基于LabVIEW技術(shù)的模擬電路實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)精選文檔摘要對(duì)其各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，然后利用信號(hào)選擇器選擇所要輸入的信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)程序的處理之后在前面板上顯示積分微分前后的變化，在波形圖中顯示輸入輸出信號(hào)的波形，觀察虛擬積分微分器的結(jié)果，得出結(jié)果與理論分析的結(jié)論是一致的。設(shè)計(jì)的積分微分器能對(duì)正弦波、方波、三角波等波形進(jìn)行正確顯示和積分微分處TheDesignofAnalogCircuitExperimeBasedonLabVIEWABSTRACT課，實(shí)驗(yàn)中常用的傳統(tǒng)儀器包括:數(shù)字萬(wàn)用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、示波器、直流穩(wěn)壓電源等。很多專業(yè)性實(shí)驗(yàn)還需要一些特殊儀器，比如波特儀、直流電橋、邏往往由于學(xué)生緊張,儀器較多，結(jié)果學(xué)生經(jīng)常忙于調(diào)節(jié)儀器而沒(méi)有太多時(shí)間專注于對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的效果并不理想,也不利于學(xué)生握傳統(tǒng)儀器,在這種基礎(chǔ)之上接觸并學(xué)習(xí)虛擬儀器，并將虛擬儀器運(yùn)用到電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中,就可以減少對(duì)儀器問(wèn)題的困惑,而使我們分析及解決問(wèn)題能力得以提升,并且可以早點(diǎn)通過(guò)使用虛擬儀器提前與專業(yè)接觸,更有利于與后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)積分微分器的實(shí)質(zhì)是對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，傳統(tǒng)的積分微分器的設(shè)計(jì)是用窗口函數(shù)將理想積分微分器的脈沖響應(yīng)截?cái)鄟?lái)實(shí)現(xiàn)的，不同的窗口函數(shù)以及不同的窗口寬度對(duì)設(shè)計(jì)的積分微分器都有較大的影響。對(duì)于虛擬儀器來(lái)說(shuō)，則具有豐富的函具有十分重要的實(shí)際意義。本文要求結(jié)合虛擬儀器技術(shù)和軟件編程技術(shù)完成設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)虛擬積分微本文文章的主要安排：第二章：虛擬儀器的發(fā)展史和概念，以及圖形化編程語(yǔ)言LabVIEW軟件的基本第三章：積分微分器的介紹，比如積分微分運(yùn)算、原理及其應(yīng)用等。第四章：本文的關(guān)鍵部分，即對(duì)虛擬儀器VI的設(shè)計(jì)和積分微分器的設(shè)計(jì)，主要的虛擬積分微分器運(yùn)行可靠。第五章：論文總結(jié)。2虛擬儀器簡(jiǎn)介虛擬儀器是上世紀(jì)90年代初期出現(xiàn)的一種新型儀器，是現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)。虛擬儀器由計(jì)算機(jī)、軟件、模塊式硬件組成，這些軟硬件組合并它配置后模擬了傳統(tǒng)的硬件儀器功能。虛擬儀器也稱為L(zhǎng)abVIEW程序。由于其功能是由用戶軟件定義的，所以虛擬儀器功能非常靈活、強(qiáng)大而又經(jīng)濟(jì)。因此，虛擬儀器代表了當(dāng)前測(cè)試儀器發(fā)張的方向之一，使人類的測(cè)試技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。傳統(tǒng)儀器的功能，又區(qū)別于其他系統(tǒng)儀器，它能充分發(fā)揮利用計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)也稱之為L(zhǎng)abVIEW程序。由于其功能是由用戶軟件定義的，所以虛擬儀器功能非常靈活、強(qiáng)大而又經(jīng)濟(jì)。