虚拟仪器课程设计

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1、湖 南 科 技 大 学课 程 设 计课程设计名称： 虚拟仪器课程设计 学 生 姓 名： 黄 俊 学 院： 机电工程学院 专业及班级 ： 测控技术与仪器一班 学 号： 1203030120 指 导 教 师： 毛征宇 郭迎福 年 月 日课程设计任务书1、设计目的： 在学习和了解虚拟仪器及总线技术与LabVIEW开发平台的基本原理和方法的基础上，使学生理论与实践相结合，深入了解虚拟仪器技术及LabVIEW编程技术在工程常见领域的测量与分析的应用，提高学生将虚拟仪器、测试技术和电子、机械、通讯等多学科的综合应用能力和实际动手能力。2、学生提交设计期限： 在本学期2015年12月14日至2015年12月

2、25日完成，设计必须学生本人交指导老师评阅，指导教师将组织部分学生答辩。3、本设计参考材料： LabVIEW2010基础教程基于LabVIEW的虚拟仪器设计虚拟仪器 虚拟仪器技术分析与应用 测试技术4、设计题目的选定： 参考设计题目附后页，必须选二题（一般信号分析的虚拟仪器设计和工程测试实验教学虚拟仪器各一题）。5、设计要求：1、 查阅相关资料；2、 提出整体系统设计方案；3、 详细设计虚拟仪器各部分的原理、组成及具体实现过程；4、 说明前面板控件布置、流程图（节点和图框）编辑和数据流实现方法；5、 运行检测（仿真检测和实测检测。）6、设计成果及处理说明书主要章节：1.设计成果（包括说明书、前

3、面板窗口设计和程序代码编辑及其程序软件）；2 设计说明书格式及主要章节：a. 封面（参照学院规定标准）；b. 设计任务书（包括选定设计题目与要求）；c. 目录d. 说明书正文；（主要章节包括：系统总体方案分析及确定；虚拟仪器设计步骤详细介绍；程序调试运行与结果分析等）e. 设计总结及体会；f. 参考文献7、设计所得学分及成绩评定：本设计单独算学分及成绩：占2个学分。考核与评分主要分四个方面：1 学生平时出勤及工作态度；2 虚拟仪器设计正确性及前面板布置实用、美观程度；3 说明书、软件编写规范、调试分析结果及独立工作能力；4 答辩成绩。8、设计进度与答疑：1、 确定设计题目及查阅资料，并确定方案

4、：12.1412. 15日； 2、 虚拟仪器设计及编程 12.1612.21日；3、 运行调试检测与修改，撰写课程设计报告：12.2212.25日；4、 提交设计报告，学生答辩：12.2612.28日。 学生签名： 指导老师签名： 学 号： 日 期： 日 期： 目 录第一章 虚拟调制解调器4 1. 方案确定4 1.1 开发平台4 1.2 调制解调器4 1.3 调制解调器的作用4 1.4 调制解调器的工作原理5 2. 调制解调原理5 2.1 调幅波的数学表达以及特性5 2.2 调幅波的解调6 3. 设计步骤7 3.1 程序总体设计7 3.2 前面板设计8 3.3 程序设计8 4. 运行检验9第二

5、章 应变测试虚拟仪器10 1. 方案确定10 2. 应变测试10 2.1 应变测量的特点10 2.2 应变测量仪器的种类10 2.3 应变测试原理11 3. 设计步骤14 3.1 应变测试前面板14 3.2 压力测试前面板15 4. 程序设计16 4.1 应变测试程序图16 4.2 程序图中主要节点17 4.3 压力测量程序框图17 5. 程序运行与结果分析18 5.1 应变测试与调试结果分析18 5.2压力测试与结果分析18 总结20 参考文献20第一章、虚拟调制解调器 1. 方案确定 1.1 开发平台 在虚拟仪器系统中，信号的获取与采集是由计算机为核心的硬件平台来完成的。在此硬件的基础上，

