用LabVIEW高效的图形化编程平台，教师和学生都可以充足发挥自己的想象力和发明力，开发适台自己需要的多种虚拟仪器，提高教学质量和教学实验水平。除此之外，虚拟仪器的发展还是可以应用于远程教
8、学，在将来的社会，学生可以待在家里上物理实验课，有了虚拟仪器，可以在自家的电脑上和教师进行沟通，并且运用虚拟仪器进行多种物理实验，这大大以便了教学，也节省了师生的时间，还可以缓和交通，各个方面均有了很大的进步。 当今大多数大学物理教学过程中，单纯的课堂授课已经不能满足现代化的教学理念，更好的措施是用仪器演示，以加深学生的理解。但物理实验设备的局限性，不以便在课堂上加以演示。这样，我们需要一种更以便的演示措施，这样就可以使用虚拟仪器来进行演示。2 LabVIEW和虚拟仪器2.1 LabVIEW和虚拟仪器简介LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Enginee
9、ring Workbench）是一种用图标替代文本行创立应用程序的图形化编程语言。老式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则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程序的执行顺序。它用图标表达函数，用连线表达数据流向。LabVIEW集成了与满足 GPIB、VXI、RS-232 和 RS-485 合同的硬件及数据采集卡通讯的所有功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件原则的库函数。这是一种功能强大且灵活的软件。运用它可以以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都生动有趣。图形化的程序语言，又称为 “G” 语言。使
10、用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽量运用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW是一种面向最后顾客的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。运用 LabVIEW，可产生独立运营的可执行文献，它是一种真正的32位/64位编码器。像许多重要的软件同样，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。它重要的以便就是，一种硬件的状况下，可以通过变化软件，就可以实现不同的仪器
11、仪表的功能，非常以便，是相称于软件即硬件！目前的图形化重要是上层的系统，国内目前已经开发出图形化的单片机编程系统（支持32位的嵌入式系统，并且可以扩展的），不断完善中。LabVIEW程序被称为VI（Virtual Instrument），即虚拟仪器。LabVIEW的核心概念就是“软件即是仪器”，即虚拟仪器的概念。虚拟仪器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种重要方向。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，此类仪器功能也越来越强大，目前已经浮现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪
12、器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现多种仪器功能。虚拟仪器重要是指这种方式。虚拟仪器事实上是一种按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的研究中波及的基本理论重要有计算机数据采集和数字信号解决。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。虚拟仪器的来源可以追溯到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已有了相称的发展。PC机浮现后来，仪器级的计算机化成为也许，甚至在Microsoft公司的Windows 诞生之前,NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0此前的版本。对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效
13、的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。目前LabVIEW 的最新版本为LabVIEW，LabVIEW 为多线程功能添加了更多特性，这种特性在 1998 年的版本5中被初次引入。使用 LabVIEW 软件，顾客可以借助于它提供的软件环境，该环境由于其数据流编程特性、LabVIEW Real-Time 工具对嵌入式平台开发的多核支持，以及自上而下的为多核而设计的软件层次，是进行并行编程的首选。 一般的PC有某些不可避免的弱点。用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不也许太高。目前作为计算机化仪器的一种重要发展方向是制定了VXI原则，这是一种插卡式的仪器。每一种仪器是一种插卡，为了保证仪器的性能，
14、又采用了较多的硬件，但这些卡式仪器自身都没有面板，其面板仍然用虚拟的方式在计算机屏幕上浮现。这些卡插入原则的VXI机箱，再与计算机相连，就构成了一种测试系统。VXI仪器价格昂贵，目前又推出了一种较为便宜的PXI原则仪器。2.2 LabVIEW软件的特点LabVIEW在测试、测量和自动化等领域具有最大的优势，由于LabVIEW提供了大量的工具与函数用于数据采集、分析、显示和存储。顾客可以在数分钟内完毕一套完整的从仪器连接、数据采集到分析、显示和存储的自动化测试测量系统。它被广泛地应用于汽车、通信、航空、半导体、电子设计生产、过程控制盒生物医学等各个领域。 LabVIEW的特点重要体目前如下几种方
15、面：1.程序设计:LabVIEW是一种图形化编程语言，易懂且程序的界面和功能与实际的仪器非常相似。一种LabVIEW程序既可以作为独立程序，也可以作为其他程序的子程序。LabVIEW内置信号采集、测量分析与数据显示功能，比老式开发工具更加高效，提供强大功能的同步还保证了系统的灵活性。2.简易快捷的数据采集和控制:无论是从数据采集到仪器控制，图像采集到运动控制，LabVIEW都是一种抱负的开发环境，并可以提供多种工具来迅速完毕数据的采集。3.功能强劲的多种分析模块:采集到原始的数据一般不是顾客最后需要的成果，LabVIEW内带400 多种分析解决工具，诸如迅速傅立叶变换(FFT)与频率分析、信号发生、数学运算、曲线拟合、时频分析等工具，用于从采集到的原始数据中提取有用的信息，或用于测量数据分析并进行信号解决。运用这些工具可以对原始数据进行分析解决，从中获取故意义的信息。4.形象逼真的数据显示:数据显示部分根据不同功能提成几种不同的方面，如数据显示、报告生成、数据库数据显示与连接。这些控件和连接措施使仪器更加形象，程序开发更加直观，LabVIEW提供的一组完整的控件和工具可以以便地完毕数据显示与控件联接工作。2.3 LabVIEW使用的优势 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。一般，使用LabVIEW开发应用系统的速度比