虛擬儀器是指通過(guò)應(yīng)用程序把計(jì)算機(jī)的功能模塊和儀器硬件部分結(jié)合在一起，用戶通過(guò)虛擬前面板來(lái)操作計(jì)算機(jī)從而完成對(duì)信號(hào)的采VXI虛擬儀器是現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)的基本組成部分，虛擬儀器的發(fā)展主要經(jīng)歷了五個(gè)重要微電子技術(shù)的微處理器的出現(xiàn)，使虛擬儀器進(jìn)入了以微處理器為基礎(chǔ)的時(shí)虛擬儀器出現(xiàn)在上世紀(jì)90年代，它是一種新型儀器，它具有超越性，它將以前由硬件完成的信號(hào)處理工作交由計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行處理完成，從而使儀器的硬儀器概念的重大突破，是儀器領(lǐng)域的一次新的改革。因此，虛擬儀器代表了當(dāng)前我國(guó)基本還處于傳統(tǒng)儀器跟計(jì)算機(jī)儀器分離的狀態(tài)，結(jié)合我國(guó)的基本情況，塊領(lǐng)域站住腳。發(fā)展基于計(jì)算機(jī)的插卡式硬件模塊為主的測(cè)控技術(shù)，發(fā)展以圖形虛擬儀器不僅能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的各種功能，而且還具有傳統(tǒng)儀器無(wú)法比擬的圖形化編程語(yǔ)言bEW表2-1虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的區(qū)別L標(biāo)。簡(jiǎn)單的說(shuō)，前面板就是一個(gè)窗口，用戶通過(guò)控件可以讓用戶輸入數(shù)值，向VI的框圖提供數(shù)據(jù)。指示器顯示由程序產(chǎn)生的輸出信息。用戶可以使用鼠標(biāo)和鍵盤(pán)進(jìn)入輸入，然后在屏幕上觀3積分微分器介紹積分電路可以完成對(duì)輸入電壓的積分運(yùn)算，即其輸出電壓與輸入電壓成正c11EI.（3-2）積分微分器的設(shè)計(jì)方法首先要利用Matlab對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行理論數(shù)值仿真，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)字保密系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)主要是利用Matlab中的DSPBuilder工具箱。在該設(shè)計(jì)過(guò)程中，用到加法器、乘法器、減法器、放大器、延時(shí)器、數(shù)據(jù)選擇器、積分器、階躍脈沖信號(hào)發(fā)生器、微分器等。該方法設(shè)計(jì)出的積分微分器主要應(yīng)用于置，然后在波形顯示控件中會(huì)分別顯示信號(hào)積分微分前后波形的變化。在信號(hào)顯微分器在迅速精確地獲取被跟蹤目標(biāo)的速度和加速度對(duì)于一些系統(tǒng)是至關(guān)重要的，如防御系統(tǒng)中的導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)。在大多數(shù)情況下，采用差分方法來(lái)近似的估計(jì)信號(hào)的導(dǎo)數(shù)。通常情況下，由于噪聲存在于幾乎所有的信號(hào)中，通過(guò)這種方法不能正確地估計(jì)出信號(hào)的導(dǎo)數(shù)。卡爾曼濾波器可以被用來(lái)抑制擾動(dòng)，同時(shí)求取信號(hào)的導(dǎo)數(shù)，然而，需要有對(duì)象的模型，這限制了信號(hào)的通用性，需要對(duì)被跟蹤目標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)的了解，采用不基于對(duì)象模型的信號(hào)導(dǎo)數(shù)求取方法，設(shè)計(jì)各種適合在汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋通道上設(shè)置微分器，來(lái)加快調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反應(yīng)速度、提高前汽輪發(fā)電機(jī)組的容量越來(lái)越大，轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)相對(duì)減小，甩負(fù)荷后的最高飛升轉(zhuǎn)速提高，對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，為避免甩負(fù)荷后的最高飛升轉(zhuǎn)速超過(guò)極限值，往往在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速反饋通道上設(shè)置微分器，來(lái)增寬頻帶，加快調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反應(yīng)速度在功頻電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，在轉(zhuǎn)速反饋通道中設(shè)置微分器，以獲取角加速度信號(hào)來(lái)克服“反調(diào)”現(xiàn)象門(mén)；為抑制電力系統(tǒng)的低頻振蕩，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在轉(zhuǎn)速反饋通道上并聯(lián)二階超前網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)補(bǔ)償調(diào)速器和汽輪機(jī)的相角滯后，提供正值阻尼力矩，這一環(huán)節(jié)亦具有微分器的作用。