虚拟仪器课程设计任务

1、12级虚拟仪器课程设计任务书课程设计题目：虚拟仪器时间：7周12周一、设计题目及任务学生可根据喜好和兴趣，从以下题目中选择一题或经老师同意的其它题目进行设计。1 .虚拟相位差计1人）（135、136）设计一个双路正弦波发生器，其频率和相位差可调；采用过零法、FFT频谱分析法和相关法设计一个相位计；仿真分析不同方法的优缺点及各自实用条件；分析信号幅值、噪声幅值、采样点数等值的变化对测量结果的影响。分两种情况测量：不经过数据采集的仿真；经过数据采集。（132）2.通用串口调试工具设计1人）（135、136）按以下界面或自己设计一个通用串口调试工具。要求能设置COM 口、波特率、数据位、校验位、停止

2、位等。3.虚拟频谱仪Q人）（135、136）设计一个信号发生器，分别产生正弦波、方波、三角波信号；设计频谱分析仪，对正弦波、方波、三角波信号进行频谱分析;产生叠加谐波，并分析叠加谐波的周期信号的频谱分析。非周期信号的频谱分析。分两种情况测量： 不经过数据采集的仿真；经过数据采集。（132）4 .网络化虚拟仪器设计1人）（135、136）建立一个虚拟波形发生器或其它虚拟仪器面板；采用B/S模式实现仪器的网络化控制。采用C/S模式实现仪器的网络化控制，可采用DataSocket或TCP/IP方式。基于声卡的虚拟仪器设计1人）（135、136）可测试信号、频谱；可回放记录数据的图形，回放速度可调；产

3、生多种信号，频率幅值可调。通用虚拟滤波器设计1人）（135、136）建立一个虚拟波形发生器，要求信号频率连续可调； 设计通用滤波器，能进行高通、低通、带通及带阻滤波；分析各种数字滤波器频率响应特性，及各种数字滤波器性能比较。Apple Watch仿真设计（1 人）（135、136）设计Apple Watch界面，显示时间；设计连接天气、航班信息、播放音乐、测量心跳、计步、闹钟等功能键，及相关子界面及功能程序设计。8 .模拟汽车仪表盘的设计1人）（135、136）模拟汽车控制面板，可以对显示面板中的参量进行控制；控制面板上带有车速表，里程表，转速表，燃油表（初始油量设为300升，当油量低于30升

4、时，油量指示器闪烁报警）；左右转向灯，汽车转弯时，发出明暗交替的闪光信号，以表示汽车向左或向右转向行驶。计算器设计（1人）（135、136）按Windows系统附件中的计算器设计一个基于LabVIEW的计算器。自动售货机（1人）（135、136）自动售货机由三个投币口组成，可分别投入5角、1元、5元等三 种硬币。当购买一定数目的货物以后，在取物口取出商品，然后在退币 口取出余额。同时为了指示系统当前的状态，配有L1、L2指示灯，当 系统出现错误时，会根据提前设定方式进行报警输出。自动售货机界面 请参见自动售货机示意图。自动售货机示意图锅炉温度监控系统的设计。（1人）（132或135） RS23

5、2参考“锅炉温度控制实验平台”，根据温度控制原理进行系统设计；采用标准MODBUS RTU通讯协议通过计算机的RS232串行接口与锅炉温度控制实验平台的仪表通信获取锅 炉温度反馈信号；用LabVIEW软件设计实时控制监视界面和控制算法，并通过RS232串行接口将控制信号输入仪表实现锅 炉温度的控制；分析引起温度测量与控制误差的因素、及改进策略。电机转速及角度控制的设计。（1人）NI ELVIS （132）参考“Quanser直流电机使用说明书”，采用NI ELVIS实验平台，对电机转速控制系统进行设计；应用NI ELVIS实验平台的DI 口及AI 口获取电机转速及角度信号；设计一个基于NI E

