基于labview的通信原理实验系统设计(附件)【字数：8363】
摘 要针对通信原理课程中基本概念抽象，学生难以理解和教学效果不理想等问题，本文提出利用LabVIEW图形化语言构建通信原理课程教学平台。该教学平台主要包括了奈奎斯特准则验证实验、AMI码仿真实验、2ASK调制实验、2FSK调制实验、AM调制实验五部分模块。通过LabVIEW软件仿真，学生可以直观、清晰地观察通信系统是如何具体实现的，输出波形和数据是如何产生的，有助于解决在纯理论教学中遇到的疑惑和不解，加深自身对通信原理课程知识的理解，加强对通信原理课程知识的运用。教师可以通过教学平台了解学生在学习中存在的不足，从而提升通信原理课程的教学效果。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 1
第二章 课题研究和实现方法 3
2.1 研究内容 3
2.2 研究步骤与设计思路 3
2.2.1 研究步骤 3
2.2.2 设计思路 3
2.2.3 系统总体设计设计流程图 4
第三章 软件设计 5
3.1 AM调制实验 5
3.2 奈奎斯特验证实验 6
3.3 2ASK实验 7
3.4 2FSK实验 10
3.5 AMI码实验 13
第四章 登陆界面设计 16
4.1 用户登陆界面 16
4.2 实验模块调用界面 18
结束语 20
致 谢 21
参考文献 22
附录 23
第一章 绪论
1.1 研究背景
通信技术的发展促进了人类社会的高速提升，社会对掌握通信技术人才的需求也随之提升，然而通信原理课程概念深奥且抽象、内容复杂且繁多，涉及的知识面十分宽广，所以通信原理的教学效果一直以来不太理想，教学质量很难提升。再加上如今的高校教学大多还是采用传统仪器搭建的实验箱，远远落后于飞速发展的通信技术的脚步，同时满足不了教育和社会对通信人才的需求。
为了解决传统仪器的种种弊端以及满足社会和教育对人才的需求，虚拟仪器就登上了历史的舞台。虚拟仪器能够减少科 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
研工作者和技术人员的开发时间以及降低厂家投入成本和维修费用，采用虚拟仪器搭建的通信原理课程教学平台能够帮助使用者清晰、直观地观察通信系统如何具体实现输出波形和数据如何产生，帮助使用者对通信系统的性能和功能进行更好地分析和把握，加深对通信技术的理解和对通信技术知识的运用。
1.2 研究意义
纯理论教学枯燥乏味，虽然传授了大量的知识，但长期会压抑学生的兴趣，不利于教学效果，因此在教育事业中理论教学和实验教学是相辅相成，缺一不可的。纯理论教学中学生往往是被动地接收知识，实验教学中学生是主动地学习和运用知识，学生通过实验能够充分发挥自身的创造力和想象力，实验的作用是理论教学不可以取代的。工科类专业例如电子信息工程，专业课程知识和概念深奥且抽象，内容复杂且繁多，涉及的知识面十分宽广，学生在学习过程中难免会遇到困惑和问题，会觉得学习这门课程很吃力，工科类专业课程与课程之间联系紧密，如果困惑和问题长期得不到解决，就会影响后续的学习效果，不利于学生自身的发展以及影响教学事业的发展，因此必须通过虚拟仪器构建的教学平台对这些存在困惑和不解的地方进行实验验证，通过对实验的验证，才能帮助学生牢固基础知识以及更加深刻地理解和掌握通信原理课程中的重点和难点，帮助学生加强将理论知识运用到实践中的能力，在实验中遇到的问题和困难得到解决后最终也会变成经验和财富帮助学生更好地面对充满机遇和挑战的未来。
电子信息工程技术是当今社会上新兴的支柱产业，通信技术是它的基础和一个重要分支，技术更新换代十分快，但是高校的通信原理课程教学却远远跟不上电子信息工程技术发展的脚步，没办法满足教育和社会对人才的需求。目前高校实验教学基本上采用的是传统仪器搭建的实验箱，实验箱陈旧且不能及时更新，功能固定且单一，只能做一些演示型和验证性实验，没办法完成功能的扩充和资源的共享，跟不上教育和技术的发展脚步。本文提出利用虚拟仪器构建的实验平台可以很好地克服传统仪器在实验教学中的种种劣势，计算机仿真技术发展和更新并不逊色于通信技术，用户可以根据自己的需求自定义虚拟仪器的功能，解决问题更加方便、灵活，支持资源共享，有利于用户更加深刻地理解通信技术，加强对通信技术理论知识的运用。
第二章 课题研究和实现方法
2.1 研究内容
