虚拟仪器设计与仿真(2016).ppt

1、虚拟仪器设计和模拟，北航自动化学院宋孝，姚南，实验日程，1，日程2，实验使用的硬件和软件3，实验目的和内容4，设计任务和参考。上课，案例演示。资料审查，软件学习，设计实验方案3。前面板和软件编程设计4 69周，6周9周周五下午2点到6点(4小时)，1，日程(16小时)，2，实验中使用的硬件和软件：1)PC: P4 2.4G，内存5120Gm，硬盘12 2)软件：LabVIEW 8.0版或更高版本，3，实验目的和内容，1。目的将实验的基本要求与专业背景相结合，掌握LabVIEW图形开发平台的使用情况，学习虚拟仪器的设计理念和实现方法，解决科研生产中的实际问题。2.内容本实验课的内容由两部分组成。

2、第一部分是基本实验(自行设计)。学习LabVIEW基本控件和通用功能，并根据LabVIEW设计虚拟实验装置。实现虚拟仪器的基本功能。第二部分需要学习LabVIEW的高级控件使用和复杂功能实现，培养综合开发能力，自行设计虚拟实验仪器，实现虚拟仪器的功能。(可以利用键盘、计算器或其他项目要求、各种软件混合编程)、4、设计工作和参考、基本实验(或自主设计)虚拟信号发生器设计(示波器)自行开发设计实验：自主设计实验方案、基于Labview的可利用硬件设计实施、专业特性和实际科学项目，Virtual Instrumention(虚拟仪器)是美国NI公司(1986年，PC、虚拟仪器、LabVIEW)提出的

3、基于电脑的仪器虚拟仪器，它通过向计算机中添加特定软件和进行某些硬件配置，提供了计算机完成许多仪器的功能。虚拟装置=实现商用PC虚拟装置应用软件虚拟装置功能的硬件。将仪器安装在电脑虚拟仪器上，以通用电脑硬件及操作系统为主，实现各种仪器功能。强大的操作环境，多功能性，强大的分析处理能力，灵活性，在教育科学研究中虚拟仪器的优点，为了便于演示实验现象，不需要携带笨重的仪器。只需随身携带装有程序的USB。便宜的费用(软件)很少吗？装置的操作平台是PC机，也与操作环境兼容(也可以是非WINDOWS系统)。直观设计的程序可以等同于常规装置，您可以看到面向用户的装置面板。可以轻松扩展相应的修改过程以添加或修改

4、功能。LabVIEW简介，LabVIEW是美国NI推出的虚拟仪器开发平台，为虚拟仪器的设计和开发提供了极大的方便。LabVIEW与其他计算机语言产品的区别在于，它类似于c和BASIC开发环境，使用图形剪辑语言创作程序。图形编程语言，也称为“G”语言。用牙齿语言编程时，基本上不写节目代码，而是写流程图，结果程序是方框图的形式。LabVIEW编程也称为“数据流编程”。尤其是熟悉仪器结构和硬件电路的硬件技术人员，编程就像设计电路图一样。可以在很短的时间内学习和应用LabVIEW。、图形开发平台、LabVIEW图形开发平台、4.2 LabVIEW功能、1)多功能性：LabVIEW提供各种虚拟装置和库，

5、用户可以根据工作要求定义和设计各种装置。2)强大的处理和分析功能：充分发挥计算机的能力，具有强大的数据处理功能，能够设计出强大的仪器。3)集成了与符合GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件和数据收集卡通信的所有功能。4)与其他软件一样，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux等多种版本。5)LabVIEW是图形编程开发环境，易于学习，现在广泛用于工业和实验研究，是提高生产力的必备工具。优点，收集-处理-表示和控制，1)Jeff K表示，将LabVIEW作为通用编程语言(GM)处理是渡边杏的。2)不适用于创建大型软件。入门容易高深难。4)版本更新快，版本间兼容性不

6、好。缺点、LabVIEW应用程序节目、简单的虚拟仪器节目设计开发过程是基于LabVIEW开发平台开发的程序称为虚拟仪器节目(VI)。VI包括三个部分：节目前面板、盒子节目和图标/连接器。a .节目前面板使用电脑显示器屏幕上的库和开发工具库生成以前的版本。在后台，使用图形编程语言制作控制前面板的方框图程序。程序的前面板上有一个类似于传统装置的界面，用于接收鼠标和键盘命令。每个VI可以由其他VI调用，类似于文本语言中的子节目嵌套(函数)。这种嵌套层次不受任何限制。前面板前面板是图形用户界面，即VI中的虚拟装置面板。牙齿接口有两个茄子类(控制)开关、手柄、文本和数字，分别用于用户输入和显示输出。显示

7、文本、数字、图形。下图是出现和显示随机信号的前面板，上面是将生成的一系列随机数显示为曲线的显示对象。还有一个控制对象开关，用于启动和停止操作。不仅可以通过绘制两个控件来运行，节目面板上还有相应的流程图。方块图提供VI图形来源程式。在节目框中编程VI，以控制和操作前面板上定义的输入和输出功能。程序不在前面板上的控件连接终端和前面板上，但包含编程所需的内容，如函数、结构、连接等。下图显示了上图前面板中的开关和随机数显示器连接终端，以及随机数生成器的函数和程序的循环结构。随机数生成器将通过连接生成的随机信号发送到控件显示。要使其继续运行，请设置While Loop循环，以使用交换机控制牙齿循环的端点

