labview課程設(shè)計(jì)--信號(hào)發(fā)生器

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　引言1</b></p><p><b>　　1　緒論2</b></p&g

2、t;<p>　　1.1　課程基本概念及原理2</p><p>　　1.2　采用軟件及開(kāi)發(fā)平臺(tái)2</p><p>　　1.2.1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件2</p><p>　　1.2.2　開(kāi)發(fā)平臺(tái)和編程環(huán)境2</p><p>　　1.3　Labview軟件基礎(chǔ)練習(xí)3</p><p>　　1.3.1　Labv

3、iew的進(jìn)入/退出3</p><p>　　1.3.2　Labview的變量表達(dá)4</p><p>　　1.3.3　數(shù)據(jù)操作4</p><p>　　1.3.4　程序結(jié)構(gòu)5</p><p>　　1.3.5　字符串、數(shù)組、簇和矩陣5</p><p>　　1.3.6　圖形化顯示數(shù)據(jù)——圖表和圖形6</p>

4、;<p>　　1.4　LabVIEW高級(jí)程序設(shè)計(jì)7</p><p>　　1.4.1　基本原理：7</p><p>　　1.4.2　建立模型：8</p><p>　　1.4.3　設(shè)計(jì)方案：9</p><p><b>　　2　結(jié)論14</b></p><p><b>

5、　　3　心得體會(huì)15</b></p><p><b>　　致謝16</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)17</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　Labview是一種業(yè)界領(lǐng)先的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖形化編程工具，主要用于開(kāi)發(fā)測(cè)試、

6、測(cè)量與控制系統(tǒng)。它是專門為工程師和科學(xué)家而設(shè)計(jì)的直觀圖形化編程語(yǔ)言。它將軟件和各種不同的測(cè)量?jī)x器硬件及計(jì)算機(jī)集成在一起，建立虛擬儀器系統(tǒng)，以形成用戶自定義的解決方案。</p><p>　　本次實(shí)習(xí)擬以LabVIEW2010為平臺(tái)，設(shè)計(jì)了一個(gè)信號(hào)發(fā)生器，并進(jìn)行給定信號(hào)的頻譜分析儀及濾波器設(shè)計(jì)，同時(shí)還應(yīng)具有虛擬儀器的功能。該信號(hào)發(fā)生器可產(chǎn)生正弦波、三角波、方波、鋸齒波；且類型、相位、占空比、偏移量、頻率、幅值可調(diào)；可

7、疊加噪聲。頻域分析，能實(shí)時(shí)顯示采集到的信號(hào)的波形和各種頻域的變換分析，如：FFT變換、窗函數(shù)等的頻譜圖形，并將該信號(hào)的各頻域參數(shù)測(cè)量出來(lái)。進(jìn)行低通，高通，帶通，帶阻，平滑等濾波器的設(shè)計(jì)。使之具有虛擬儀器的功能。</p><p>　　在必須完成以上基本功能的前提下，再對(duì)作品進(jìn)行界面的美化，盡量做到界面整潔，易于操作。讓使用者，及操作者以及觀看者達(dá)到賞心悅目的效果。</p><p>　　關(guān)鍵字

8、：Labview，濾波器，信號(hào)發(fā)生器，頻域分析</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Labview is an industry-leading industry-standard graphical programming tools, mainly for the development of test, measuremen

9、t and control system. It is the intuitive graphical programming language designed specifically for engineers and scientists. It software and a variety of measuring instruments hardware and computer integrated with the vi

10、rtual instrument system to form a user-defined solutions. </p><p>　　This internship is intended to LabVIEW2010 as a platform to design a signal generator, and spectrum analyzer for a given signal and filter

11、design, and should also have the function of the virtual instrument. The signal generator can produce sine, triangle wave, square wave, sawtooth wave; and type, phase, duty cycle, offset, frequency, amplitude adjustable;

12、 can be superimposed noise. The frequency domain analysis, real-time display of the collected signal waveform and a variety of frequency-doma</p><p>　　So that it has the function of the virtual instrument. B

13、eautification of the interface must complete the basic functions of the premise, and then works to try to make the interface clean and easy to operate. Let the user and the operator and the viewer of the pleasing effect.

