《毕业设计（论文）labview及信号发生器的频谱分析及时域分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）labview及信号发生器的频谱分析及时域分析（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要 随着微型计算机和软件技术的发展,虚拟仪器在智能化程序、处理能力、性能价格化、可操作性等方面与传统仪器相比都具有明显的技术优势，将虚拟仪器引入用于信号产生与分析上不但可以提高测试效率，而且为降低生产仪器成本提供了有效的途径和方法。 本文选用LabVIEW图形化编程语言为开发软件，在实际开发设计过程中，本文主要对模块化设计方法进行了介绍，详细描述了信号产生、数据分析处理、数据读取和存储、显示模块等软件开发的全过程，分析、解决了设计及实现过程中出现的问题。本文设计的系统主要功能是利用该软件进行波形的产生、时域参数的测量、频谱的分析、波形存储、波形回放等，此软件用于教学大大提高了学生的学习兴趣
2、，达到了提高教学质量的目的。此外，还可以用于基础性科研。关键词：虚拟仪器；LabVIEW；信号发生器；频谱分析；时域分析Abstract Along with the development of the microcomputer ,compare with traditional instruement ,the virtual instruement have the obvious technical advantage in knowledge ware ,processing capability ,the ratio between function and price ,and
3、 Maneuver ability .The introduction of the virtual instrument in a system of generation and analysis can not only increase the efficiency and quantity of testing ,but also provide the effective method to reduce the cost of producing the instrument .It has the peculiarity of low cost ,high performanc
4、e and gradually perfect test means . In the paper ,using the LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) GUI as the developing platform .It uses the design method of module to describe the whole building Process of the typical signal generation module for example:signal creating mod
5、ule，date handling module，data reading and writing module，result demonstrate module.The function of generating signal ,measuring the parameters in the domain,analyzing the signal in frequency domain ,recording data ,returning data ,returning data play back ,ect all have been realized .After used in t
6、eaching ,it is proved that the system has greatly enhanced the students interest in learning and achieves the goal of improving the teaching quality .In addition ,the system also can be used in the fundamental scientific research .Keywords:virtual instrumention ;signal generator ;spectrum analysis ;
7、time domain analysis 目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论- 1 -1.1 虚拟仪器国内外研究现状- 1 -1.2 高校实验教学的现状- 2 -1.3 研究意义- 2 -本文主要工作- 3 -第二章 虚拟仪器与LabVIEW- 4 -虚拟仪器简介- 4 -虚拟仪器概念- 4 -虚拟仪器系统组成- 5 -2.2 虚拟仪器与传统仪器的比较- 6 -2.3 虚拟仪器在实验室中的应用- 7 - LabVIEW简介- 7 -2.5 LabVIEW创建虚拟仪器过程- 8 -第三章 系统整体方案的设计- 10 -软件设计方案- 10 -3.2 硬件的选择- 11 -3.3 设计
8、程序图的基本方法- 11 -第四章 信号发生分析仪的具体实现- 13 -4.1 信号发生器模块- 13 - 波形显示模块- 13 -4.3 电压和频率测量模块- 14 -4.4 频域分析模块- 14 - 信号滤波模块- 15 -窗体函数模块- 15 -4.7 波形存储和回放模块- 15 -4.8 程序的集成与调试与结果显示模块- 16 -4.8.1 程序的集成与调试- 16 -4.8.2 结果显示模块- 17 -第五章 结束语- 18 -致 谢- 19 -参考文献- 20 -附 录- 21 -附录1 信号产生分析仪的前面板- 21 -附录2 信号产生分析仪的程序框图- 22 -第一章 绪论 本
