北航虚拟仪器实验报告

1、 学 年 20132014 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机械电子工程学号姓名2013年12月实验一 虚拟信号发生器设计一、 实验目的本实验属于虚拟仪器仿真基础实验。通过查阅相关的资料、学习Labview软件，掌握编程过程、思路和方法。独立设计一个虚拟信号发生器的前面板和软件编程，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

2、。要求：运行时使用界面简单、易于操作。三、实验要求1 实现功能：要有正弦波、方波、三角波、锯齿波、噪声以及任意波形的发生，并能任意切换产生信号类型。2 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)噪声任意可加、波形与数码同时显示，同时显示输出频谱特性；(5)所有调制都可微调与粗调。四、实验步骤1 打开Labview程序，新建一个VI程序。2 先按照方案设计的内容建立前面板图，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

3、后面板，编写信号发生器的程序。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、相位等参量，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。 五、软硬件设计1 信号发生器前面板2 信号发生器程序后面板图（1） 基本波形发生器程序后面板图（2） 任意波形发生器程序后面板图六、实验结果及分析1 信号发生器实现了双通道输出信号的要求。可以同时输出基本信号和任意输入波形的信号。2 基本信号发生通道，可以输出正弦波、方波

4、、三角波、锯齿波，可以随时进行切换，并可以通过可调控件来改变信号的幅值、频率、偏移量等。3 任意波形发生通道，可以按任意输入的函数输出信号，同时可调节粗调、精调旋钮来改变信号的幅值，同时可以调节或输入频率、偏移量等，并且在任意波形输入时加入了均匀白噪声，噪声的幅值可调。4 信号显示。可以通过标尺测量输出信号的幅值和相位。5 各通道之间互不干扰。信号之间切换顺畅，输出信号稳定、可控。实验二 虚拟计算器控制面板设计仿真一、实验目的本实验属于虚拟仪器仿真提高实验。通过查阅相关的资料、进一步提高学习Labview软件，掌握编程过程、思路和方法。独立设计一个虚拟计算器的前面板和软件编程，进行程序的调试，

5、研究实验现象，解决实验过程中的问题，根据计算器的工作原理，实现基本功能。二、实验原理说明利用LabVIEW的运算控件、簇结构、条件结构、数学计算控件、字符串控件布尔控件等，设计虚拟计算器，并能够实现实际计算器的简单功能。要求：运行时使用界面简单、易于操作。三、实验要求能够实现加减乘除四则运算并可以连续运算，能够实现开平方、求倒数、输入错误可以删除、清零等功能。四、实验方法及实验步骤（一）实验方法1 计算器按键控件创建利用了簇，本实验的键盘既有22个布尔型控件组成的簇构成界面的结构，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

6、的控件的位置可以随便拖动改变，如果簇中元素类型相同他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。2 键盘按键控件设计的簇为统一的布尔型控件 3 创建3个字符串显示控件num1，num2，num3，其中：（1）第一个输入数据存储在num1中（2）第二个输入数据存入num2中（3）将其赋给 num3，并使num2为空，以便输入的数据存入num2（4）所有的运算都是在num1和 num3间进行（5）运算结果都赋给result，同时赋给num1，用于下一次的运算4 创建4个布尔开关按钮change，change1，change2，change

7、3，其中：（1）Change的真假用来判断是第一个数据还是第二个数据（2）change1的功能是在输入“=”运算完后，不需要初始化即可进行下一次运算（3）change2用来去掉数据小数末尾的0（4）change3用来保证backspace键仅对输入的数据有效，对运算结果无效5 创建2个数值显示控件type1，type2，并分别在其后面板的属性数据类型表示法中选择U8其中：1、type1用来存储运算符号2、type2用来保证连续“+、-、*、/”的正确性3、所有的运算结果都赋给result4、result经过去零处理后得到result1，将数据显示在前面板上。（二）实验步骤1 打开Labview

8、程序，新建一个VI程序。2 先按照方案设计的内容建立前面板图，在前面板建立一个簇，再在簇中建立22个布尔量（0-9十个数字键，一个小数点键，一个等号键，四则运算键，一个开方键，一个倒数键，一个反号键，一个清零键及一个退出键并注意按键的顺序）分别写好它们的标签，再分别添加三个字符串控件、四个布尔开关按钮和两个数值显示控件，再添加一个字符串显示控件用于显示计算过程和结果。设计各个控件控件的位置，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，编写计算器的程序。首先设计整体的while循环，然后设置各种功能按键的条件结构，使其能够实现对应按键的功能。4 调试程序。通过调试，检查信号发

9、生器的功能是否实现，各项指标是否满足设计要求。 五、软硬件设计（一）信号发生器前面板（二） 信号发生器程序后面板图1基本数字1-9输入程序后面板图08键入数字19数字，由于第一个输入和第二个输入所存放的地方不同（第一个存于num1，第二个存于num2mun3再清空num2），所以有必要对此分开处理。创建2分支（真、假）的case结构，用change控制分支的选择第一次输入还是第二次输入，创建局部变量并转换为读入。由于数字的键入是数据输入，change3用来保证backspace键仅对输入的数据有效。分支结构的设计由于初始化中布尔量改变设置都为“F”，则若change为假，表示数字为第一个输入，

10、将得到的数据送给result1经处理后由result显示，同时送入num1用于即将的运算。考虑的计算的连续性，即：当前一次计算结束后，不需要再次清零即可进行下一次的运算，还需用到change1。由于上一次运算结束后，所得到的结果可能会出现多零现象，所以又有必要设置change2状态。具体的设计如图：Change为假时表示第一次输入：Change为真时，表示第二次输入：2基本数字0键输入程序后面板图Change为假时表示第一次输入： 3小数点输入程序后面板图Change为假时：Change为假时：4等号“=”键输入程序后面板图5连续四则运算“+”、“-” 、“*” 、“/”键输入程序后面板图（1

11、）加法运算（2）减法运算（3）乘法运算（4）除法运算6“清零”键输入程序后面板图清零键的作用是：当按下此键后，程序初始化7“退出”键输入程序后面板图退出键的作用是，当按下此键后，程序结束循环，并将0显示在前面板上。8开方键“sqrt”输入程序后面板图输入为负数时： 9求倒数键“1/x”键输入程序后面板图输入为零时：10反号键“+/-”键输入程序后面板图11“删除”键输入程序后面板图删除键仅对输入数据有效：12对result的处理上述所有结果都赋值给result，result经0值处理后，由result1输出并在前面板上显示。利用while循环，检测result最后一位是否为0，若为0，则减去末

12、位后赋值给本身；若不为0，则退出循环显示数据，从而实现去0的功能。用change2控制条件分支的选择，当change2为假时，直接将result值给result1并结束result处理循环。Change2为假时：Change2为真时：（三）程序整体面板1 前面板2 后面板六、实验结果及分析1、此计算器可以实现基本的加减乘除功能，当除数为零时显示错误“除数不能为0！”。2、此计算器可以实现开方、取倒、取反功能，当开方输入为负时提示“输入不能为负！”，当取反输入为零时提示“除数不能为0！”。3、此计算器可以进行数据的连续运算以及简单的报错、纠错功能。实验心得体会本学期初次的虚拟仪器设计与仿真实验有基础实验和提高实验两个实验，通过查阅资料自学了LABVIEW软件，通过练习书本中的实例对LABVIEW软件的基本功能及对虚拟仪器的设计过程有了一定了解。在做基础实验过程中，对于没有找到的控件通过