8、。将VI与标准装置进行比较：前面板上的是装置面板上的，节目箱内的是装置箱内的。您可以使用VI模拟标准设备。屏幕上不仅显示逼真的标准仪器面板，而且具有与标准仪器类似的功能。图标/连接器VI具有层次和结构特征。VI可以用作子节目(此处称为子VI)，由其他VI调用。图标和连接器在此用作图形参数。VI组件：所有LabVIEW应用程序，包括前面板、块图表和图标/连接器(icon/connector)，即虚拟装置(VI) 1。前面板节目前面板用于设置输入值和观察输出量，用于模拟实际装置的前面板。在节目前面板上，输入量称为控制，输出量称为显示。控件和显示器显示在前面板上，带有手柄、开关、按钮、图表、图形等各

9、种图标，使您可以直观地了解前面板上的内容。前面板上的控件和说明统称为前面板对象或控件。块图表框图由通信端口、节点、边界和连接组成。其中，通信端口：用于节目前面板控制和显示的传输数据节点：用于实现函数和功能调用。边界：用于实现结构化节目控制命令。连接：表示节目运行过程中的数据流，并在框中定义数据流的方向。3.图标/连接器、实验前面板设计、长方体节目、练习。虚拟温度计设计温度计节目前面板图、前面板、温度计节目盒图、图标/连接器是子VI由其他VI调用的接口。图标是从其他节目框调用子VI的节点表示。连接器表示节点数据的输入/输出端口，如函数参数。因此，必须指定连接器端口与前面板上的控件和标记相对应。下

10、图是温度计程序的图标/连接器。连接器通常被抑制且不可见。例如，将以前创建的温度计程序作为子程序用于当前新建的程序，当前程序的前面板如下图所示。以前的温度计子程序用于收集数据，现在的程序用于显示温度曲线。在前面板上设置测量次数和每个测量间隔的延迟。节目方框图牙齿节目的方框内，将温度计子节目放在FOR循环上，每个循环过程收集一次测量结果，循环执行设置次数后，节目将收集的数据显示在前面板的图表上。(阿尔伯特爱因斯坦、美国电视电视剧(Northern Exposure)、创作和调用子程序的牙齿方法，使生成的节目结构模块化，便于调试、理解和维护。)。基本实验：虚拟信号发生器设计(见，可以自行设计)，1实

11、验目的牙齿实验属于虚拟仪器模拟的基本实验。查看相关材料，通过学习LabVIEW软件熟悉编程过程、思考和方法。独立设计虚拟信号发生器的前面板和软件编程，进行节目调试，研究实验现象，解决实验中的问题，根据信号发生器的工作原理实现基本功能。2实验原理说明了使用LabVIEW的计算控件、基本波形发生器、任意波形发生器和波形控件等设计虚拟信号发生器。可以实现实际信号发生器的主要功能。要求：运行时使用界面简单，易于操作。3，实验要求1)实施功能：必须具有正弦波、方波、三角波、锯齿波、噪声和随机波形发生、随机切换生成信号类型。2)实现指标：(1)任意波类型均可实现正式输入。(2)频率、振幅、相位、偏移可调；

12、(3)方波占空比可控制；(4)噪波可以随机添加，波形和数字同时显示，输出频谱特性也显示。(5)所有调制均可进行微曹征和粗糙调整。1)打开LabVIEW并创建新的VI程序。2)首先，根据情景设计的内容制作前面板图，分别制作标签，分别调用显示器和输入组件，设计波形显示界面，设计控件停止、可曹征手柄和输入控件位置，使界面简单、易于操作，并添加必要的说明美化操作界面。3)设计背板，编写信号发生器程序。首先设计整个while循环，然后设置基本信号生成器、所有信号函数发生器和噪声发生器的基本参数、采样频率、大小、偏移、相位等参数，并配置可曹征手柄。4)连接两个信号发生器和波形显示器连接，任意波形发生器和噪

13、声信号。5)调试器。通过调试，确认信号发生器的功能是否实现，各指标是否满足设计要求。4 .实验阶段，5。硬件和软件设计(参见框)，1)信号生成器前面板，2)信号生成器节目后面板框，1)信号生成器满足双通道输出信号要求。基本信号和随机输入波形信号都可以输出。2)可以输出正弦波、方波、三角波、锯齿波的基本信号发生通道。可以随时切换，通过控件调节改变信号的大小、频率、偏移等。3)随机波形发生信道可以根据随机输入的函数输出信号调节粗糙的曹征、精密调节，从而改变信号的大小、频率、偏移等。此外，在输入随机波形时，可以添加均匀的白噪声以调整噪声的大小。4)信号显示。标尺可以测量输出信号的大小和相位。5)各频

14、道徐璐不干涉。信号间切换顺畅，输出信号稳定，可控制。6 .实验结果和分析，自行开发设计实验的例子：虚拟键盘控制面板设计模拟(见，可以设计其他仪器)，1实验目的是根据实验主题学习使用集群结构，了解虚拟仪器前面板的总体布局设计。学习利用LabVIEW的高级控件和实施复杂的功能。设计键盘控制面板并实现功能。学习外部节目界面和LabVIEW及其他软件混合编程。2实验原理说明原理块图表：键盘控制面板设计，节目生成虚拟键盘输入功能，按大写锁定按钮写入切换大小，使用节目鼠标，显示输入。、键盘控制面板前面板设计、键盘控制面板块图表、编程主要提示：利用键盘控件创建群集、牙齿实验的键盘52个布尔控件群集配置界面结构，群集在LabVIEW中是相对独特的概念，实际上与c相对应，您可以通过在群集中自由拖动GUI小部件的位置对其进行更改。如果群集中的元素类型相同，群集可以徐璐转换成数组，因此，如果控件数量很多，并且是单一的，则可以使用群集对接口进行排版。使用数组编程，程序简洁美丽。键盘控件设计集群应包括统一的布尔控件，评价方法：1独立完成，接受演示实验结果2提交实验报告(根据