基于LABVIEW的虚拟信号分析系统设计与开发

Q260046902专业做论文中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）题目：基于LABVIEW的虚拟信号分析系统设计与开发学习中心：重庆信息工程专修学院奥鹏学习中心年级专业：0409级电气工程及自动化学生姓名：姜和峰学号：0451480146指导教师：韩亚军职称：讲师导师单位：重庆信息工程专修学院中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成时间：2008年5月15日Q260046902专业做论文中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）任务书发给学员姜和峰1．设计(论文)题目：基于LabVIEW的虚拟信号分析系统设计与开发2．学生完成设计(论文)期限：2007年11月1日至2007年12月1日3．设计(论文)课题要求：首先规划好个人的设计方案，结合所学的知识对论文进行进一步的探讨，论文要内容鲜明，题目新颖，文字流畅，内容阐述清楚。格式严格按照学校规定排序。如有不熟悉的知识点，向指导老师请教。4．实验（上机、调研）部分要求内容：在规定的时间内，到网上搜寻LabVIEW的相关信息然后摘抄下来，首先虚拟仪器是基于计算机的仪器，对虚拟信号系统设计进行一个了解，阐述波形的采集,波形存储,波形读取等程序的编程方法,框图程序和关键技术。把相关的内容用Microsoftword2003排版论文的版面和图象处理软件来加工文中的图表。5．文献查阅要求：[1]刘君华.基于LabVIEW的虚拟仪器设计.电子工业出版社，2003.[2]袁渊、古军.LabVIEW程序设计与应用.电子科技大学出版社，2000.6．发出日期：年月日7．学员完成日期：年月日指导教师签名：学生签名：i摘要本文介绍了用LabVIEW6.1采集卡实现虚拟信号分析仪基本功能的方法,并重点阐述了波形的采集,波形存储,波形读取等程序的编程方法,框图程序和关键技术。虚拟仪器是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。结合实例详细介绍了LabVIEW通过ActvieX自动化技术与MATLAB进行混合编程，达到了利用MATLAB优化算法库的目的。将LabVIEW与MATLAB有机结合，是一条开发智能虚拟仪器的有效途径。关键词：LabVIEW数据采集MATLABActiveX自动化虚拟仪器ii目录摘要................................................................................................................i目录.............................................................................................................ii第1章前言....................................................................................................1第2章虚拟仪器的主要特点........................................................................2第３章工作原理及性能指标........................................................................4第４章系统功能设计....................................................................................64.1硬件实现...............................................................................................64.2软件设计...............................................................................................64.2.1数据采集........................................................................................74.2.2信号分析........................................................................................94.3应用举例.............................................................................................124.3.1方法一：使用MATLABScript节点..........................................124.3.2方法二：使用ActiveX函数模板..............................................134.3.3两种调用方法的比较..................................................................16第5章结论................................................................................................18致谢..............................................................................................................19参考文献........................................................................................................201第1章前言LabVIEW是美国NI公司具有革命性的图形化虚拟仪器开发环境，是业界领先的测试、测量和控制系统的开发工具。它内置信号采集、测量分析与数据显示功能，集开发、调试、运行于一体，不仅提供了几乎所有经典的信号处理函数和大量现代的高级信号分析工具，而且LabVIEW虚拟仪器程序(VirtualInstrument，简称VI)可以非常容易的与各种数据采集硬件、以太网系统无缝集成，与各种主流的现场总线通信以及与大多数通用数据库链接。“软件就是仪器”反映了其虚拟仪器技术的本质特征[1]。LabVIEW是一个业界领先的工业标准软件工具，用于开发测试、测量和控制系统，前段时间神六的工程师接受采访时提到了LABVIEW应用。LabVIEW自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NILabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。使用集成化的LabVIEW环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在整个企业范围内提高生产效率。由于LabVIEW具有编程语言的灵活性，可以结合专为测试，测量和控制设计的内置工具，因此您可以建立各种应用程序，其范围可从温度监控到复杂的仿真和控制系统。LabVIEW6.1版本推出了Express技术，简化了测试测量应用系统的开发进程，其灵活的交互式VI易与各种范围的I/O信号连接，用户只需点击鼠标配置应用系统，即可完成搭建工作并开始运行。通过简单地修改ExpressVI的配置，可以快速反复地修改应用程序以适应新的测试测量需求。2第2章虚拟仪器的主要特点虚拟仪器的主要特点有：尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防，航天等领域已经有了相当的发展。PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Ｗindows诞生之前，NI公司已经在MACINTOSH计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。对虚拟仪器和LabVIEW长期，系统，有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。普通的PC有一些不可避免的弱点。用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不可能太高。目前作为计算机化仪器的一个重要发展方向是制定了VXI标准，这是一种插卡式仪器本身都没有面板，其面板仍然用虚拟方式在计算机屏幕上出现。这些卡插入标准的VXI机箱，再与计算机相连，就组成了一个测试系统。VXI仪器价格昂贵，目前又推出了一种较为便宜的PXI标准仪器。虚拟仪器研究的另一个问题是各种标准仪器的互连及与计算机的连接。目前使用较多的是IEEE488或GPIB协议。未来的仪器也应当是网络化的。LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering）是一种图形化的编程语言，它广泛地被工业界，学术界和研究实验室所接受，视为一3个标准的数据采集和仪器控制软件。ＬabVIEW集成了与满足GPIB,VXI,RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP,ActiveX等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。图形化的程序语言，又称为“Ｇ”语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图。它尽可能利用了技术人员，科学家，工程师所熟悉的术语，图标和概念，因此，ＬabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究，设计，测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。利用LabVIEW,可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的32位编译器。像许多重要的软件一样，LabVIEW提供了Windows,UNIX,Linux,Macintosh的多种版本。4第３章工作原理及性能指标ActiveX自动化是基于组件对象模型COM（ComponentObjectModel）的技术，允许应用程序或组件控制另一个应用程序或组件的运行，它包括自动化服务器和自动化控制器。MATLAB支持ActiveX自动化技术。通过使用MATLAB自动化服务器功能，可以在其它应用程序中执行MATLAB命令，并与MATLAB的工作空间进行数据交换。因此可以借助这一特性，把LabVIEW与MATLAB结合，充分利用MATLAB提供的大量高效可靠的算法和LabVIEW的图形化编程能力，混合开发出功能强大的应用软件。基于数据库技术的专家系统将数据库技术与知识库技术结合起来，构造大规模的知识库系统，其知识量可达海量条规则与事实，而且从知识库中存取知识如同从数据库中存取数据一样迅速方便。充分利用关系型数据库管理系统功能，可以方便知识库管理，缩短系统的开发周期，并方便的实现知识库的易维护性与可扩充性，这将是知识库系统的发展