labview信号与系统课程实验的设计designofexperimentandexperimentbased(附件)【
摘 要 摘 要随着电子计算机行业和测量技术的不断发展，信号处理技术也逐渐完善。在信号与系统课程中，随着学习的深入，经常会遇到概念抽象、理解难等问题，因此我们在这里构建基于LabVIEW的仿真实验教学软平台，实现信号的处理与分析，方便对课程的理解与学习。LabVIEW是一款图形化的编程语言，拥有着极为强大的数据库，为从事虚拟仪器设计的人员提供了一个优良的编程环境。本文通过采用 labVIEW软件完成信号与系统实验平台的设计，首先完成信号发生器的设计，使其能够产生三角波、正弦波、锯齿波、方波、公式波等，然后通过图形显示控件完成时域波形的显示，而后通过设计完成频谱的测量，其次是设计程序完成卷积的计算，最后是完成系统零极点的计算。通过设计该虚拟实验平台，来完成传统仪器进行的实验，希望能够使得课程实验完成的更轻松，和更容易理解。关键词虚拟仪器，LabVIEW，信号处理，图形化编程
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.1.1 虚拟仪器的原理及系统 1
1.1.2 虚拟仪器的发展背景与前景 1
1.1.3 虚拟仪器与LabVIEW 2
1.2 课题的研究背景和现状 3
1.2.1 研究背景 3
1.2.2 发展现状 4
1.3 课题研究意义 4
1.4 研究内容 4
第二章 LabVIEW软件的介绍 6
2.1 LabVIEW的优点 6
2.2 LabVIEW 的发展历史 6
2.3 LabVIEW的语言——G语言 6
2.4 LabVIEW的特点 7
2.5 LabVIEW的使用 7
第三章 系统介绍及总体设计方案 11
3.1 实验准备 11
3.1.1 软件安装 11
3.2 设计思路 11
3.2.1 实验平台结构的设计 11
3.2.2 设计达标要 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
求 12
3.3 函数发生器 12
3.3.1 函数信号发生器的工作原理 12
3.3.2 函数发生器程序框图设计与仿真 13
第四章 基于LabVIEW的信号与系统实验平台设计 15
4.1 函数卷积的计算 15
4.1.1 卷积的来历 15
4.1.2 卷积的定义 15
4.1.3 卷积定理 16
4.1.4 卷积的性质 18
4.1.5 卷积计算程序框图设计与仿真 18
4.2 频谱的检测 20
4.2.1 频谱与功率谱 20
4.2.2 信号功率谱和频谱的区别与联系 21
4.2.3 频谱检测的程序框图设计与仿真结果 22
4.3 系统零极点的检测 24
4.3.1 系统函数与传递函数 24
4.3.2 系统函数与传递函数的极点和零点 25
4.3.3 系统函数和系统传递函数的差别 27
4.3.4 系统零极点的仿真结果与程序框图 27
4.4本章小结 29
结语 31
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1 课题背景
当前，在大学的理工科专业中，许多的实验仍采用笨重的硬件实验设备进行，其过程繁杂，且需要花费大量金钱去购买设备的。科学技术的日新月异带动了虚拟仪器技术的快速发展，也为把虚拟仪器的优点发挥在实验教学中奠定了基础。与现在流行的实验方式相比教，使用虚拟实验平台进行实验更加节省资源、提高效率。因此，以信号与系统虚拟实验平台的开发为例，来说明虚拟仪器在实验教学中的优越性。
1.1.1 虚拟仪器的原理及系统
自然学科的快速发展，带动了电子技术的进步，而电子测量技术与电子技术紧密相连。从最开始的传统仪表、数字化仪表到现在的智能仪表还有虚拟仪器[1]。自然学科的巨大进步给电子测量带来了巨大的变化。