6、调用测试软件赖完成某种功能的测试任务，便可构成该种功能的虚拟测量仪器。在同一个硬件平台上，调用不同的测试软件就可以构成不同的测试软件。如对采集的数据局通过测试软件进行标定和数据点的显示就构成了一台数字示波器；如对采集的数据利用软件进行FFT变换，就构成了一台频谱分析仪在这里我们就使用LabVIEW,对一个发生信号和一个载波信号，通过波特沃斯低通滤波器对两个信号进行处理，以及之后使用两个示波器对两个信号进行分别的显示。1.2 调制解调器 调制解调器，是计算机与电话线之间进行信号转换的装置，由调制器和解调器两部分组成，调制器是把计算机的数字信号调制成可在电话线上传输的声音信号的装置，在接收端，解调

7、器再把声音信号转换成计算机能接收的数字信好。通过解调器和电话线就可以实现计算机之间的数字通信。 1.3 调制解调器的作用 调制解调器是调制器解调器的简称。它安装在电脑和电话之间，使电脑可以通过电话线与另一台电脑进行信息交换。电话系统的主要功能是传输声音信号。由于电话线分布很广，为电脑之间的连接提供了条件，也为人们连入互联网提供了方便。电话线路是传输声音信号的，而电脑发送的是数字信号，要使数字信号能够通过电话线路传输，必须使用解调器。调制是将数字信号与音频载波组合，产生适用于电话线上传输的音频信号（模拟信号），解调是从音频信号中恢复出数字信号。调制解调器从电脑接收到数字信号后，将它们转换成声音信

8、号，然后通过电话系统传输出去；在接收端，另一个调制解调器将这些声音信号转换成数字信号，即进行解调，再发送给电脑。这样，通过电话线就把两台电脑连接起来了。它是为数据通信的数字信号在具有有线宽带的模拟信道上进行远距离传输而设计的，一般由基带处理、调制解调、信号放大和滤波、均衡等部分组成。 1.4 调制解调器的工作原理调制解调器由发送、接收、控制、接口、操纵面板及电源等部分组成。数据终端设备以二进制串行信号形式提供发送的数据，经接口转换为内部逻辑电平送入发送部分，经调制电路调制成线路要求的信号向线路发送。接收部分接受来自线路的信号，经滤波、反调制、电平转换后还原成珊瑚籽信号送入数字终端设备。电话线可

9、以使通信的双方在相距几千公里的地方相互通话，是由于每隔一定距离都设有中继放大设备，保证话音清晰。在这些设备上若再配置调制解调器，则能通电弧的地方就可以传输数据。调制解调器一般有三种工作方式：挂机方式、通话方式、联机方式。电话线未接通是挂机方式；双方通过电话进行通话是通话方式；调制解调器已联通，进行数据传输是联机方式。 2. 调制解调原理 2.1 调幅波的数学表达式及其特性 （1-2-1） 上式中， 是常量； 高频载波角频率； 低频还变信号，其上限角频率为 该式就是调幅波的一般数学表达式，它反映了低频缓变信号对一高频（）振荡信号（）的控制。通常。 一般将控制高频信号的缓变信号称为调制信号，载送缓

10、变信号的高频（）振荡信号称为载波。利用信号来控制或改变高频振荡的幅值称为调制过程。如下图： 乘法器 F(t) U(t) Z(t) 图1.1 调制原理框图 2.2 调幅波的解调调幅波的幅值反映调制信号熟知的变化，在调制器之后加解调器，可将被测的调制信号与调幅波分离，并最后提取出来。解调器由乘法器和低通滤波器组成，其原理框图如下图所示： 乘 法 器 低 通 滤 波 器 图1.2 解调原理框图 解调器中的乘法器有两个输入信号，一个是待解调的调幅波u(t): （1-2-2） 式中，E比例常数。 乘法器的另一个输入信号成为参考信号，它应是与载波频率相同的高频信号，考虑到实际情况，载波信号会有一个相位差，则为： （1-2-3） 于是，乘法器输出y(t)为： （1-2-4） 当乘法器后接的低通滤波器的截止频率远远小于频率，并大于信号在z（t）的最高频率时，式中的频率分量项将被低通滤波器大大衰减，而只有差频信号输出，于是解调器的输出f(t)为： （1-2-5） 式中，为比例常量，可由实验标定得出。3.