14、</p><p>　　Keywords: Labview, filters, signal generators, frequency domain analysis</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　21世紀(jì)，是知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，由于社會(huì)與科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，新科學(xué)大量涌現(xiàn)，科學(xué)技術(shù)的綜合化不僅是一個(gè)不可改變的必然趨勢(shì)

15、，而且是一個(gè)意義深遠(yuǎn)的科學(xué)革命。學(xué)科交叉、科技結(jié)合將作為21世紀(jì)一種時(shí)代特點(diǎn)，給社會(huì)帶來(lái)全面的發(fā)展影響，給人們提供完整的科學(xué)圖景，當(dāng)前，科技發(fā)展與學(xué)科建設(shè)也日趨融合，成為科學(xué)領(lǐng)域的潮流。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛使用和計(jì)算技術(shù)的高度發(fā)展，不僅為虛擬儀器的研究提供了新的工具和手段，而且從根本上解決了圖形化界面與編程相結(jié)合的問(wèn)題，大幅的改進(jìn)了很多問(wèn)題的分析和綜合方法。</p><p>　　Labview是信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)的

16、重要手段。隨著信號(hào)處理應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，一般的信號(hào)處理方法難以滿足實(shí)際工程的需要，從而促使人們?cè)谛盘?hào)處理理論和方法方面不斷創(chuàng)新與探索，例如：從確知的信號(hào)經(jīng)過(guò)加噪聲再經(jīng)過(guò)各種濾波器后的輸出信號(hào)。另一方面，Labview的信號(hào)處理的控件也隨著信號(hào)處理理論與方法的發(fā)展而豐富，例如，從系統(tǒng)的控件到新式的控件等。也就是說(shuō)，Labview信號(hào)處理隨著信號(hào)處理與方法的發(fā)展而發(fā)展，同時(shí)，又為信號(hào)處理理論與方法的實(shí)現(xiàn)及工程應(yīng)用提供了有效的幫助。<

17、/p><p>　　隨著信號(hào)處理技術(shù)和Labview的迅速發(fā)展，新的信號(hào)處理算法也隨之誕生，新的Labview信號(hào)處理控件的種類也隨之豐富起來(lái)。</p><p>　　近年來(lái)，國(guó)內(nèi)流行多種科學(xué)計(jì)算軟件?？茖W(xué)計(jì)算軟件的使用，可以極大地提高科研人員的工作效率，能更快更準(zhǔn)確地完成計(jì)算方法設(shè)計(jì)，并在必要的時(shí)候用圖形圖像表示計(jì)算結(jié)果的描述運(yùn)行機(jī)制。在數(shù)十種科學(xué)計(jì)算軟件中，Labview憑借其數(shù)值計(jì)算與圖形可

18、視化功能的完美結(jié)合，以及開(kāi)放的設(shè)計(jì)理念，取得了很大的成功。目前，許多學(xué)校已經(jīng)開(kāi)放了這方面的課程，很多學(xué)生已經(jīng)使用該軟件完成論文設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　1　緒論</b></p><p>　　1.1　課程基本概念及原理</p><p>　　信號(hào)分析的基本概念和分析方法已應(yīng)用于許多不同領(lǐng)域和學(xué)科中，尤其是數(shù)字計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和大規(guī)模集成技術(shù)的

19、高度發(fā)展，有力地推動(dòng)了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。 </p><p>　　對(duì)于線性系統(tǒng)中的信號(hào)分析都可分解為一系列基本信號(hào)分量的線性組合；而線性系統(tǒng)對(duì)任一輸入信號(hào)的響應(yīng)是系統(tǒng)對(duì)許多不同基本信號(hào)分量分別作用產(chǎn)生相應(yīng)的疊加；不同信號(hào)分解方式會(huì)導(dǎo)致不同系統(tǒng)分析方法。無(wú)論是時(shí)間域、還是頻率域分析法本質(zhì)是相同的。 </p><p>　　1.2　采用軟件及開(kāi)發(fā)平臺(tái)</p><p&