微分器能夠提高系統(tǒng)的高頻增益，雖然在應(yīng)用中常以實(shí)際微分來(lái)代管理想微分環(huán)節(jié)，但對(duì)高頻（3）智能積分器在穩(wěn)態(tài)誤差中的應(yīng)用量的積分器的方法。這種方法由于積分器的相位滯后特性，在暫態(tài)過(guò)程中積累了統(tǒng)僅僅記憶保留有效的誤差信息，從本質(zhì)上消除了積分作用對(duì)暫態(tài)響應(yīng)的不利影4模擬電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)模擬電路是指處理模擬信號(hào)的電子電路，其中模擬信號(hào)是指時(shí)間跟幅度都連續(xù)的信號(hào)（連續(xù)的含義是在某一取值范圍內(nèi)可以取無(wú)窮多個(gè)數(shù)值）。模擬信號(hào)中當(dāng)圖像信息和聲音信息發(fā)生改變時(shí)，信號(hào)的波形也會(huì)改變，即模擬信號(hào)待傳播的信息包含在波形之中（信息變化規(guī)律直接反映在模擬信號(hào)的幅度、頻率、相位的變化上）。本設(shè)計(jì)中將通過(guò)對(duì)信號(hào)發(fā)生器及積分微分器的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬電路板開(kāi)發(fā)窗口使用工具模塊中的相應(yīng)工具，從控制面板中取出和放置好所需要的軟件，進(jìn)行控件屬性參數(shù)設(shè)置，標(biāo)貼文字說(shuō)明標(biāo)簽。前面板是模仿實(shí)際儀器的面板，通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤(pán)為控制對(duì)象輸入數(shù)據(jù)，然后在計(jì)算機(jī)屏窗口，放置節(jié)點(diǎn)、圖框，并創(chuàng)建前面板控件，在流程圖編輯窗口使用工具模板中相應(yīng)工具，從Functions模板中取用并放置好所需要的圖標(biāo)，它們是流程圖中的“節(jié)點(diǎn)”、“圖框”。Execution"按鈕，觀察數(shù)據(jù)流中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)值。信號(hào)發(fā)生器是指產(chǎn)生所需參數(shù)的電測(cè)信號(hào)的儀器。按信號(hào)波形可分為正弦信號(hào)、函數(shù)信號(hào)、脈沖信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)等四大類。信號(hào)發(fā)生器又稱為信號(hào)源或者振蕩器，在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。各種波形曲線均可以用三角函基本信號(hào)發(fā)生器是用來(lái)產(chǎn)生各種常用的信號(hào)波形，包括正弦信號(hào)號(hào)、方波信號(hào)、三角波信號(hào)、鋸齒波信號(hào)等。用到的函圖4-1基本信號(hào)發(fā)生器前面板圖圖4-2基本信號(hào)發(fā)生器流程圖模擬信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)位等參數(shù)放在一個(gè)簇來(lái)完成，模擬信號(hào)波形用W變信號(hào)的參數(shù)可以得到不同的波形。模擬信號(hào)發(fā)生器的前面板和流程圖4-3模擬信號(hào)發(fā)生器前面板圖圖4-4模擬信號(hào)發(fā)生器流程圖號(hào)類型可以選擇波形的類型（如正弦波、方波、三角波或鋸齒波），可以通過(guò)前面板上的按鈕（幅值、頻率、相位和偏移量號(hào)生成和函數(shù)處理經(jīng)過(guò)必要的連接放入一個(gè)Whlie循環(huán)結(jié)構(gòu)中就構(gòu)成了積分微分積分微分器流程設(shè)計(jì)NY圖4-5積分微分器流程圖積分微分器前面板的實(shí)現(xiàn)然后向執(zhí)行程序輸入數(shù)據(jù)。