9、文所设计的用于电子实验教学的虚拟仪器是在虚拟仪器技术高速发展的背景下，利用美国M公司的虚拟仪器开发平台LabVIEW软件实现的。虚拟仪器技术是测试技术和计算机技术综合集成的产物，虚拟仪器是用户在通用计算机平台上，根据需求定义和设计仪器的测试功能，使用者在操作这台计算机时，就像是在操作一台他自己设计的测试仪器一样。虚拟仪器从二十世纪八十年代初产生一直到现在，技术发展逐步成熟，在工业自动化、仪器制造和实验室方面应用较为广泛。1.1 虚拟仪器国内外研究现状 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，使用户可以根据自己的需要定义仪器的功能。
10、虚拟仪器概念最早是美国国家仪器公司在1986年提出的，但其雏形可以追溯到1981年由美国西北仪器系统公司推出Apple II为基础的数字存储示波器，但是由于当时计算机软件开发水平的限制，编写个人仪器的驱动程序和人机交互接口是一项专门的技术工作，必须由专业厂商才能完成，这种状况使得个人仪器的推广和应用没有形成工业标准。从20世纪80年代中期开始，微软公司Windows操作系统的出现，使得计算机操作系统的图形支持功能得到很大提高。1986年，美国国家仪器公司推出了图形化的虚拟仪器编程环境LabVIEW，标志着虚拟仪器设计软件平台基本成型。国际上从1988年陆续有虚拟仪器产品面市，当时有五家制造商推
11、出30种产品。此后，虚拟仪器产品每年成倍增加，到1994年底,虚拟仪器制造厂已达95家共生产1000多种虚拟仪器产品，销售额达2. 93亿美元，占整个仪器销售额73亿的4%。美国是虚拟仪器的诞生地，也是全球最大的虚拟仪器制造国，生产虚拟仪器的主要厂家有HP公司目前生产100多种型号的虚拟仪器，Tektronix公司目前生产约80多种型号的拟仪器，此外还有N工公司、Keithely公司等。 LabVIEW作为虚拟仪器开发系统的杰出代表，在我国虽然引进的时间不长，但是现在己经被认识和推广、应用，它促进了中国测试领域的技术革命，在科研及教育领域都得到了迅速推广。它在许多企业、科研单位被用一于产品测试
12、和测控系统，另外，包括一些著名高校在内的许多学校不仅建立了基于虚拟仪器的实验室，而且还开设了LabVIEW编程的课程。例如:清华大学汽车系利用虚拟仪器技术构建的汽车发动机检测系统，它用于汽车发动机的出厂检验，主要检测发动机的功率特性、负荷特性等;华中理工大学机械学院工程测试实验室将其虚拟实验室成果在网上公开展示，供远程教育使用;四川联合大学基于虚拟仪器的设计思路，研制了“航空电台二线综合测试仪”，将8台仪器集成于一体，组成虚拟仪器系统;复旦大学、上海交通大学、广州暨南大学等一批高校，也开发了一批新的虚拟仪器系统用于教学和科研。 国内专家预测:未来的几年内，我国将有50%的仪器为虚拟仪器。国内将
13、有大批企业使用虚拟仪器系统对生产设备的运行状况进行实时检测。随着微型计算机的发展，虚拟仪器将会逐步取代传统的测试仪器而成为测试仪器的主流。虚拟仪器技术的提出与发展，标志着二十一世纪自动测试与电子测量仪器领域技术发展的一个重要方向。1.2 高校实验教学的现状 目前高等工科院校仍然沿用传统的实验教学方法，主要表现在以下几个方面: (1)实验内容和实验设备依附于理论课程进行划分，各实验室和实验内容没有形成一个有机的整体，缺乏系统的观念。 (2)实验设备重复建设，沉积较多。 (3)实验设备层次不齐，大部分设备落后于课程建设的需要。 (4)实验的内容侧重于理论的验证和模仿训练，每个学生的实验内容千篇一律
14、，将学生的思维限定在一个狭窄的范围内，缺乏对学生创新意识的培养和综合能力的提高。 (5)滞后的实验设备和死板的实验模式难以调动学生的主动性和创造性，实验教学处于应试教育。 这些在很大程度上制约了实验教学的发展和人才培养质量的提高。究其原因，不能不说在科技迅猛发展的今天，以教育有限的投入无法满足实验设备价格昂贵、更新速度快的要求，是其最根的原因。这就要求从事实验教学研究的工作者，开发能够满足现代实验教学要求、物美价廉的实验教学仪器，以提高实验教学水平，培养高素质的适应时代要求的合格人才。本文正是在这种背景下进行的。1.3 研究意义 目前, 由于实验不仅能够让学生在巩固理论知识的基础上联系实际,
15、而且能够培养学生解决实际问题的能力与创新思想, 对于培养高素质的专业人才和科技人才起到很重要的作用, 所以在高校尤其是在电子类课程的学习中越来越受到重视。而信号产生与分析是电子信息工程、通讯等电子类专业实验的重要组成部分, 其用到的传统的仪器, 如信号发生器、示波器、频谱分析仪等, 但是传统仪器体积笨重、价格昂贵等缺点, 而且一些信号处理的新理论、新方法无法进行实践。本文设计的基于LabVIEW信号的发生与分析系统软件, 将虚拟仪器应用到学生实验中去, 不仅具有传统意义上的仪器功能, 包括数据采集、数据分析和数据显示, 都可以在计算机上来实现, 此外还能够通过软件学生自己动手创建自己仪器, 这样可以更好地培养学生的动手能力和创新思想。 本文主要阐述如何在LabVIEW环境下设计信号产生与分析系统。 第一章主要介绍了虚拟仪器开发的背景和发展状况，说明了本课题的背景、意义以及本文的主要工作。 第二章详细叙述了虚拟仪器的概念、组成与应用，同时介绍了开发软件LabVIEW的起源、特点、程序的设计流程。 第三章主要确定了系统方案的实现。 第四章主要确定了系统的具体实现方法，包括系统中的各个模块设计过程。 第五章结论主要回顾了论文的主要工作以及有待解决的问题。