20、gt;　　1.2.1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件</p><p>　　該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的是Labview2010軟件。它在信號(hào)分析類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)據(jù)處理方面首屈一指。Labview可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。</p><p>　　1.2.2　開(kāi)發(fā)平臺(tái)和編程

21、環(huán)境</p><p>　　Labview由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用Labview的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括Labview桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著Labview的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級(jí)，Labview的用戶界面也越來(lái)越精致，更加接近Windows的標(biāo)準(zhǔn)界面，人機(jī)交互性更強(qiáng)，操作更簡(jiǎn)單。而且新版本

22、的Labview提供了完整的聯(lián)機(jī)查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡(jiǎn)單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，而且能夠及時(shí)地報(bào)告出現(xiàn)的錯(cuò)誤及進(jìn)行出錯(cuò)原因分析。</p><p>　　新版本的Labview語(yǔ)言是基于最為流行的C語(yǔ)言基礎(chǔ)上的，因此語(yǔ)法特征與C語(yǔ)言極為相似，而且更加簡(jiǎn)單，更加符合科技人員對(duì)控件的使用。使之更利于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的科技人員使用。而且這種語(yǔ)言可移植性好、可拓展性極強(qiáng)，這也是Labview能夠深

23、入到科學(xué)研究及工程計(jì)算各個(gè)領(lǐng)域的重要原因。 </p><p>　　Labview是一個(gè)包含大量計(jì)算算法的集合。其擁有600多個(gè)工程中要用到的數(shù)學(xué)控件函數(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)用戶所需的各種計(jì)算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計(jì)算中的最新研究成果，而前經(jīng)過(guò)了各種優(yōu)化和容錯(cuò)處理。在通常情況下，可以用它來(lái)代替底層編程語(yǔ)言，如C和C++ 。在計(jì)算要求相同的情況下，使用Labview的編程工作量會(huì)大大減少。Labview的

24、這些函數(shù)集包括從最簡(jiǎn)單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問(wèn)題其大致包括矩陣運(yùn)算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號(hào)運(yùn)算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、工程中的優(yōu)化問(wèn)題、稀疏矩陣運(yùn)算、復(fù)數(shù)的各種運(yùn)算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運(yùn)算、多維數(shù)組操作及建模動(dòng)態(tài)仿真等。 </p><p>　　Labview自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)

25、出來(lái)，并且可以對(duì)圖形進(jìn)行標(biāo)注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動(dòng)畫和表達(dá)式作圖。可用于科學(xué)計(jì)算和工程繪圖。新版本的Labview對(duì)整個(gè)圖形處理功能作了很大的改進(jìn)和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對(duì)于一些其他軟件所沒(méi)有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），Labview同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。同時(shí)對(duì)一些特殊的可視化要求，例如

26、圖形對(duì)話等，Labview也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。 </p><p>　　1.3　Labview軟件基礎(chǔ)練習(xí)</p><p>　　1.3.1　Labview的進(jìn)入/退出</p><p>　　Labview在安裝成功后，系統(tǒng)會(huì)在桌面上產(chǎn)生一個(gè)圖標(biāo)雙擊圖標(biāo)便可啟動(dòng)Labview系統(tǒng)。</p><p><b>　　圖

27、標(biāo)如圖所示：</b></p><p>　　Labview有別于其它軟件的原因之一是，它存在兩個(gè)操作界面：前面板和程序框圖。</p><p><b>　　分別如圖所示：</b></p><p>　　前面板 程序框圖</p><p>　　1.3.2　Lab

28、view的變量表達(dá)</p><p>　　Labview的變量是以控件和函數(shù)的形式表現(xiàn)出來(lái)的：</p><p>　　控件選板 函數(shù)選板</p><p>　　1.3.3　數(shù)據(jù)操作</p><p><b>　　ａ數(shù)據(jù)類型：</b></p><p&g