6、LVIS实验平台的电机转速及角度控制算法，实现转速及角度的精确控制； 分析引起转速及角度测量与控制误差的因素、及改进策略。智能数字PID调节器的设计（1人选）myDAQ （132）参考“智能PID调节器使用说明书”，采用myDAQ卡，根据智能PID调节器工作原理进行系统设计；应用myDAQ卡的AI 口或DI 口获取测量信号;设计模拟信号采集、处理、输出及人机接口电路，可在线键 盘参数设置、定时检测、显示、报警等；掌握PID控制规律及算法，应用myDAQ卡的AO 口实现数字PID控制。一阶倒立摆平衡控制的设计。（1人）NI ELVIS （132）参考“Quanser倒立摆使用说明书”，采用NI

7、ELVIS实验平台，根据一阶倒立摆控制原理进行系统设计；应用NI ELVIS获取一阶倒立摆电机的角度及摆臂的角度信号；设计一阶倒立摆平衡控制算法，实现一阶倒立摆的平衡控制；分析引起摆臂震荡和编码器线缆和倒立摆臂出现缠绕的原因，提出改进的策略。步进电机变频调速及角度和方向控制设计1人）myDAQ （132）参考“步进电机使用说明书”，采用myDAQ卡，根据步进电机控制原理进行系统设计;应用myDAQ卡的DI 口及AI 口获取测量信号；控制步进电动机变频调速、方向及角度。直流电机闭环调速控制设计。（1人）myDAQ （132）参考“直流电机使用说明书”，采用myDAQ卡，根据直流电机控制原理进行系

8、统设计;应用myDAQ卡的DIO 口及AIO 口获取测量信号并输出控制信号；掌握PID控制规律及算法实现直流电动机的闭环调速。通用音乐播放器的虚拟仪器设计（1人）myDAQ （132）要求用myDAQ播放多种格式的音乐文件；具有选择播放文件的功能，声音大小可调；能录音，并进行回复，任意设置播放位置；能显示音乐强度。步进电动机角位移转为直线位移的位置测量与控制设讯1人）DAQ卡（132）参考“机电实验平台”，设计位置测量与控制系统；应用DAQ卡的DI 口及AI 口采集直线位移的位置信号，通过DAQ卡的DO及AO输出口控制步进电动机速 度与方向；根据位置反馈信号，来调节步进电动机的运行速度与方向，

9、实现步进电动机的角位移转为直线位移的位 置测量与控制。步进电动机角位移转为直线位移的位置测量与控制设讯1人）myDAQ （132）参考“机电实验平台”，设计步进电动机角位移的位置测量与控制系统；应用myDAQ卡的DI 口及AI 口采集直线位移的位置信号，通过myDAQ卡的DO及AO输出口控制步进电动 机速度与方向；根据位置反馈信号，来调节步进电动机的运行速度与方向，实现步进电动机的角位移转为直线位移的位置测量与控制。直流电动机角位移转为直线位移的位:测量与控制设讯1人）DAQ卡（132）参考“机电实验平台”，设计直流电动机角位移的位置测量与控制系统；应用DAQ卡的DI 口及AI 口采集直线位移

10、的位置信号，通过DAQ卡的DO及AO输出口控制直流电动机速度与方向；根据位置反馈信号，来调节直流电动机的运行速度与方向，实现直流电动机的角位移转为直线位移的位置测量与控制。21.直流电动机角位移转为直线位移的位置测量与控制设计1人）myDAQ（132）参考“机电实验平台”，设计直流电动机角位移的位置测量与控制系统；应用myDAQ卡的AI 口采集直线位移的位置信号，通过myDAQ卡的AO输出口控制直流电动机速度与方向；根据位置反馈信号，来调节直流电动机的运行速度与方向，实现直流电动机的角位移转为直线位移的位 置测量与控制。虚拟电子秤设计。（1人）DAQ卡（132）参考“传感器与检测技术实验仪实验

