1、沈阳理工大学课程设计专用纸1引言随着现代工业的法展，当我们困惑于基于文本模式的编程语言，陷入函数，数组，指针，表达式。乃至对象，封装，等枯燥的概念和代码时，我们迫切需要一种代码直观，层次清晰，简单易用却不失功能强大的语言，G 语言就是这样一种语言， ，而 labview 则是 G 语言的杰出代表， labview 基于 G 语言的基本特征，它用图标和框图产生块状程序，这使得硬件工程师，现场工程技术人员及测试技术人员来说，编程就像设计电路图一样容易，因此，硬件工程师，现场工程技术人员及测试人员学习 labview 可以驾轻就熟，在很短的时间内就能够学会并应用 labview，所以，labview
2、 得到了广泛的应用。沈阳理工大学课程设计专用纸22 虚拟仪器开发软件 LabVIEW8.2入门2.1 LabVIEW8.2介绍LabVIEW 是美国 National Instrument Corporation 公司研制的图形编程虚拟仪器系统。主要包括数据采集、控制、数据分、数据表示等功能，它提供一种新颖的编程方法，即以图形方式组装软件模块，生成专用仪器。LabVIEW 由面板、流程方框图、图标/连接器组成，其中面板是用户界面，流程方框图是虚拟仪器源代码，图标/连接器是调用接口(Calling Interface)。流程方框图包括输入/输出（I/O）部件、计算部件和子 VI 部件，它们用图标
3、和数据流的连线表示； I/O 部件直接与数据采集板、GPIB 板、或其他外部物理仪器通信；计算部件完成数学或其他运算与操作；子 VI 部件调用其他虚拟仪器。2.2 习题设计2.1 写一个类似于左图的正弦波发生器，要求频率和幅度可调图 21 习题 2.1 前面板图图 21 习题 2.1 程序图3.1 编写一个 VI 求三个数的平均值，要求对三个输入控件等间隔并右对齐，对沈阳理工大学课程设计专用纸3应的程序框图控件对象也要求如此对齐。添加注释分别用普通方式和高亮方式运行程序，体会数据流向。单步执行一遍图 22 习题 3.1 前面板图图 22 习题 3.1 程序图4.1 写一个 VI 判断两个数的大
4、小，当 AB 时，指示灯亮沈阳理工大学课程设计专用纸4图 23 习题 4.1 前面板图图 23 习题 4.1 程序图4.2. 写一个 VI 获取当前系统时间，并将其转换为字符串和浮点数图 24 习题 4.1 前面板图沈阳理工大学课程设计专用纸5图 24 习题 4. 程序图4.3.温度检测器，当温度超过报警上限时，报警器开启，报警灯点亮，温随机数发生器产生度值可由。图 25 习题 4.2 前面板图沈阳理工大学课程设计专用纸6图 25 习题 4.2 程序图4.4 给定任意的的 X，求 的值。5cosxye图 25 习题 4.4 前面板图图 25 习题 4.4 程序图沈阳理工大学课程设计专用纸75.
5、1 利用顺序结构和 timing 面板上的 tick count VI，计算 for 循环产生一个长度为 20000 点的随机波形所需的时间。图 26 习题 5.1 前面板图图 26 习题 5.1 程序图5.2. 温度检测器，当温度超过报警上限时，报警器开启，报警灯点亮，温随机数发生器产生度值，并且由一个 While 循环和定时器，实现连续的温度采集监测。沈阳理工大学课程设计专用纸8图 27 习题 5.2 前面板图图 27 习题 5.2 程序图5.3.计算 学生三门课（语文，数学，英语）的平均分，并根据平均分划分成绩等级。要求输出等级 A,B,C,D,E。90 分以上为 A，8089 为 B，
6、7079 为C，60 69 为 D，60 分以下为 E。沈阳理工大学课程设计专用纸9图 28 习题 5.3 前面板图图 28 习题 5.3 程序图6.1 温度检测器，当温度超过报警上限时，报警器开启，报警灯点亮，温随机数发生器产生度值，并且由一个 While 循环和定时器，实现连续的温度采集监测连续温度采集监测添加报警信息，报警发生时输出报警信息，例如“温度超限！当前温度 78.23” ，正常情况下输出空字符串。沈阳理工大学课程设计专用纸10图 29 习题 6.1 前面板图图 29 习题 6.1 程序图6.2 将字符串和数值换成一个新的输出字符串，输出地字符串是一个 GPIB 命令字符串，他可