29、t;　　數(shù)據(jù)類型是程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，不同的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在LabVIEW中的存儲(chǔ)的方式是不一樣的，選擇合適的數(shù)據(jù)類型不但能提高程序的性能，而且還能節(jié)省內(nèi)存的使用。LabVIEW中的接線端以不同的顏色來(lái)表示不同的數(shù)據(jù)類型。有數(shù)字型，布爾型，枚舉類型，時(shí)間類型，Variant數(shù)據(jù)類型，局部變量，全局變量等。</p><p><b>　　b數(shù)據(jù)運(yùn)算：</b></p><p&g

30、t;　　LabVIEW中提供了豐富的數(shù)據(jù)運(yùn)算功能，除了基本的數(shù)據(jù)運(yùn)算功能外，還有功能強(qiáng)大的函數(shù)節(jié)點(diǎn)，并且還支持通過(guò)一些簡(jiǎn)單的文本腳本進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，與文本語(yǔ)言編程不同的是，在文本語(yǔ)言編程中都具有運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性的概念，而LabVIEW是圖形化編程，不具有這些概念，運(yùn)算是按照從左到右沿?cái)?shù)據(jù)流的方向順序執(zhí)行的。涉及到的有：算術(shù)運(yùn)算符，關(guān)系運(yùn)算符，邏輯運(yùn)算符，表達(dá)式節(jié)點(diǎn)等。</p><p>　　題目一：通過(guò)仿真信號(hào)發(fā)

31、生器產(chǎn)生一個(gè)余弦波：</p><p>　　1.3.4　程序結(jié)構(gòu)</p><p>　　除了goto語(yǔ)句，所有C語(yǔ)言中的程序都能在LabVIEW中找到對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方法。此外，LabVIEW中還有一些特殊的程序結(jié)構(gòu)。例如，事件結(jié)構(gòu)，使能結(jié)構(gòu)，公式節(jié)點(diǎn)和數(shù)學(xué)腳本節(jié)點(diǎn)等，因此，通過(guò)LabVIEW可以非常方便快速地實(shí)現(xiàn)任何復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)。順序結(jié)構(gòu)，for循環(huán)，while循環(huán)，case結(jié)構(gòu)，事件結(jié)構(gòu)，使能

32、結(jié)構(gòu)，公式節(jié)點(diǎn)等。</p><p>　　題目二：產(chǎn)生一個(gè)10到20的一維數(shù)組：</p><p>　　1.3.5　字符串、數(shù)組、簇和矩陣</p><p>　　字符串的相關(guān)控件包括輸入控件、顯示控件、下拉框以及文件路徑。數(shù)組在LabVIEW中和在C語(yǔ)言中一樣，也是同類型元素的集合。不同的是，LabVIEW中的數(shù)組可以根據(jù)元素的多少動(dòng)態(tài)改變大小，從而節(jié)省空間。數(shù)組元素的類

33、型可以是LabVIEW里任何類型的數(shù)據(jù)。簇是LabVIEW中比較獨(dú)特的一個(gè)概念，但實(shí)際上它就對(duì)應(yīng)于C語(yǔ)言等文本編程語(yǔ)言中的結(jié)構(gòu)體變量，它能包含任意數(shù)目，多種不同類型的元素。LabVIEW2010較之以前的版本新加了對(duì)矩陣的支持，使矩陣的運(yùn)算變得非常簡(jiǎn)單，在該版本中，矩陣分為兩種：實(shí)數(shù)矩陣和負(fù)數(shù)矩陣。</p><p>　　題目三：求一個(gè)二維數(shù)組的維數(shù)</p><p>　　1.3.6　圖形化顯