本文提出利用LabVIEW图形化语言构建的通信原理实验平台采用了模块化的设计思想，将通信原理教学平台划分为奈奎斯特验证实验、AMI码仿真实验、ASK调制实验、2FSK调制实验、AM调制实验五个实验子模块。?其中奈奎斯特第一准则的验证实验和AM调制实验属于相对简单一点的实验，AMI码仿真实验、ASK调制实验、2FSK调制实验属于相对复杂一点的实验。?通过实验中产生的波形和数据，将通信原理课程中高度抽象、深奥的概念和知识形象生动地呈现出来，丰富教学方式，提升教学效果
为了使用者更加方便地使用教学平台，更直观、感性地学习和理解通信原理课程理论知识，本文设计了一个用户登陆界面和一个实验模块调用界面，用户登陆界面要求使用者输入正确的用户名和密码，在实验模块调用界面使用者可以通过点击下拉列表菜单选择在子面板中呈现的实验。
2.2 研究步骤与设计思路
2.2.1 研究步骤
1.查阅LabVIEW和通信原理的相关资料和文献，了解课题的背景。
2.熟悉LabVIEW开发环境，学习使用LabVIEW编程软件。
3.查阅通信原理课程，选取其中的五个实验作为教学平台的子模块。
4.在LabVIEW编程软件中对实验子模块的前面板进行设计。
5.在LabVIEW编程软件中对实验子模块的程序框图进行设计。
6.实验完成后对产生的实验结果、信号波形和数据进行分析。
2.2.2 设计思路
本课题的设计主要是基于LabVIEW来设计出一个通信原理的教学平台，教学平台分为AM调制实验，奈奎斯特验证实验，2ASK调制实验，2FSK调制实验，AMI实验五个子模块。AM调制实验的设计思路是利用载波和调制的幅度和频率作为输入参数，通过仿真信号和频谱测量，输出载波和调制的时域信号波形和频域信号波形。奈奎斯特验证实验的设计思路是利用码速率为1/Ts时，采用公式节点来代替奈奎斯特准则中的判断，移位，相加三种情况，最终得到五种波形验证实验结果。2ASK调制实验设计思路是先设计一个利用采样率，载频，采样点数和相位输入作为输入参数的载波子VI，然后设计一个利用采样率，输入序列和码速率作为输入参数的产生序列子VI,最终将载波和产生序列相乘便可以得到2ASK信号。2FSK调制实验的设计思路是设计4个子VI，两个“载波”子VI，“反转序列”子VI和“产生序列”子VI，两个载波子VI会产生两个不同频率的信号，将这两个信号分别与反转序列和产生序列先相乘后相加，最终得到2FSK的波形。AMI码实验的设计思路是利用代表输入的原消息代码的数组行通过索引与1比较，为1时通过判断整除判断1的个数，1的个数为偶数时输出（1,0），不为1时输出（0,0），因为输出的数据为二维数据，通过二维转一维将得到最后的数据和AMI的波形。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 1
第二章 课题研究和实现方法 3
2.1 研究内容 3
2.2 研究步骤与设计思路 3
2.2.1 研究步骤 3
2.2.2 设计思路 3
2.2.3 系统总体设计设计流程图 4
第三章 软件设计 5
3.1 AM调制实验 5
3.2 奈奎斯特验证实验 6
3.3 2ASK实验 7
3.4 2FSK实验 10
3.5 AMI码实验 13
第四章 登陆界面设计 16
4.1 用户登陆界面 16
4.2 实验模块调用界面 18
结束语 20
致 谢 21
参考文献 22
附录 23
第一章 绪论
1.1 研究背景
通信技术的发展促进了人类社会的高速提升，社会对掌握通信技术人才的需求也随之提升，然而通信原理课程概念深奥且抽象、内容复杂且繁多，涉及的知识面十分宽广，所以通信原理的教学效果一直以来不太理想，教学质量很难提升。再加上如今的高校教学大多还是采用传统仪器搭建的实验箱，远远落后于飞速发展的通信技术的脚步，同时满足不了教育和社会对通信人才的需求。
为了解决传统仪器的种种弊端以及满足社会和教育对人才的需求，虚拟仪器就登上了历史的舞台。虚拟仪器能够减少科 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
研工作者和技术人员的开发时间以及降低厂家投入成本和维修费用，采用虚拟仪器搭建的通信原理课程教学平台能够帮助使用者清晰、直观地观察通信系统如何具体实现输出波形和数据如何产生，帮助使用者对通信系统的性能和功能进行更好地分析和把握，加深对通信技术的理解和对通信技术知识的运用。
1.2 研究意义
