基于LabVIEW技术的模拟电路实验的设计文档

基于LabVIEW技术的模拟电路实验的设计精选文档摘要对其各种参数进行设置，然后利用信号选择器选择所要输入的信号，然后经过程序的处理之后在前面板上显示积分微分前后的变化，在波形图中显示输入输出信号的波形，观察虚拟积分微分器的结果，得出结果与理论分析的结论是一致的。设计的积分微分器能对正弦波、方波、三角波等波形进行正确显示和积分微分处TheDesignofAnalogCircuitExperimeBasedonLabVIEWABSTRACT课，实验中常用的传统仪器包括:数字万用表、函数信号发生器、示波器、直流稳压电源等。很多专业性实验还需要一些特殊仪器，比如波特仪、直流电桥、逻往往由于学生紧张,仪器较多，结果学生经常忙于调节仪器而没有太多时间专注于对实验原理的研究和实验结果的分析,导致实验的效果并不理想,也不利于学生握传统仪器,在这种基础之上接触并学习虚拟仪器，并将虚拟仪器运用到电子技术实验中,就可以减少对仪器问题的困惑,而使我们分析及解决问题能力得以提升,并且可以早点通过使用虚拟仪器提前与专业接触,更有利于与后续专业课的学习积分微分器的实质是对信号进行处理，传统的积分微分器的设计是用窗口函数将理想积分微分器的脉冲响应截断来实现的，不同的窗口函数以及不同的窗口宽度对设计的积分微分器都有较大的影响。对于虚拟仪器来说，则具有丰富的函具有十分重要的实际意义。本文要求结合虚拟仪器技术和软件编程技术完成设计并实现一个虚拟积分微本文文章的主要安排：第二章：虚拟仪器的发展史和概念，以及图形化编程语言LabVIEW软件的基本第三章：积分微分器的介绍，比如积分微分运算、原理及其应用等。第四章：本文的关键部分，即对虚拟仪器VI的设计和积分微分器的设计，主要的虚拟积分微分器运行可靠。第五章：论文总结。2虚拟仪器简介虚拟仪器是上世纪90年代初期出现的一种新型仪器，是现代实验室的基础。虚拟仪器由计算机、软件、模块式硬件组成，这些软硬件组合并它配置后模拟了传统的硬件仪器功能。虚拟仪器也称为LabVIEW程序。由于其功能是由用户软件定义的，所以虚拟仪器功能非常灵活、强大而又经济。因此，虚拟仪器代表了当前测试仪器发张的方向之一，使人类的测试技术进入了一个新时代。传统仪器的功能，又区别于其他系统仪器，它能充分发挥利用计算机技术的应也称之为LabVIEW程序。由于其功能是由用户软件定义的，所以虚拟仪器功能非常灵活、强大而又经济。虚拟仪器是指通过应用程序把计算机的功能模块和仪器硬件部分结合在一起，用户通过虚拟前面板来操作计算机从而完成对信号的采VXI虚拟仪器是现代实验的基本组成部分，虚拟仪器的发展主要经历了五个重要微电子技术的微处理器的出现，使虚拟仪器进入了以微处理器为基础的时虚拟仪器出现在上世纪90年代，它是一种新型仪器，它具有超越性，它将以前由硬件完成的信号处理工作交由计算机软件进行处理完成，从而使仪器的硬仪器概念的重大突破，是仪器领域的一次新的改革。因此，虚拟仪器代表了当前我国基本还处于传统仪器跟计算机仪器分离的状态，结合我国的基本情况，块领域站住脚。发展基于计算机的插卡式硬件模块为主的测控技术，发展以图形虚拟仪器不仅能实现传统仪器的各种功能，而且还具有传统仪器无法比拟的图形化编程语言bEW表2-1虚拟仪器与传统仪器的区别L标。简单的说，前面板就是一个窗口，用户通过控件可以让用户输入数值，向VI的框图提供数据。指示器显示由程序产生的输出信息。用户可以使用鼠标和键盘进入输入，然后在屏幕上观3积分微分器介绍积分电路可以完成对输入电压的积分运算，即其输出电压与输入电压成正c11EI.（3-2）积分微分器的设计方法首先要利用Matlab对所设计的系统进行理论数值仿真，在此基础上进行数字保密系统的设计。该设计主要是利用Matlab中的DSPBuilder工具箱。在该设计过程中，用到加法器、乘法器、减法器、放大器、延时器、数据选择器、积分器、阶跃脉冲信号发生器、微分器等。该方法设计出的积分微分器主要应用于置，然后在波形显示控件中会分别显示信号积分微分前后波形的变化。在信号显微分器在迅速精确地获取被跟踪目标的速度和加速度对于一些系统是至关重要的，如防御系统中的导弹拦截系统。在大多数情况下，采用差分方法来近似的估计信号的导数。通常情况下，由于噪声存在于几乎所有的信号中，通过这种方法不能正确地估计出信号的导数。卡尔曼滤波器可以被用来抑制扰动，同时求取信号的导数，然而，需要有对象的模型，这限制了信号的通用性，需要对被跟踪目标进行详细的了解，采用不基于对象模型的信号导数求取方法，设计各种适合在汽轮机的转速反馈通道上设置微分器，来加快调节系统的反应速度、提高前汽轮发电机组的容量越来越大，转子时间常数相对减小，甩负荷后的最高飞升转速提高，对汽轮发电机组的安全构成严重威胁，为避免甩负荷后的最高飞升转速超过极限值，往往在汽轮机转速反馈通道上设置微分器，来增宽频带，加快调节系统的反应速度在功频电液调节系统中，在转速反馈通道中设置微分器，以获取角加速度信号来克服“反调”现象门；为抑制电力系统的低频振荡，提高电力系统的稳定性，在转速反馈通道上并联二阶超前网络，用来补偿调速器和汽轮机的相角滞后，提供正值阻尼力矩，这一环节亦具有微分器的作用。