虛擬儀器課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2015

1、2012級(jí)虛擬儀器課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)題目： 虛擬儀器原理及應(yīng)用 一、設(shè)計(jì)題目及任務(wù)學(xué)生可根據(jù)喜好和興趣，從以下題目中選擇一題或經(jīng)老師同意的其它題目進(jìn)行設(shè)計(jì)。1、 對(duì)仿真交流信號(hào)進(jìn)行直流值和均方根值的分析與設(shè)計(jì)2、 對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行雙邊帶傅里葉變換的設(shè)計(jì) FFT，是數(shù)字信號(hào)處理中最重要的變換之一，最基本的一個(gè)應(yīng)用就是計(jì)算信號(hào)的頻譜，通過(guò)頻譜可以方便觀察和分析信號(hào)的頻率組成成分。3、對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行單邊帶傅里葉變換的設(shè)計(jì)4、對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行數(shù)字FIR濾波器的設(shè)計(jì)“數(shù)字FIR濾波器”VI能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單個(gè)波形或多個(gè)波形中的信號(hào)進(jìn)行濾波。如對(duì)多個(gè)波形進(jìn)行濾波，VI將對(duì)各個(gè)波形保留單獨(dú)的濾波器狀態(tài)。5、對(duì)仿真

2、信號(hào)進(jìn)行自相關(guān)周期信號(hào)檢測(cè)的設(shè)計(jì) 自相關(guān)函數(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用是檢驗(yàn)信號(hào)中是否含有周期成分。如果信號(hào)中含有周期成分，則自相關(guān)函數(shù)衰減很慢且具有明顯的周期性。6、對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行拉普拉斯變換的設(shè)計(jì)拉普拉斯變換可以將一個(gè)信號(hào)從時(shí)域上轉(zhuǎn)換為復(fù)頻域（s域）上來(lái)表示，在線性系統(tǒng)、控制自動(dòng)化等方面都有廣泛的應(yīng)用。 7、 對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行幅度譜和相位譜分析的設(shè)計(jì)利用幅度譜和相位譜VI可以計(jì)算實(shí)數(shù)時(shí)域信號(hào)的單邊且已縮放的幅度譜，并返回幅度譜大小和幅度譜相位信息。8、對(duì)仿真信號(hào)非均勻采樣數(shù)據(jù)功率譜分析與設(shè)計(jì)功率譜是通過(guò)傅里葉變換得到的，而傅里葉變換的一個(gè)基本要求就是數(shù)據(jù)在時(shí)間軸上必須是等間距的。在實(shí)際應(yīng)用中，采樣數(shù)據(jù)并

3、不一定能滿足這個(gè)條件。一種辦法是通過(guò)選擇合適的插值方法使數(shù)據(jù)變得均勻。另外一種有效的方法是通過(guò)Lomb歸一化周期圖算法，這種算法可以直接處理原始數(shù)據(jù)而無(wú)需關(guān)心數(shù)據(jù)采樣間隔是否均勻。非平均采樣信號(hào)頻譜VI就是將該算法封裝起來(lái)，從而極大地方便用戶對(duì)非均勻采樣數(shù)據(jù)測(cè)處理。9、 對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行Butterworth低通濾波器的設(shè)計(jì) Butterworth濾波器VI通過(guò)調(diào)用Butterworth系數(shù)VI，生成數(shù)字Butterworth濾波器。其中濾波器類型接線端可以設(shè)置濾波器的通帶，選項(xiàng)包括低通、高通、 帶通、帶阻。10、 對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行貝塞爾濾波器的設(shè)計(jì)貝塞爾濾波器VI通過(guò)調(diào)用貝塞爾系數(shù)VI，生成數(shù)字