前面板用于設(shè)置輸入數(shù)值和成對(duì)信號(hào)的選擇和各種參數(shù)的設(shè)定。如頻率、幅值、相位、偏移量等。如果微分處理后的波形圖與理論不符合，可以通過(guò)信號(hào)重置積分微分器流程圖設(shè)計(jì)設(shè)置一個(gè)延時(shí)器，就完成了積分微分器的基本流程了。積分微分器積分微分器的調(diào)試過(guò)程及其結(jié)果積分電路是一種應(yīng)用比較廣泛的模擬信號(hào)運(yùn)算電路。它是組成模擬計(jì)算機(jī)的基本單元。積分電路是控制和測(cè)量系統(tǒng)中學(xué)用的重要單元，利用其充放電過(guò)程可現(xiàn)出不同的輸出特性：積分電路能將輸入的矩形波換波形的作用，也就是說(shuō)能把一個(gè)方波變成三角波，分電路表現(xiàn)為充電與放電交替進(jìn)行的狀態(tài)，對(duì)外表現(xiàn)移相的作用，也就是能把正弦波變成余弦波。若輸入輸出波形將滯后90度，成為余弦波。當(dāng)輸入信當(dāng)按下信號(hào)選擇器按鈕選擇正弦波的布爾按鈕選擇為假之后，并對(duì)輸入波形參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置延時(shí)為，幅值為10，頻率為50，相位為20，偏移量為0時(shí)，然后進(jìn)行微分流程，波形在前面板顯示，結(jié)果如下圖所示：（1）正弦波積分微分結(jié)果圖4-11正弦波積分微分波形圖變化波形之后，選擇方波運(yùn)行，結(jié)果如下圖所示：根據(jù)前邊對(duì)輸入波形的積分和微分處理之后的波形圖可以看出，本設(shè)計(jì)的虛擬積分微分器確實(shí)具有對(duì)輸入信號(hào)積分微分的作用，例如，正弦波微分變?yōu)橛嘞也ǎ讲ǚe分之后變?yōu)槿遣ǖ取?shí)驗(yàn)結(jié)果跟理論互相一致，說(shuō)明設(shè)計(jì)正確，從設(shè)計(jì)過(guò)程及其操作中可以發(fā)現(xiàn)，這種操作確實(shí)比較簡(jiǎn)捷，波形圖觀察起來(lái)特別直觀，分析過(guò)程也同樣容易，所以，研究基于LabVIEW的積分微分器的設(shè)計(jì)還是5結(jié)論與展望虛擬儀器是一種新型儀器，虛擬儀器的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)儀器的概念，它的出現(xiàn)可以說(shuō)是儀器領(lǐng)域的一次巨大的突破。虛擬儀器不僅簡(jiǎn)化了儀器的結(jié)果，而且使儀器測(cè)量簡(jiǎn)單化。信號(hào)發(fā)生器和積分微分器是兩種對(duì)信號(hào)處理的基本儀器，本文研究的信號(hào)發(fā)生器和虛擬積分微分器不僅具有積分微分器的作用，而且還使得虛擬儀器在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出其突出的優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)的儀器相比較，虛擬儀器具有突出的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)在：雖然設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的要求，但是由于本人能力有限，設(shè)計(jì)中還存在或多或少的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：（1）設(shè)計(jì)中對(duì)輸入信號(hào)的選擇，只選擇典型信號(hào)，而沒(méi)有對(duì)任意信號(hào)進(jìn)行處（2）影響積分微分過(guò)程的參數(shù)應(yīng)該不止文中提到的，因此所得結(jié)果不是很精確。（3）積分微分器的用途較少，還需要進(jìn)一步了解和掌握。參考文獻(xiàn)[1]劉君華.基于LabVIEW的模擬儀器設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社,2003：107.[2]柴慧霞,程珩,薛松.虛擬儀器淺析[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā),2008,54（4172-173.[3]JefferyTravis,Jim大學(xué)實(shí)用教程[M].北京：電子工業(yè)出版社,2008:26-31.[4]楊樂(lè)平,李海濤,肖相生.LabVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2001:102.[5]江曉安，董秀峰.模擬電子技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2008:176-178.[6]王群,龐晶等.基于DSPbuilder數(shù)字