虚拟仪器技术综合运用到了数字信号处理技术、计算机技术软件工程技术还有标线总线技术，代表了自动测试系统还有测量仪器的未来方向[2]。采用虚拟仪器构建的测试仪器，可维护性强，开发效率高，测试精度，可靠性和稳定性能够得到充分保证[3]。利用虚拟仪器进行电子测量，方便操作，设备的跟新和功能之间的转换也比较容易。因此，虚拟仪器会更加普遍的应用到设备仪器故障检测和生产控制当中[4]。
现代化电子测量技术和电子测试仪器是计算机技术和多种基础学科相互紧密结合的产物[5]。随着计算机技术、微电子技术、网络技术和软件技术的不断发展，并且新的测试方法、测试领域、测试理论以及新的电子测量仪器的出现，电子测量仪器在功能和作用方面发生了质的飞越，电子测量技术在许多方面突破传统概念，得到很大的创新发展[6] 。
1.1.2 虚拟仪器的发展背景与前景
虚拟仪器(VirtualInstrument,简称VI)是新一类的电子仪器，VI利用电子测量技术与计算机技术，并把它们紧密的结合在一起，利用科学技术的进步来带动自己大进步，因此VI有巨大的发展空间。随着人们需求的不断提高，那么电子测量仪器要不断更新扩展功能与性能的要求也就提上了日程，而VI要比传统电子仪器更易更新换代，能够方便的更新功能和提升性能，且其更加实惠，可操作。
所以，随着科学技术的提升，VI的发展速度是非常惊人的。VI以电脑为基础可以通过一些硬件设备把待处理的信号采集到电脑上来，常用的的设备有数据采集卡，VXI卡等。然后通过软件对信号进行分析处理及显示等，完成多台传统测量仪的功能。
在上个世纪八十年代末，诞生了一个新型的仪器概念——虚拟仪器。当人们在生活中使用了越来越多的电子技术、计算机技术和网络技术时，那就显示了其在生活中的重要性和必要性，这也就极大地促进了这些技术的高速发展与普及。而这些技术的普及也惠及了发展相对缓慢的电子测量和仪器技术，从而促进了虚拟仪器的产生。虚拟仪器是一种新型的，具有强大潜力的仪器，因为它把计算机技术和仪器技术结合在了一起，使其具有计算机技术的普遍性，可塑性和仪器技术的测试性能和精准性。从两方面来看计算机在虚拟仪器中处于核心地位，从结构上来说，利用个人电脑和对应的硬件设施，在辅以专门的开发软件，个人计算机就具有普通测量仪器的功能，又拥有了实时采集及处理等普通仪器所没有的功能。在使用上来说，虚拟仪器具有图形化环境，可以创建一个易懂的界面，而使用者也可以通过这个界面轻松来控制操作，完成对被测试量的采集、分析、判断、显示、存储及数据生成[7]，而虚拟仪器的图形化环境则是来自于计算机。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.1.1 虚拟仪器的原理及系统 1
1.1.2 虚拟仪器的发展背景与前景 1
1.1.3 虚拟仪器与LabVIEW 2
1.2 课题的研究背景和现状 3
1.2.1 研究背景 3
1.2.2 发展现状 4
1.3 课题研究意义 4
1.4 研究内容 4
第二章 LabVIEW软件的介绍 6
2.1 LabVIEW的优点 6
2.2 LabVIEW 的发展历史 6
2.3 LabVIEW的语言——G语言 6
2.4 LabVIEW的特点 7
2.5 LabVIEW的使用 7
第三章 系统介绍及总体设计方案 11
3.1 实验准备 11
3.1.1 软件安装 11
3.2 设计思路 11
3.2.1 实验平台结构的设计 11
3.2.2 设计达标要 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
求 12
3.3 函数发生器 12
3.3.1 函数信号发生器的工作原理 12
3.3.2 函数发生器程序框图设计与仿真 13
第四章 基于LabVIEW的信号与系统实验平台设计 15
4.1 函数卷积的计算 15
4.1.1 卷积的来历 15
4.1.2 卷积的定义 15
4.1.3 卷积定理 16
4.1.4 卷积的性质 18
4.1.5 卷积计算程序框图设计与仿真 18
4.2 频谱的检测 20
