二階網(wǎng)絡(luò)頻響特性

1、 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 noiii 成 績 評 定 表學(xué)生姓名班級學(xué)號專 業(yè)測控技術(shù)與儀器課程設(shè)計(jì)題目二階網(wǎng)絡(luò)頻響特性評語組長簽字：成績?nèi)掌?20 年 月 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué) 院信息學(xué)院專 業(yè)測控技術(shù)與儀器學(xué)生姓名張麗良班級學(xué)號0903020228課程設(shè)計(jì)題目網(wǎng)絡(luò)的頻響特性分析二階系統(tǒng)的頻響性分析3實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):1、學(xué)習(xí)labview軟件知識及應(yīng)用2、學(xué)習(xí)并研究信號分析與處理課題有關(guān)理論3、利用labview編程，完成相應(yīng)的信號分析與處理課題4、寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告,打印程序，給出運(yùn)行結(jié)果工作計(jì)劃與進(jìn)度安排:第一周：周一：1、布置課程設(shè)計(jì)任務(wù)、要求 2、每人一題 周二-周五：利用lab

2、view編程，完成相應(yīng)的信號分析與處理課題：1、學(xué)習(xí)labview軟件知識及應(yīng)用 2、學(xué)習(xí)并研究信號分析與處理課題有關(guān)理論 3、利用labview編程，完成相應(yīng)的信號分析與處理課題第二周：周一-周四： 1、上機(jī)編程、調(diào)試 2、檢查編程、運(yùn)行結(jié)果 3、撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 周五： 答辯，上交報(bào)告。指導(dǎo)教師： 201 年 月 日專業(yè)負(fù)責(zé)人：201 年 月 日學(xué)院教學(xué)副院長：201 年 月 日目 錄目 錄i1 引言12 虛擬儀器開發(fā)軟件labview入門22.1 labview介紹22.2 利用labview編程完成習(xí)題設(shè)計(jì)33利用labview實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的頻響特性之二階系統(tǒng)的頻響特性分析的設(shè)計(jì)213.

3、1網(wǎng)絡(luò)的頻響特性的基本原理213.2網(wǎng)絡(luò)的頻響特性的編程設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)213.3運(yùn)行結(jié)果及分析23總結(jié)25參考文獻(xiàn)26沈陽理工大學(xué) 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 no271 引言labview是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器（ni）公司研制開發(fā)的，類似于c和basic開發(fā)環(huán)境，但是labview與其他計(jì)算機(jī)語言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而labview使用的是圖形化編輯語言g編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件。可充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的能力，有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強(qiáng)的儀器。用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種

4、儀器。與 c 和 basic 一樣，labview2也是通用的編程系統(tǒng)，有一個完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫。labview2的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、gpib、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù) labview標(biāo)志顯示及數(shù)據(jù)存儲，等等。labview2也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、以動畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序（子vi）的結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試。 labview2（laboratory virtual instrument engineering workbench）是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言。傳統(tǒng)文本編程語言根據(jù)語句和指令的先后順序決定程序執(zhí)行順序，而 labvie

5、w 2則采用數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流向決定了vi及函數(shù)的執(zhí)行順序。vi指虛擬儀器，是 labview 2的程序模塊。沈陽理工大學(xué)2 虛擬儀器開發(fā)軟件labview入門2.1 labview介紹虛擬儀器技術(shù)是儀器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)深層次相結(jié)合的產(chǎn)物。從20世紀(jì)80年代起，虛擬儀器逐漸被工業(yè)界和學(xué)術(shù)界所認(rèn)識。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，它已成為21 世紀(jì)測試技術(shù)和儀器技術(shù)發(fā)展的主要方向，它的出現(xiàn)，使測量儀器和計(jì)算機(jī)之間的界線消失，是儀器領(lǐng)域的一次革命 虛擬儀器系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)、應(yīng)用軟件和儀器硬件三大要素構(gòu)成的。軟件技術(shù)是虛擬儀器的核心技術(shù)。常用的虛擬儀器用開發(fā)軟件labview。 labvie

6、w是一個劃時(shí)代的圖形化編程系統(tǒng)，它提供了一套全新的程序編寫方法，用于測試與測量、數(shù)據(jù)采集與控制，及過程監(jiān)控等方面，可通過圖形化前面板來控制系統(tǒng)，并顯示所得結(jié)果。labview在測試、測量和自動化等領(lǐng)域具有最大的優(yōu)勢，因?yàn)閘abview提供了大量的工具與函數(shù)用于數(shù)據(jù)采集、分析、顯示和存儲。用戶可以在數(shù)分鐘內(nèi)完成一套完整的從儀器連接、數(shù)據(jù)采集到分析、顯示和存儲的自動化測試測量系統(tǒng)。它被廣泛地應(yīng)用于汽車、通信、航空、半導(dǎo)體、電子設(shè)計(jì)生產(chǎn)、過程控制和生物醫(yī)學(xué)等各個領(lǐng)域。2.2 利用labview編程完成習(xí)題設(shè)計(jì)1. 寫一個類正弦波發(fā)生器，要求頻率和幅度可調(diào)圖2.1習(xí)題1前面板圖 圖2.2習(xí)題1程序面板