34、示數(shù)據(jù)——圖表和圖形</p><p>　　LabVIEW很大的一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是它提供了豐富的數(shù)據(jù)圖形化顯示控件，而且使用起來(lái)極其方便。它使工程師能在幾分鐘之內(nèi)搭建一個(gè)專業(yè)的圖形化測(cè)試系統(tǒng)。通過(guò)這些豐富的圖表控件，工程師能夠方便地分析大量數(shù)據(jù)從而專注于自己的工作，而不需要再為復(fù)雜的界面編程花費(fèi)大量的精力了。這些圖形控件按顯示方式主要分兩大類：趨勢(shì)圖和圖表。趨勢(shì)圖可以將新的數(shù)據(jù)添加到曲線的尾端，從而反應(yīng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)

35、，它主要用來(lái)顯示實(shí)時(shí)曲線。而圖表在畫圖之前會(huì)自動(dòng)清空當(dāng)前圖表，然后把輸入的數(shù)據(jù)畫成曲線。按顯示內(nèi)容又可分為五類：曲線圖、XY圖、強(qiáng)度圖、數(shù)字時(shí)序圖和三維圖。</p><p>　　題目四：請(qǐng)畫出洛侖茲曲線</p><p>　　1.4　LabVIEW高級(jí)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　題目：虛擬信號(hào)發(fā)生器及示波器系統(tǒng)</p><p>　　要求：（1

36、）本函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生正弦波、三角波、方波、鋸齒波。且類型、相位、占空比、偏移量、頻率、幅值可調(diào)?？莎B加噪聲。</p><p>　?。?）進(jìn)行頻域分析。FFT、窗函數(shù)、進(jìn)行濾波器設(shè)計(jì)。</p><p>　?。?）具有虛擬示波器的功能。</p><p>　　1.4.1　基本原理：</p><p>　　設(shè)計(jì)采用的是數(shù)字處理式頻譜分析原理，方法為：

37、經(jīng)過(guò)采樣，使連續(xù)時(shí)間信號(hào)變?yōu)殡x散時(shí)間信號(hào)，然后利用LabVIEW的強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理的功能，對(duì)采樣得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、加窗、FFT 運(yùn)算處理，就可得到信號(hào)的幅度譜、相位譜以及功率譜。FFT的輸出都是雙邊的，它同時(shí)顯示了正負(fù)頻率的信息。通過(guò)只使用一半FFT輸出采樣點(diǎn)轉(zhuǎn)換成單邊FFT。FFT的采樣點(diǎn)之間的頻率間隔是fs/N，這里fs是采樣頻率。FFT和能量頻譜可以用于測(cè)量靜止或者動(dòng)態(tài)信號(hào)的頻率信息。FFT提供了信號(hào)在整個(gè)采樣期間的平均頻率信

38、息。因此，F(xiàn)FT主要用于固定信號(hào)的分析（即信號(hào)在采樣期間的頻率變化不大）或者只需要求取每個(gè)頻率分量的平均能量。</p><p>　　在采樣過(guò)程中，為了滿足采樣定理，對(duì)不同的頻率信號(hào)，選用合適的采樣速率，從而防止頻率混疊。實(shí)際中，我們只能對(duì)有限長(zhǎng)的信號(hào)進(jìn)行分析與處理，而進(jìn)行傅立葉變換的數(shù)據(jù)理論上應(yīng)為無(wú)限長(zhǎng)的離散數(shù)據(jù)序列，所以必須對(duì)無(wú)限長(zhǎng)離散序列截?cái)啵蝗〔蓸訒r(shí)間內(nèi)有限數(shù)據(jù)。這樣就導(dǎo)致頻譜泄漏的存在。所以利用用加窗的

39、方法來(lái)減少頻譜泄漏。由于取樣信號(hào)中混疊有噪聲信號(hào)，為了消除干擾，在進(jìn)行FFT 變換之前，要先進(jìn)行濾波處理。本設(shè)計(jì)采用了巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）、橢圓（Ellipse）、貝塞爾（Bessel）等濾波器。</p><p>　　以下說(shuō)明時(shí)域分析與頻域分析的功能</p><p>　　（1）信號(hào)的時(shí)域分析主要是測(cè)量測(cè)試信號(hào)經(jīng)濾波處理后的特征值，這些特征值以一