11、指导书”与“温度压力实验平台”设计基于应变直流全桥的虚拟电 子秤的系统电路；利用 DAQ MAX 配置 PCI-6024E 卡；完成电子秤虚拟仪器的标定程序、测量程序设计；进行测量数据的低通滤波，应用编写的电子秤VI进行重量测量，记录数据并与实际值进行比较。简要分 析引起测量误差的原因；模拟实际电子称称小于200g的重物，并输入品名及单价，在显示器上显示品名、单价、重量及金额。虚拟电子秤设计。（1人）myDAQ（132）参考“传感器与检测技术实验仪实验指导书”与“温度压力实验平台”设计基于应变直流全桥的虚拟电 子秤的系统电路；应用myDAQ卡的AI 口采集信号；完成电子秤虚拟仪器的标定程序、测

12、量程序设计；进行测量数据的低通滤波，应用编写的电子秤VI进行重量测量，记录数据并与实际值进行比较。简要分 析引起测量误差的原因；模拟实际电子称称小于200g的重物，并输入品名及单价，在显示器上显示品名、单价、重量及金额。基于LabVIEW的便携式按键钢yDAQ（ 132）利用myDAQ的8个数字I/O通道作为琴键输入，通过LabVIEW编程合成出所需频率的声音，经过D/A变 换后通过Audio Out端口放大输出。程序中通过设置不同的谐波组合可以最终混合出不同乐器的音色。25 .洗衣机自动控制系统设计135、136）系统控制要求：可以设置工作方式（洗涤或甩干）可以人工或自动设置洗涤水位自动控制

13、洗衣机进水；可以人工或自动设置洗涤次数；自动排水；自动甩干；具有暂停/继续洗涤功能；具有报警功能（洗涤完毕或缺水）。要求用软件模拟洗衣机的自动控制过程，并要求 计算机屏幕上的模拟的软控制按钮的作用与洗衣 机面板上的开关、按钮作用一致。洗衣机自动控制示意图26大型停车场监控及收费管理系统（35、136）某大型停车场共有300个停车位，出入控制口各2个；按泊松分布模拟车辆到达和离开，并进行动画显示；建立车辆收费管理系统，根据车辆类型（VIP、临时等）进行计时收费；能根据卡号和车辆号查询车辆收费信息，若干天前或在存信息；动态显示停车场占用情况，并提示空车位信息。27基于myRIO的远程监控系统135

14、）参考NI myRIO入门指南，学会使用myRIO进行图像采集。应用myRIO的wifi模块连接电脑端进行远程通信。将myRIO采集的图像传到电脑端实现远程监控。扩展：学习LabVIEW中图像处理内容内容，对传回的图像进行处理，实现监控报警等功能。28基于myRIO的远程温控系统135）参考NI myRIO入门指南，学会使用myRIO,根据温度控制原理进行系统设计。应用myRIO卡的DIO 口及AIO 口获取测量信号并输出控制信号。通过wifi模块将控制系统信息（控制参数，当前温度，设定温度等，上下限报警）传回上位机PC监控 并能够进行远程参数设定和监控。设置myRIO程序为上电自启动。29基

15、于LabVIEW图像处理的人脸识别135、136)熟悉LabVIEW的图像处理模块，根据人脸识别原理进行系统设计。通过LabVIEW打开电脑摄像头进行图像采集，进行人脸识别。30基于myRIO智能循迹小车的设计135)课题提供智能车模、两个直流电机、一个伺服舵机、两个测速编码器、myRIO处理器、电机驱动电路模块、 充电电池、循迹光电电路模块等所需机械及硬件资源。根据系统功能自主安装接线。自主制作小车跑道。背景为白色，跑道为黑色，可使用黑色胶带贴出或黑色油笔绘出。编写程序使小车自主识别黑色跑道并可循环跑完若干圈。使用PD算法是小车行驶平稳。编写LabVIEW上位机监控程序，实时显示当前舵机角度

16、及行驶速度。LabVIEW考试系统设计(135、136)今年熊老师的虚拟仪器课程考试加入了选择题的内容，试用LabVIEW为熊老师设计一个考试软件，让学生能够在软件上进行选择题考试，该系统能实现自动阅卷得出成绩，并把学生的答错的题标出，给出正确答案及解释该系统用于考试，所以请注意答案的保密性。24 点游戏的 LabVIEW设计(135、136) 设计24点游戏的LabVIEW程序|计算| |稣会| |再4欠|显示计算结果为18,清重新思考。 计算表故有误r清重新椅入。SS你裁了 !正果为 a 4-b*(d-c)计算表达式d+(c-b)*a随机生成4个牌。以每张牌的标签为变量，输入计算表达式。点

