北航虚拟仪器实验报告-ZY1703120-官佑松.doc

学 年 2017 学 期 第 1 学期 研究生实验报告内容（名称）：虚拟仪器设计与仿真院（系）名称自动化科学与电气工程学院专业名称控制工程指导教师姚楠学号ZY1703120姓名官佑松 2017年 11月实验一 虚拟信号发生器设计仿真实验（4学时）一、 实验目的本实验属于虚拟仪器仿真基础实验。通过学习LabVIEW软件的基本使用，熟悉图形化程序开发设计的编程过程、思路和方法，通过学习使用LabVIEW的常用基本控件独立设计一个虚拟信号发生器，包括前面板设计和框图程序编写，进行程序的调试，研究实验现象，解决实验过程中的问题，根据信号发生器的工作原理，实现基本功能。二、实验设备（1）PC机：P4 2.4G，内存512M，硬盘120G（以上配置）。（2）LabVIEW图形化开发平台（8.0以上版本）。（3）NI Elvis II+三、实验原理说明利用LabVIEW的运算控件、基本波形发生器、任意波形发生器和波形图控件，设计虚拟信号发生器。并能够实现实际信号发生器的主要功能。四、实验要求实现功能：能够产生正弦波、方波、三角波、锯齿波、噪声以及任意波形，输出信号类型能够随意切换。实现指标：(1)任意波型可实现公式输入；(2)频率、幅度、相位、偏移量可调可控；(3)方波占空比可控；(4)可叠加噪声，波形图像与数值同时显示，同时显示输出频谱特性；(5)所有调制都可微调与粗调。五、实验步骤1、打开LabVIEW图形化开发平台，新建一个VI程序。2、按照需求分析和方案设计建立前面板图，分别写好它们的标签，再分别调用显示和输入组件，设计波形图显示界面、停止控件、可调旋钮和输入控件的位置，使界面简单，利于操作，添加必要说明美化操作界面。3、设计后面板，编写信号发生器的程序框图。首先设计整体的while循环，然后设置基本信号发生器、任意信号函数发生器和噪声发生器的基本参数，采样频率、幅值、偏移量、相位等参数，并配置可调旋钮。4、将两个信号发生器和波形显示器连接，任意波形发生器和噪声信号连接。 5、调试程序。通过调试，检查信号发生器的功能是否实现，各项指标是否满足设计要求。 六、软硬件设计1虚拟信号发生器设计仿真实验系统前面板2 虚拟信号发生器设计仿真实验系统后面板图七、实验结果及分析1、虚拟信号发生器设计仿真实验系统实现了基本的模式切换和参数调节要求1） 无噪声模式下的仿真图：从图中可以看出在无噪声模式下，选取合适的参数可以产生正弦波和方波。相应的频率和幅值可以通过粗调和微调来设定。 2） 有噪声模式下的仿真图：可以看到，系统可以产生一个噪声与正弦波叠加，可以设置噪声的幅值。八、实验心得体会通过这次实验，自己初步理解了虚拟仪器的结构和设计思路。明白的前面板和后面板的作用。知道了数据流驱动在虚拟仪器中设计中的重要的地位。知道了虚拟仪器的中的各个面板控件的作用。知道了灵活使用合适的控件会大大简化自己虚拟仪器的设计。在设计过程中，掌握了快速寻找合适控件的方法。明白了常量、输入控件、显示控件的本质区别。明白了对各种波形的幅值、频率、偏移量的设置方法。知道了对数据进行类型转换和多通道显示的设计方法。特别是对任意波形的幅值设置调整过程中知道了幅值参数与坐标轴的关系。通过本实验学习自己对LabVIEW有了初步的基础，为后面的实验打下了坚实的基础。 实验二 虚拟键盘控制面板设计仿真实验一、实验目的本实验属于虚拟仪器仿真提高实验。根据实验题目，学习簇结构的使用，掌握虚拟仪器前面板整体布局设计；学习LabVIEW的高级控件的运用和复杂功能实现；设计键盘控制面板并实现其功能。学习外部程序接口及LabVIEW与其他软件的混合编程。二、实验设备（1）PC机：P4 2.4G，内存512M，硬盘120G（以上配置）。（2）LabVIEW图形化开发平台（8.0以上版本）。三、实验原理说明在前面实验学习的基本控件使用基础上，运用LabVIEW的簇结构、事件结构、属性控件等高级功能设计虚拟键盘，能够实现键盘的基本输入功能。键盘控件创建利用了簇，本实验的键盘是由52个布尔型控件组成的簇构成的，簇是LabVIEW中比较独特的一个概念，在实际中相当于C语言中的结构体变量，可包括任意数目任意类型的元素，而且簇中的控件的位置可以随便拖动改变，如果簇中元素类型相同，簇还能够与数组互相转换，因而在显示控件繁多而又单一的情况，可用簇来排版界面，用数组来编程会使程序简洁美观。四、实验要求1、设计虚拟键盘的输入控制面板，要求布局合理符合实际键盘使用习惯，具备基本功能。2、设计输入键盘前面板对应的程序框图，实现键盘的输入功能，按Caps Lock钮可切换大小写，程序要配合鼠标使用，输入能显示。五、实验方法及实验步骤1、打开LabVIEW图形化开发平台，新建一个VI程序。2、按照需求分析和方案设计建立前面板图，通过簇结构和布尔控件设计虚拟键盘的前面板。3、设计输入键盘前面板对应的程序框图，利用事件结构和属性控件实现键盘上每个按钮的特定功能。六、软硬件设计前面板设计参考：程序框图参考：七、实验结果及分析 1. 英文字母的大小写模式如图，通过CapsLock的大小写转换可以控制英文字母的大小写。2.Shift键控制字符转换如图，通过Shift键可以控制键的字符转换。3空格键和Tab键如图，通过Tab键和空格键可以实现相应的功能。八、实验心得体会 在本次实验中，自己首先学会了事件结构这个LabVIEW中强大的结构。通过它，可以程序并行的处理多个事件，并对每个事件进行相应的处理大大简化了我们的设计虚拟仪器的难度。其次学会了簇这个数据结构。簇能将类似的数据封装成一个结构体，大大简化了我们调用和编写的难度。为我们的开发提供了极大地便利。在使用控件中，知道了各个控件的属性所代表的的意义。将控件的属性与事件结构