40、個(gè)數(shù)值的方式來(lái)表示信號(hào)的某些時(shí)域特征，是對(duì)測(cè)試信號(hào)最簡(jiǎn)單直觀的時(shí)域描述。將測(cè)試信號(hào)采集到計(jì)算機(jī)后，在測(cè)試VI中進(jìn)行信號(hào)特征值處理，并在測(cè)試VI前面板上直觀地表示出信號(hào)的特征值，可以給測(cè)試VI的使用者提供一個(gè)了解測(cè)試信號(hào)變化的快速途徑。信號(hào)的特征值分為幅值特征值、時(shí)間特征值和相位特征值。</p><p>　?。?）信號(hào)的頻域分析就是根據(jù)信號(hào)的頻域描述來(lái)估計(jì)和分析信號(hào)的組成和特征量。測(cè)量時(shí)采集到的是時(shí)域波形，但是由于

41、時(shí)域分析工具較少，往往把問(wèn)題轉(zhuǎn)換到頻域來(lái)處理。頻域分析包括頻譜分析、功率譜分析、相干函數(shù)分析以及頻率響應(yīng)函數(shù)分析。通過(guò)信號(hào)的頻域分析，可以確定信號(hào)中含有的頻率組成成分和頻率分布范圍；還可以確定信號(hào)中的各頻率成分的幅值和能量；同時(shí)還能分析各信號(hào)之間的相互關(guān)系。</p><p>　　1.4.2　建立模型：</p><p>　　本設(shè)計(jì)中用LabVIEW中的信號(hào)發(fā)生控件來(lái)代替信號(hào)采集部分產(chǎn)生信號(hào)。

42、整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)均由軟件來(lái)仿真實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的虛擬頻譜分析儀由兩個(gè)軟件模塊組成：信號(hào)發(fā)生器模塊和頻譜分析模塊。處理過(guò)程如下：首先將信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生的測(cè)試信號(hào)送數(shù)字濾波器處理，濾除干擾噪聲，然后分別進(jìn)行時(shí)域分析、頻域分析和諧波分析。在對(duì)信號(hào)進(jìn)行各種分析之前，要進(jìn)行加窗處理，得到有限長(zhǎng)的序列信號(hào)。以下具體介紹各個(gè)模塊。</p><p>　?。?）信號(hào)發(fā)生器模塊主要是用來(lái)產(chǎn)生所

43、需的各種測(cè)試信號(hào)。它可以完成以下功能：可產(chǎn)生任意標(biāo)準(zhǔn)周期信號(hào)，包括正弦波、方波、三角波、鋸齒波。其中產(chǎn)生的周期信號(hào)的輸入?yún)?shù)如頻率、幅值、相位、占空比、噪聲幅值、偏移量等均可一調(diào)節(jié)。</p><p>　?。?）頻譜分析模塊主要是對(duì)信號(hào)發(fā)生器模塊產(chǎn)生的測(cè)試信號(hào)進(jìn)行分析以及處理。它可以完成以下的功能：測(cè)試信號(hào)經(jīng)濾波、加窗處理后，進(jìn)行時(shí)域分析、頻域分析以及諧波分析?？梢赃M(jìn)行各種參數(shù)設(shè)置，包括采樣設(shè)置、濾波器類型選擇及其

44、參數(shù)設(shè)置、窗函數(shù)類型選擇等。</p><p>　　1.4.3　設(shè)計(jì)方案：</p><p>　　信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)包括以下三個(gè)步驟：</p><p>　　按照實(shí)際任務(wù)的要求，確定信號(hào)發(fā)生器的類型；</p><p>　　并根據(jù)要求想好信號(hào)類型選擇需通過(guò)怎樣的控件實(shí)現(xiàn)，以及各種參量通過(guò)什么方式調(diào)節(jié)；</p><p>　　完成電