4、貝塞爾濾波器。 11、 對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行逐點(diǎn)分析實(shí)時(shí)濾波與普通濾波對(duì)比分析與設(shè)計(jì) 為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與分析，LabVIEW提供的逐點(diǎn)分析VI。逐點(diǎn)VI在數(shù)據(jù)分析時(shí)針對(duì)每一個(gè)采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)都可以立即進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理。使用逐點(diǎn)分析能夠跟蹤和處理實(shí)時(shí)事件，實(shí)現(xiàn)與信號(hào)的同步，減少數(shù)據(jù)丟失的可能性，同時(shí)程序設(shè)計(jì)也更加容易。12、 利用窗函數(shù)對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行小幅值信號(hào)分辨的分析與設(shè)計(jì) 在利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)工程測(cè)試信號(hào)處理時(shí)，不可能對(duì)無(wú)限長(zhǎng)的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量和運(yùn)算，而是取其有限的時(shí)間片段進(jìn)行分析。 具體做法：從信號(hào)中截取一個(gè)時(shí)間片段，然后用這個(gè)信號(hào)時(shí)間片段進(jìn)行周期延拓處理，得到虛擬的無(wú)限長(zhǎng)的信號(hào)，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)

5、行傅里葉變換、相關(guān)分析等數(shù)學(xué)處理。問(wèn)題：無(wú)限長(zhǎng)的信號(hào)被截?cái)嘁院?，其延拓信?hào)周期與周期之間信號(hào)是不連續(xù)的，其頻譜將發(fā)生畸變，原來(lái)集中在某一頻率處的能量被分散到兩個(gè)較寬的頻帶中去了（這種現(xiàn)象稱之為頻譜能量泄漏）。 解決方法：在不可能得到無(wú)限長(zhǎng)信號(hào)的情況下，解決頻譜能量泄漏的方法就是加窗。頻譜能量泄漏大小取決于周期延拓時(shí)信號(hào)突變的幅度，跳躍月到，泄漏越大。加窗就是將原始采樣波形乘以幅度變化平滑且邊緣趨零的有限長(zhǎng)度的窗來(lái)減小每個(gè)周期邊界處的突變。13、對(duì)非整周期采樣仿真信號(hào)進(jìn)行加窗前后頻譜對(duì)比分析與設(shè)計(jì)14、對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行門限設(shè)置并對(duì)過(guò)門限值的次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)15、對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行門限設(shè)置并對(duì)過(guò)門限信號(hào)進(jìn)行

6、捕捉顯示的設(shè)計(jì)16相關(guān)法相位差仿真測(cè)量?jī)x（1人）要求：采用相關(guān)法測(cè)量?jī)蓚€(gè)同頻正弦波信號(hào)的相位差；可顯示相關(guān)計(jì)算結(jié)果。功能描述該相關(guān)法相位差仿真測(cè)量?jī)x，可觀察已知幅值A(chǔ)、B的兩個(gè)同頻正弦波仿真信號(hào)x(t)與y(t)的相位差。 可測(cè)相位差的數(shù)值范圍為0360°。 信號(hào)的幅度范圍為0.15.0 V。 兩個(gè)信號(hào)的頻率范圍為0.1 Hz10 kHz。17虛擬頻譜儀（1人）l 設(shè)計(jì)一個(gè)信號(hào)發(fā)生器，分別產(chǎn)生正弦波、方波、三角波信號(hào)；l 設(shè)計(jì)頻譜分析儀，對(duì)正弦波、方波、三角波信號(hào)進(jìn)行頻譜分析；l 產(chǎn)生疊加諧波，并分析疊加諧波的周期信號(hào)的頻譜分析。l 非周期信號(hào)的頻譜分析。分兩種情況測(cè)量：l 不經(jīng)過(guò)數(shù)

7、據(jù)采集的仿真；18虛擬掃頻儀設(shè)計(jì)（1人）要求能進(jìn)行幅頻、相頻特性分析。信號(hào)可以模擬產(chǎn)生。19通用串口調(diào)試工具設(shè)計(jì)（1人）按以下界面或自己設(shè)計(jì)一個(gè)通用串口調(diào)試工具。要求能設(shè)置COM口、波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位等。20交流信號(hào)的虛擬儀器測(cè)量（1人）l 通過(guò)虛擬信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生交流電壓、電流信號(hào)；l 測(cè)量交流電壓、電流信號(hào)的有效值或幅值、頻率、相位差等；l 計(jì)算一個(gè)周期（或若干個(gè)整周期）的平均功率，即有功功率；l 同時(shí)計(jì)算視在功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等；l 首先，應(yīng)當(dāng)在環(huán)境下（不經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集，使用仿真信號(hào)源）檢查算法的效果。21基于聲卡的頻譜分析儀要求：通過(guò)聲卡采集聲音數(shù)據(jù)，顯示其波形，通過(guò)濾波