17、击计算，显示状态。状态至少有4种，如“错误，计算结果为18,请重新思考；计算表达式有误，请重新输入；恭喜你，答对了；正确结果为a+b*（d-c）当点击按键我不会时，给出正解。每次洗牌后，计时。点击按键再来一次，清空计时，洗牌。时间规划表软件设计（135、136）集合课程表、日程表、备忘提醒以及日志功能。结合中南大学校历，提示第几周，节假日等。用户可自定义本学期课表，提醒用户按时上课。用户可自定义日程表，系统按时提醒。日志，用户可添加当前日期的日志。34其它征得老师同意的自选方案。二、设计要求自觉遵守实验室各项规章制度；认真完成所选题目的程序调试，编写设计说明书。三、成绩评定成绩评定由3部分组成

18、：设计成绩：（占40%）课程设计报告：（占40%）考勤：（20%）四、参考资料：黄松岭.虚拟仪器设计基础教程，清华大学出版社，2008侯国屏.LabVIEW 7.1编程与虚拟仪器设计，清华大学出版社，2005石博强.labview6.1编程技术实用教程.中国铁道出版社，2002杨乐平.labview高级程序设计.清华大学出版社，2003五、时间安排课程设计地点时间：民主楼132、135、136 （硬件设计在民主楼132）测控13级虚拟仪器课程设计设计时间安排：第七周1-2节3-4节5-8节9-12 节星期一测控01、02、03选题第七周1-4节5-8节星期二星期三星期四星期五第八周1-4节5-

19、8节星期二星期三星期四星期五第九周1-4节5-8节星期二星期三星期四第十周1-4节5-8节星期二星期三星期四星期五第十一周1-4节5-8节星期二星期三星期四星期五第十二周1-4节5-8节星期二星期三备注：其他时间自行安排进实验室。题目虚拟相位差计（1人）（135、136） TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 通用串口调试工具设计（1人）（135、136） 1 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 虚拟频谱仪（1人）（135、136） 1 HYPERLINK l bookma

20、rk24 o Current Document 网络化虚拟仪器设计（1人）（135、136） 2 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 基于声卡的虚拟仪器设计（1人）（135、136） 2 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 通用虚拟滤波器设计（1人）（135、136） 2 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document Apple Watch 仿真设计（1 人）（135、136） 2 HYPERLINK l bookmark39 o Current Documen

21、t 模拟汽车仪表盘的设计（1人）（135、136） 2 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 计算器设计（1人）（135、136） 2 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 自动售货机（1人）（135、136） 3 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 锅炉温度监控系统的设计。（1人）（132或135） RS232 3 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 电机转速及角度控制的设计。（1人）NI ELVIS （1

22、32） 3 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 智能数字PID调节器的设计（1人选）myDAQ （132） 3 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 一阶倒立摆平衡控制的设计。（1人）NI ELVIS （132） 3 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 步进电机变频调速及角度和方向控制设计。（1人）myDAQ （132） 4 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 直流电机闭环调速控制设计。（1人）myDAQ

23、（132） 4 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 通用音乐播放器的虚拟仪器设计。（1人）myDAQ （132） 4 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 步进电动机角位移转为直线位移的位置测量与控制设计。（1人）DAQ卡（132）4 HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 步进电动机角位移转为直线位移的位置测量与控制设计。（1人）myDAQ （132） 4 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 直流电动机角位移转为直线位移的位置测量与控制设计。（1人）DAQ卡（132）4直流电动机角位移转为直线位移的位置测量与控制设计。（1人）myDAQ （132） 5 HYPERLINK l bookmark90 o Current Document 虚拟电子秤设计。（1人）DAQ卡（132）