45、路的設(shè)計(jì)，運(yùn)行程序并且檢查，直至無(wú)誤后觀察仿真結(jié)果。</p><p>　　如圖所示：原始信號(hào)的程序框圖及仿真結(jié)果如圖所示：</p><p>　　如圖所示：疊加噪聲后的信號(hào)的程序框圖及仿真結(jié)果如圖所示：</p><p>　　頻域分析的設(shè)計(jì)步驟包括以下四個(gè)步驟：</p><p>　　考慮怎樣在原有信號(hào)發(fā)生器的基礎(chǔ)上，對(duì)其時(shí)域信號(hào)進(jìn)行頻域分析；&l

46、t;/p><p>　　選擇合適的變換，并正確連接頻域控件的接線端；</p><p>　　通過(guò)什么樣的方式讓信號(hào)進(jìn)過(guò)各種頻域變換的控件；</p><p>　　完成電路的設(shè)計(jì)，運(yùn)行程序并且檢查，直至無(wú)誤后觀察仿真結(jié)果。</p><p>　　如圖所示：對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻域分析的程序框圖和前面板的仿真結(jié)果：</p><p>　　虛擬示波

47、器的設(shè)計(jì)包含下面三個(gè)步驟：</p><p>　　示波器的信號(hào)源怎樣選擇；</p><p>　　怎樣把信號(hào)處理及分析、虛擬信號(hào)發(fā)生器、示波器這三個(gè)部分在一個(gè)前面板上展示出來(lái)；</p><p>　　完成電路的設(shè)計(jì)，運(yùn)行程序并且檢查，直至無(wú)誤后觀察仿真結(jié)果。</p><p>　　如圖所示：系統(tǒng)程序框圖的設(shè)計(jì)以及前面板的設(shè)計(jì)和運(yùn)行結(jié)果：</p&

48、gt;<p><b>　　2　結(jié)論</b></p><p>　　基于LabVIEW編程環(huán)境下的虛擬頻譜分析儀主要實(shí)現(xiàn)了時(shí)域分析和頻域分析兩個(gè)功能。信號(hào)的時(shí)域分析主要是測(cè)量測(cè)試信號(hào)經(jīng)濾波處理后的特征值，這些特征值以一個(gè)數(shù)值表示信號(hào)的某些時(shí)域特征，是對(duì)測(cè)試信號(hào)最簡(jiǎn)單直觀的時(shí)域描述。將測(cè)試信號(hào)采集到計(jì)算機(jī)后，在測(cè)試VI中進(jìn)行信號(hào)特征值處理，并在測(cè)試VI前面板上直觀地表示出信號(hào)的特征值

49、，可以給測(cè)試VI的使用者提供一個(gè)了解測(cè)試信號(hào)變化的快速途徑。信號(hào)的特征值分為幅值特征值、時(shí)間特征值和相位特征值，本文對(duì)幅值特征值的分析進(jìn)行了設(shè)計(jì)。</p><p>　　信號(hào)的頻域分析就是根據(jù)信號(hào)的頻域描述來(lái)估計(jì)和分析信號(hào)的組成和特征量。也就是研究信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)，即求取其分量的幅值、相位按頻率的分布規(guī)律，并建立以頻率為橫軸的各種譜。對(duì)于周期信號(hào)可將其展開(kāi)為傅立葉系數(shù)，其頻譜具有離散性、諧波性和收斂性；對(duì)于非周期信號(hào)

50、可用頻譜密度函數(shù)分析其頻率構(gòu)成，其頻譜具有連續(xù)性。頻域分析包括頻譜分析、功率譜分析、相干函數(shù)分析以及頻率響應(yīng)函數(shù)分析。本文實(shí)現(xiàn)了頻譜分析，即信號(hào)的幅頻特性和相頻特性。</p><p>　　通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，基于LabVIEW的虛擬頻譜分析儀設(shè)計(jì)完成了頻譜分析的功能。本設(shè)計(jì)成功地使系統(tǒng)能夠分析各種波形的頻譜，如正弦波、三角波、方波、鋸齒波等。并且可以通過(guò)調(diào)輸入波形的各項(xiàng)參數(shù)如輸入頻率、相位、幅值、偏移量等使系統(tǒng)來(lái)進(jìn)