微分器能够提高系统的高频增益，虽然在应用中常以实际微分来代管理想微分环节，但对高频（3）智能积分器在稳态误差中的应用量的积分器的方法。这种方法由于积分器的相位滞后特性，在暂态过程中积累了统仅仅记忆保留有效的误差信息，从本质上消除了积分作用对暂态响应的不利影4模拟电路实验系统仿真设计模拟电路是指处理模拟信号的电子电路，其中模拟信号是指时间跟幅度都连续的信号（连续的含义是在某一取值范围内可以取无穷多个数值）。模拟信号中当图像信息和声音信息发生改变时，信号的波形也会改变，即模拟信号待传播的信息包含在波形之中（信息变化规律直接反映在模拟信号的幅度、频率、相位的变化上）。本设计中将通过对信号发生器及积分微分器的设计来实现对模拟电路板开发窗口使用工具模块中的相应工具，从控制面板中取出和放置好所需要的软件，进行控件属性参数设置，标贴文字说明标签。前面板是模仿实际仪器的面板，通过鼠标和键盘为控制对象输入数据，然后在计算机屏窗口，放置节点、图框，并创建前面板控件，在流程图编辑窗口使用工具模板中相应工具，从Functions模板中取用并放置好所需要的图标，它们是流程图中的“节点”、“图框”。Execution"按钮，观察数据流中各个节点的数值。信号发生器是指产生所需参数的电测信号的仪器。按信号波形可分为正弦信号、函数信号、脉冲信号和随机信号等四大类。信号发生器又称为信号源或者振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函基本信号发生器是用来产生各种常用的信号波形，包括正弦信号号、方波信号、三角波信号、锯齿波信号等。用到的函图4-1基本信号发生器前面板图图4-2基本信号发生器流程图模拟信号发生器的实现位等参数放在一个簇来完成，模拟信号波形用W变信号的参数可以得到不同的波形。模拟信号发生器的前面板和流程图4-3模拟信号发生器前面板图图4-4模拟信号发生器流程图号类型可以选择波形的类型（如正弦波、方波、三角波或锯齿波），可以通过前面板上的按钮（幅值、频率、相位和偏移量号生成和函数处理经过必要的连接放入一个Whlie循环结构中就构成了积分微分积分微分器流程设计NY图4-5积分微分器流程图积分微分器前面板的实现然后向执行程序输入数据。前面板用于设置输入数值和成对信号的选择和各种参数的设定。如频率、幅值、相位、偏移量等。如果微分处理后的波形图与理论不符合，可以通过信号重置积分微分器流程图设计设置一个延时器，就完成了积分微分器的基本流程了。积分微分器积分微分器的调试过程及其结果积分电路是一种应用比较广泛的模拟信号运算电路。它是组成模拟计算机的基本单元。积分电路是控制和测量系统中学用的重要单元，利用其充放电过程可现出不同的输出特性：积分电路能将输入的矩形波换波形的作用，也就是说能把一个方波变成三角波，分电路表现为充电与放电交替进行的状态，对外表现移相的作用，也就是能把正弦波变成余弦波。若输入输出波形将滞后90度，成为余弦波。当输入信当按下信号选择器按钮选择正弦波的布尔按钮选择为假之后，并对输入波形参数进行设置，设置延时为，幅值为10，频率为50，相位为20，偏移量为0时，然后进行微分流程，波形在前面板显示，结果如下图所示：（1）正弦波积分微分结果图4-11正弦波积分微分波形图变化波形之后，选择方波运行，结果如下图所示：根据前边对输入波形的积分和微分处理之后的波形图可以看出，本设计的虚拟积分微分器确实具有对输入信号积分微分的作用，例如，正弦波微分变为余弦波，方波积分之后变为三角波等。实验结果跟理论互相一致，说明设计正确，从设计过程及其操作中可以发现，这种操作确实比较简捷，波形图观察起来特别直观，分析过程也同样容易，所以，研究基于LabVIEW的积分微分器的设计还是5结论与展望虚拟仪器是一种新型仪器，虚拟仪器的出现改变了传统仪器的概念，它的出现可以说是仪器领域的一次巨大的突破。虚拟仪器不仅简化了仪器的结果，而且使仪器测量简单化。信号发生器和积分微分器是两种对信号处理的基本仪器，本文研究的信号发生器和虚拟积分微分器不仅具有积分微分器的作用，而且还使得虚拟仪器在设计中体现出其突出的优势。与传统的仪器相比较，虚拟仪器具有突出的优点。主要表现在：虽然设计达到了预期的要求，但是由于本人能力有限，设计中还存在或多或少的问题，主要表现在：（1）设计中对输入信号的选择，只选择典型信号，而没有对任意信号进行处（2）影响积分微分过程的参数应该不止文中提到的，因此所得结果不是很精确。（3）积分微分器的用途较少，还需要进一步了解和掌握。参考文献[1]刘君华.基于LabVIEW的模拟仪器设计[M].北京：电子工业出版社,2003：107.[2]柴慧霞,程珩,薛松.虚拟仪器浅析[J].机械管理开发,2008,54（4172-173.[3]JefferyTravis,Jim大学实用教程[M].北京：电子工业出版社,2008:26-31.[4]杨乐平,李海涛,肖相生.LabVIEW程序设计与应用[M].北京:电子工业出版社,2001:102.[5]江晓安，董秀峰.模拟电子技术[M].西安：西安电子科技大学出版社,2008:176-178.[6]王群,庞晶等.基于DSPbuilder数字