4.2.1 频谱与功率谱 20
4.2.2 信号功率谱和频谱的区别与联系 21
4.2.3 频谱检测的程序框图设计与仿真结果 22
4.3 系统零极点的检测 24
4.3.1 系统函数与传递函数 24
4.3.2 系统函数与传递函数的极点和零点 25
4.3.3 系统函数和系统传递函数的差别 27
4.3.4 系统零极点的仿真结果与程序框图 27
4.4本章小结 29
结语 31
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1 课题背景
当前，在大学的理工科专业中，许多的实验仍采用笨重的硬件实验设备进行，其过程繁杂，且需要花费大量金钱去购买设备的。科学技术的日新月异带动了虚拟仪器技术的快速发展，也为把虚拟仪器的优点发挥在实验教学中奠定了基础。与现在流行的实验方式相比教，使用虚拟实验平台进行实验更加节省资源、提高效率。因此，以信号与系统虚拟实验平台的开发为例，来说明虚拟仪器在实验教学中的优越性。
1.1.1 虚拟仪器的原理及系统
自然学科的快速发展，带动了电子技术的进步，而电子测量技术与电子技术紧密相连。从最开始的传统仪表、数字化仪表到现在的智能仪表还有虚拟仪器[1]。自然学科的巨大进步给电子测量带来了巨大的变化。
虚拟仪器技术综合运用到了数字信号处理技术、计算机技术软件工程技术还有标线总线技术，代表了自动测试系统还有测量仪器的未来方向[2]。采用虚拟仪器构建的测试仪器，可维护性强，开发效率高，测试精度，可靠性和稳定性能够得到充分保证[3]。利用虚拟仪器进行电子测量，方便操作，设备的跟新和功能之间的转换也比较容易。因此，虚拟仪器会更加普遍的应用到设备仪器故障检测和生产控制当中[4]。
现代化电子测量技术和电子测试仪器是计算机技术和多种基础学科相互紧密结合的产物[5]。随着计算机技术、微电子技术、网络技术和软件技术的不断发展，并且新的测试方法、测试领域、测试理论以及新的电子测量仪器的出现，电子测量仪器在功能和作用方面发生了质的飞越，电子测量技术在许多方面突破传统概念，得到很大的创新发展[6] 。
1.1.2 虚拟仪器的发展背景与前景
虚拟仪器(VirtualInstrument,简称VI)是新一类的电子仪器，VI利用电子测量技术与计算机技术，并把它们紧密的结合在一起，利用科学技术的进步来带动自己大进步，因此VI有巨大的发展空间。随着人们需求的不断提高，那么电子测量仪器要不断更新扩展功能与性能的要求也就提上了日程，而VI要比传统电子仪器更易更新换代，能够方便的更新功能和提升性能，且其更加实惠，可操作。
所以，随着科学技术的提升，VI的发展速度是非常惊人的。VI以电脑为基础可以通过一些硬件设备把待处理的信号采集到电脑上来，常用的的设备有数据采集卡，VXI卡等。然后通过软件对信号进行分析处理及显示等，完成多台传统测量仪的功能。
在上个世纪八十年代末，诞生了一个新型的仪器概念——虚拟仪器。当人们在生活中使用了越来越多的电子技术、计算机技术和网络技术时，那就显示了其在生活中的重要性和必要性，这也就极大地促进了这些技术的高速发展与普及。而这些技术的普及也惠及了发展相对缓慢的电子测量和仪器技术，从而促进了虚拟仪器的产生。虚拟仪器是一种新型的，具有强大潜力的仪器，因为它把计算机技术和仪器技术结合在了一起，使其具有计算机技术的普遍性，可塑性和仪器技术的测试性能和精准性。从两方面来看计算机在虚拟仪器中处于核心地位，从结构上来说，利用个人电脑和对应的硬件设施，在辅以专门的开发软件，个人计算机就具有普通测量仪器的功能，又拥有了实时采集及处理等普通仪器所没有的功能。在使用上来说，虚拟仪器具有图形化环境，可以创建一个易懂的界面，而使用者也可以通过这个界面轻松来控制操作，完成对被测试量的采集、分析、判断、显示、存储及数据生成[7]，而虚拟仪器的图形化环境则是来自于计算机。
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