8、器和加窗處理進(jìn)行功率譜分析。然后提取基音周期。l22 FIR 窗濾波器設(shè)計(jì)效果圖如下：l23自相關(guān)函數(shù)儀。要求：該自相關(guān)函數(shù)儀可觀察：可以由多個(gè)（35個(gè)）頻率、幅值、相位成一定關(guān)系的正弦波疊加合成的波形，如三角波、鋸齒波、方波等，同時(shí)顯示合成波形的幅值頻譜圖，頻譜圖有光標(biāo)顯示。正弦波經(jīng)過(guò)FFT后的幅值譜。正弦波仿真信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)。正弦波仿真信號(hào)。頻率范圍：010 kHz；幅值：0.15.0 V。輸出正弦波的幅值的平方(A2)。圖形參考如下：由多個(gè)（35個(gè)）頻率、幅值、相位成一定關(guān)系的正弦波疊加合成的波：24 IIR 濾波器設(shè)計(jì)效果圖如下：25、虛擬交通燈的設(shè)計(jì)26、跑馬燈的設(shè)計(jì)27、虛擬調(diào)制

9、解調(diào)器要求：用該調(diào)制解調(diào)器可觀察調(diào)幅波，以及經(jīng)過(guò)巴特沃斯濾波器后的解調(diào)信號(hào)波形。A：169基于虛擬儀器的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)初始條件： 查詢現(xiàn)有信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)品，找到參考設(shè)計(jì)的儀器參數(shù)及前面控制界面，用虛擬儀器軟件完成相近大部分功能，并適當(dāng)說(shuō)明操作和設(shè)計(jì)思想。 輸入信號(hào)可用軟件模擬，或用函數(shù)發(fā)生。 要求完成的主要任務(wù)： 至少完成設(shè)計(jì)內(nèi)容中各部分基本內(nèi)容，可添加適當(dāng)相關(guān)內(nèi)容。 1） 用戶認(rèn)證入口。 2） 能運(yùn)用設(shè)計(jì)前面板中字體、顏色、修飾功能。 3） 載入指定公司圖標(biāo)圖片到前面板(信號(hào)發(fā)生器參考原形圖片)。 4） 設(shè)計(jì)中運(yùn)用彈出對(duì)話框操作至少2處。5） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)至少用到3種以上，（for循環(huán)，whil

10、e循環(huán)，公式節(jié)點(diǎn)，事件結(jié)構(gòu)，局部變量，全局變量等） 6） 最少完成3種信號(hào)的輸出。 7） VI層次結(jié)構(gòu)包含主程序子程序調(diào)用，子程序圖標(biāo)修改（非默認(rèn)形式即可） 論述說(shuō)明各環(huán)節(jié)分析及設(shè)計(jì)原理。28、簡(jiǎn)易計(jì)算器課程設(shè)計(jì)29、電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)30、基于LABVIEW的虛擬儀器溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)31、基于LABVIEW的虛擬儀器濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)32、基于labview的溫濕度測(cè)試33、基于LABVIEW的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)34、四位移位器仿真 要求：根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)的知識(shí)，按照下圖所示設(shè)計(jì)4位移位仿真器。主要內(nèi)容 掌握四位移位器原理 模擬四位移位器工作過(guò)程35、基于Labview的虛擬示波器設(shè)計(jì)36、二進(jìn)制振幅鍵控調(diào)制解調(diào)37、二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制解調(diào) 38、 二進(jìn)制頻移鍵控調(diào)制解調(diào)39、3-8譯碼器電路仿真40、8線-3線編碼器的仿真41、數(shù)字時(shí)鐘的仿真42、D觸發(fā)器實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì) 43、計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)的是中規(guī)模集成的4位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161，其除了具