7、以用来与串口进行通信。沈阳理工大学课程设计专用纸11图 210 习题 6.2 前面板图图 210 习题 6.2 程序图6.3 用 for 循环创建一个数组，并用图形显示出数组。图 211 习题 6.3 前面板图沈阳理工大学课程设计专用纸12图 211 习题 6.3 程序图6.4. 利用簇模拟汽车控制，控制面板可以对显示面板中的参量进行控制。油门控制转速，转速油门*100，档位控制时速,时速档位*40，油量随 VI 运行时间减少。图 212 习题 6.4 前面板图沈阳理工大学课程设计专用纸13图 212 习题 6.4 程序图7.1. 利用随机数发生器仿真一个 0 到 5V 的采样信号，每 200
8、ms 采一个点，利用实时趋势曲线实时显示采样结果。图 213 习题 7.1 前面板图沈阳理工大学课程设计专用纸14图 213 习题 7.1 程序图7.2 利用随机数发生器仿真一个 0 到 5V 的采样信号，每 200ms 采一个点，利用实时趋势曲线实时显示采样结果。增加 1 路电压信号采集，此路电压信号的范围为 5 到 10V。图 214 习题 7.2 前面板图沈阳理工大学课程设计专用纸15图 214 习题 7.2 程序图7.3 利用随机数发生器仿真一个 0 到 5V 的采样信号，每 200ms 采一个点，共采集 50 个点，采集完后一次性显示在 Waveform Graph 上。图 215
9、习题 7.3 前面板图沈阳理工大学课程设计专用纸16图 215 习题 7.3 程序图7.4. 利用随机数发生器仿真一个 0 到 5V 的采样信号，每 200ms 采一个点，共采集 50 个点，采集完后一次性显示在 Waveform Graph 上。再增加 1 路电压信号采集，此路电压信号的范围为 5 到 10V，采样间隔是 50ms，共采 100 个点。采样完成后，将两路采样信号显示在同一个 Waveform Graph 中。图 216 习题 7.4 前面板图沈阳理工大学课程设计专用纸17图 216 习题 7.4 程序图3 利用 Labview进行拉普拉斯 S域分析法求解零状态响应3.1 基本
10、原理 在连续时间系统的时域分析中，我们已经学到并熟悉了几种求解零状态响应的方法，常用的有经典法和卷积法，但是在实际计算中都会有许多不便，而在这一章拉氏变换中 S=+JW，讲述了关于拉氏的定义性质及其应用，其中重要的一个应用就是将时域激励信号和单位冲激响应的拉氏变换，最后求得零状态响应的拉氏变换，再做反变换就可以求得时域信号的响应，其过程要比时域求解的方法简便，具体过程如下：此例中给定激励 其拉氏变换 。并且给定系统方程是()et()1/Esa可求得对应的这是根据公式求出是响应的拉氏变换再做拉斯变换就可求得时域响应沈阳理工大学课程设计专用纸18用此方法求解的好处是避免了复杂的计算，在 S 域中直
11、接相乘比卷积发也是简单得多，拉氏变换的计算量也更小计算过程简单如下：先求出 H(S)的两个极点（这里对应二阶方程来说）与激励的拉氏变换 E(S)相乘写为最后用展开法求得三个未知系数后，求得的系数和极点带入即可。3.2拉普拉斯 S域分析法求解零状态响应的过程编程及实现前面板沈阳理工大学课程设计专用纸19程序框图沈阳理工大学课程设计专用纸20沈阳理工大学课程设计专用纸213.3运行结果及分析3.3.1 运行结果沈阳理工大学课程设计专用纸223.3.2 分析对微分方程的系数和激励系数进行修改，设置为使微分方程的根，两重根和虚根三种情况，观察波形。沈阳理工大学课程设计专用纸234总结本课题在连续时间系
12、统时域分析中，有几种求解零状态响应的方法，但是常用的经典法和卷积法在实际计算中会有许多不便，在此用拉氏变换中 S=+JW的定义及其性质的应用，其中最重要的一个就是将时域激励信号和单位冲激响应做拉氏变换，最后求得零状态响应的拉氏变换，再做反变换就可求得时域信号的响应，此方法相比经典法和卷积法更加方便.。沈阳理工大学课程设计专用纸24参考文献1 王华奎。数字信号处理，北京：高等教育出版社，20102 石博强.labview6.1 编程技术实用教程. 北京：中国铁道出版社，20023 杨乐平.labview 高级程序设计，北京：清华大学出版社，20034 侯国屏.LabVIEW 7.1 编程与虚拟仪器设计,北京：清华大学出版社 , 20055 杨万里。信号与系统，北京：高等教育出版社，2008