纯理论教学枯燥乏味，虽然传授了大量的知识，但长期会压抑学生的兴趣，不利于教学效果，因此在教育事业中理论教学和实验教学是相辅相成，缺一不可的。纯理论教学中学生往往是被动地接收知识，实验教学中学生是主动地学习和运用知识，学生通过实验能够充分发挥自身的创造力和想象力，实验的作用是理论教学不可以取代的。工科类专业例如电子信息工程，专业课程知识和概念深奥且抽象，内容复杂且繁多，涉及的知识面十分宽广，学生在学习过程中难免会遇到困惑和问题，会觉得学习这门课程很吃力，工科类专业课程与课程之间联系紧密，如果困惑和问题长期得不到解决，就会影响后续的学习效果，不利于学生自身的发展以及影响教学事业的发展，因此必须通过虚拟仪器构建的教学平台对这些存在困惑和不解的地方进行实验验证，通过对实验的验证，才能帮助学生牢固基础知识以及更加深刻地理解和掌握通信原理课程中的重点和难点，帮助学生加强将理论知识运用到实践中的能力，在实验中遇到的问题和困难得到解决后最终也会变成经验和财富帮助学生更好地面对充满机遇和挑战的未来。
电子信息工程技术是当今社会上新兴的支柱产业，通信技术是它的基础和一个重要分支，技术更新换代十分快，但是高校的通信原理课程教学却远远跟不上电子信息工程技术发展的脚步，没办法满足教育和社会对人才的需求。目前高校实验教学基本上采用的是传统仪器搭建的实验箱，实验箱陈旧且不能及时更新，功能固定且单一，只能做一些演示型和验证性实验，没办法完成功能的扩充和资源的共享，跟不上教育和技术的发展脚步。本文提出利用虚拟仪器构建的实验平台可以很好地克服传统仪器在实验教学中的种种劣势，计算机仿真技术发展和更新并不逊色于通信技术，用户可以根据自己的需求自定义虚拟仪器的功能，解决问题更加方便、灵活，支持资源共享，有利于用户更加深刻地理解通信技术，加强对通信技术理论知识的运用。
第二章 课题研究和实现方法
2.1 研究内容
本文提出利用LabVIEW图形化语言构建的通信原理实验平台采用了模块化的设计思想，将通信原理教学平台划分为奈奎斯特验证实验、AMI码仿真实验、ASK调制实验、2FSK调制实验、AM调制实验五个实验子模块。?其中奈奎斯特第一准则的验证实验和AM调制实验属于相对简单一点的实验，AMI码仿真实验、ASK调制实验、2FSK调制实验属于相对复杂一点的实验。?通过实验中产生的波形和数据，将通信原理课程中高度抽象、深奥的概念和知识形象生动地呈现出来，丰富教学方式，提升教学效果
为了使用者更加方便地使用教学平台，更直观、感性地学习和理解通信原理课程理论知识，本文设计了一个用户登陆界面和一个实验模块调用界面，用户登陆界面要求使用者输入正确的用户名和密码，在实验模块调用界面使用者可以通过点击下拉列表菜单选择在子面板中呈现的实验。
2.2 研究步骤与设计思路
2.2.1 研究步骤
1.查阅LabVIEW和通信原理的相关资料和文献，了解课题的背景。
2.熟悉LabVIEW开发环境，学习使用LabVIEW编程软件。
3.查阅通信原理课程，选取其中的五个实验作为教学平台的子模块。
4.在LabVIEW编程软件中对实验子模块的前面板进行设计。
5.在LabVIEW编程软件中对实验子模块的程序框图进行设计。
6.实验完成后对产生的实验结果、信号波形和数据进行分析。
2.2.2 设计思路
本课题的设计主要是基于LabVIEW来设计出一个通信原理的教学平台，教学平台分为AM调制实验，奈奎斯特验证实验，2ASK调制实验，2FSK调制实验，AMI实验五个子模块。AM调制实验的设计思路是利用载波和调制的幅度和频率作为输入参数，通过仿真信号和频谱测量，输出载波和调制的时域信号波形和频域信号波形。奈奎斯特验证实验的设计思路是利用码速率为1/Ts时，采用公式节点来代替奈奎斯特准则中的判断，移位，相加三种情况，最终得到五种波形验证实验结果。2ASK调制实验设计思路是先设计一个利用采样率，载频，采样点数和相位输入作为输入参数的载波子VI，然后设计一个利用采样率，输入序列和码速率作为输入参数的产生序列子VI,最终将载波和产生序列相乘便可以得到2ASK信号。2FSK调制实验的设计思路是设计4个子VI，两个“载波”子VI，“反转序列”子VI和“产生序列”子VI，两个载波子VI会产生两个不同频率的信号，将这两个信号分别与反转序列和产生序列先相乘后相加，最终得到2FSK的波形。AMI码实验的设计思路是利用代表输入的原消息代码的数组行通过索引与1比较，为1时通过判断整除判断1的个数，1的个数为偶数时输出（1,0），不为1时输出（0,0），因为输出的数据为二维数据，通过二维转一维将得到最后的数据和AMI的波形。
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