51、行分析，同時(shí)還可以加入可均勻白噪聲。此外，利用LabVIEW 實(shí)現(xiàn)的虛擬頻譜分析儀，采用了圖形語(yǔ)言編程，與其他采用文本語(yǔ)言編程相比，能縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間，與硬件儀器相比，虛擬儀器又更容易調(diào)整濾輸入波形，具有方便、快捷、直觀等優(yōu)點(diǎn)。另外基于LabVIEW 編寫的程序還可以將其作為子程序在其他虛擬儀器系統(tǒng)中調(diào)用，大大增強(qiáng)了程序的通用性。</p><p>　　本次信號(hào)與系統(tǒng)課程通過(guò)LabVIEW軟件進(jìn)行仿真，我們?cè)僖淮螌W(xué)習(xí)

52、了LabVIEW軟件對(duì)程序的使用有了更深的印象和了解。通過(guò)LabVIEW能夠非常方便的求解系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)，節(jié)省了大量時(shí)間去計(jì)算，同時(shí)它可以很方便的繪制出圖形，是我們可以直觀的觀察系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)。這次項(xiàng)目設(shè)計(jì)讓我們對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)這門課和LabVIEW軟件有了更為深刻的了解。</p><p><b>　　3　心得體會(huì)</b></p><p>　　這次能力拓展訓(xùn)練是自己學(xué)

53、習(xí)LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)軟件然后完成相關(guān)的設(shè)計(jì)，剛剛開(kāi)始的時(shí)候，覺(jué)得自己什么也不會(huì)，真的好難，難于上青天，但是由于之前也學(xué)習(xí)過(guò)其他的軟件，在加上在網(wǎng)上看了一些相關(guān)的視頻教程還查閱寫資料，慢慢的我開(kāi)始進(jìn)入狀態(tài)，逐漸了解了這個(gè)軟件。</p><p>　　本設(shè)計(jì)根據(jù)要求完成了頻譜分析儀的基本功能，并作了一些擴(kuò)充，在現(xiàn)有條件下應(yīng)該是完成了應(yīng)該達(dá)到的或可以達(dá)到的功能。當(dāng)然，本設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步豐富功能，但擴(kuò)充需要根據(jù)需求來(lái)

54、添加。還是說(shuō)說(shuō)本設(shè)計(jì)需要改進(jìn)的地方。首先是程序流水線式設(shè)計(jì)運(yùn)行不夠人性化，其次是沒(méi)有機(jī)會(huì)增加存儲(chǔ)功能。由于時(shí)間有限，只能留下這些遺憾了，希望以后有時(shí)間繼續(xù)完善。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本課題在選題及研究過(guò)程中得到李老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。在整個(gè)

55、實(shí)習(xí)過(guò)程中，李老師都始終給予我們細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此謹(jǐn)向李老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。</p><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)的撰寫過(guò)程中，我得到了許多人的幫助。</p><p>　　首先我要感謝我的老師在課程設(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次報(bào)告的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新

56、的知識(shí)，而且也開(kāi)闊了視野，提高了自己的設(shè)計(jì)能力。</p><p>　　其次，我要感謝幫助過(guò)我的同學(xué)，他們也為我解決了不少我不太明白的設(shè)計(jì)商的難題。同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。</p><p>　　最后再一次感謝所有在設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過(guò)我的良師益友和同學(xué)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><

57、;p>　　(1) 鄧焱，王磊鄧編著. LabVIEW7.1測(cè)試技術(shù)與儀器應(yīng)用. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2005.08</p><p>　　(2)戴鵬飛, 王勝開(kāi), 王格芳鄧編著. 測(cè)試工程與LabVIEW應(yīng)用. 北京:電子工業(yè)出版社, 2006.05</p><p>　　(3) [坷張字間，董寧編著.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[M]. 華中理工大學(xué)出版社.1997.</p>&l