7、圖2.2.2習(xí)題3.1新建一個vi，進(jìn)行如下練習(xí)：任意放置幾個控件在前面板，改變它們的位置、名稱、大小、顏色等等。在vi前面板和后面板之間進(jìn)行切換，并排排列前面板和后面板窗口圖2.2.2習(xí)題1前面板圖圖2.2.2習(xí)題1程序面板圖2.2.3習(xí)題3.2 編寫一個vi求三個數(shù)的平均值，如右圖所示。要求對三個輸入控件等間隔并右對齊，對應(yīng)的程序框圖控件對象也要求如此對齊。添加注釋，分別用普通方式和高亮方式運(yùn)行程序，體會數(shù)據(jù)流向。單步執(zhí)行一遍圖2.2.3習(xí)題2前面板圖 圖2.2.3習(xí)題2程序面板圖 2.2.4習(xí)題4.1寫一個vi判斷兩個數(shù)的大小，如右圖所示：當(dāng)ab時(shí)，指示燈亮 圖2.2.4習(xí)題1前面板圖圖

8、2.2.4習(xí)題1程序面板圖2.2.5 習(xí)題4.2寫一個vi獲取當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間，并將其轉(zhuǎn)換為字符串和浮點(diǎn)數(shù)。這在實(shí)際編程中會經(jīng)常遇到。 圖2.2.5習(xí)題2前面板圖圖2.2.5習(xí)題2程序面板圖2.2.6 習(xí)題4.3寫一個溫度監(jiān)測器，如右圖所示，當(dāng)溫度超過報(bào)警上限，而且開啟報(bào)警時(shí)，報(bào)警燈點(diǎn)亮。溫度值可以由隨即數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生。 圖2.2.6習(xí)題3前面板圖圖2.2.6習(xí)題3程序面板圖2.2.7 習(xí)題4.5給定任意x, 求如下表達(dá)式的值圖2.2.7習(xí)題5前面板圖圖2.2.7習(xí)題5程序板圖2.2.8習(xí)題5.1利用順序結(jié)構(gòu)和timing面板下的tick count vi，計(jì)算for循環(huán)產(chǎn)生一個長度為20000點(diǎn)的

9、隨機(jī)波形所需的時(shí)間。圖2.2.8習(xí)題1前面板圖圖2.2.8習(xí)題1程序板圖2.2.9習(xí)題5.2為第4章習(xí)題4添加一個while循環(huán)和定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的溫度采集監(jiān)測圖2.2.9習(xí)題2前面板圖圖2.2.9習(xí)題2程序板圖2.2.10習(xí)題5.3計(jì)算學(xué)生三門課（語文，數(shù)學(xué)，英語）的平均分，并根據(jù)平均分劃分成績等級。要求輸出等級a,b,c,d,e。90分以上為a，8089為b，7079為c，6069為d，60分以下為e。圖2.2.10習(xí)題3前面板圖圖2.2.10習(xí)題3程序板圖2.2.11習(xí)題6.1為第5章的習(xí)題2連續(xù)溫度采集監(jiān)測添加報(bào)警信息，如下圖所示，當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí)輸出報(bào)警信息，例如“溫度超限！當(dāng)前溫度78

10、.23”，正常情況下輸出空字符串。圖2.2.11習(xí)題1前面板圖圖2.2.11習(xí)題1程序板圖2.2.12習(xí)題6.2將一些字符串和數(shù)值轉(zhuǎn)換成一個新的輸出字符串，輸出的字符串gpib命令字符串，他可以用來與串口儀器進(jìn)行通信，如圖圖2.2.12習(xí)題2前面板圖圖2.2.12習(xí)題2程序板圖2.2.13習(xí)題6.3用for循環(huán)創(chuàng)建一個數(shù)組，并用圖形顯示輸出的數(shù)組。如下圖所示：圖2.2.13習(xí)題3前面板圖圖2.2.13習(xí)題3程序板圖2.2.14習(xí)題6.4利用簇模擬汽車控制，如右圖所示，控制面板可以對顯示面板中的參量進(jìn)行控制。油門控制轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速油門*100，檔位控制時(shí)速,時(shí)速檔位*40，油量隨vi運(yùn)行時(shí)間減少。圖

11、2.2.14習(xí)題4前面板圖圖2.2.14習(xí)題4程序板圖2.2.15習(xí)題7.1利用隨機(jī)數(shù)發(fā)生器仿真一個0到5v的采樣信號，每200ms采一個點(diǎn)，利用實(shí)時(shí)趨勢曲線實(shí)時(shí)顯示采樣結(jié)果。圖2.2.15習(xí)題1前面板圖圖2.2.15習(xí)題1程序板圖2.2.16習(xí)題7.2在習(xí)題1的基礎(chǔ)上再增加1路電壓信號采集，此路電壓信號的范圍為5到10v。圖2.2.16習(xí)題2前面板圖圖2.2.16習(xí)題2程序板圖2.2.17習(xí)題7.3利用隨機(jī)數(shù)發(fā)生器仿真一個0到5v的采樣信號，每200ms采一個點(diǎn)，共采集50個點(diǎn)，采集完后一次性顯示在waveform graph上。圖2.2.17習(xí)題3前面板圖圖2.2.17習(xí)題3程序板圖2.2

12、.18習(xí)題7.4在習(xí)題3的基礎(chǔ)上再增加1路電壓信號采集，此路電壓信號的范圍為5到10v，采樣間隔是50ms，共采100個點(diǎn)。采樣完成后，將兩路采樣信號顯示在同一個waveform graph中。圖2.2.18習(xí)題4前面板圖圖2.2.18習(xí)題4程序板圖3利用labview實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)頻響特性之二階系統(tǒng)頻響特性設(shè)計(jì)3.1 網(wǎng)絡(luò)的頻響特性分析的的基本原理所謂“頻響特性”是指系統(tǒng)在正弦信號激勵之下穩(wěn)態(tài)響應(yīng)隨信號頻率的變化情況。這包括幅度隨頻率的響應(yīng)以及相位隨頻率的響應(yīng)兩個方面，即幅頻特性和相頻特性。給定二階系統(tǒng)，求出系統(tǒng)函數(shù)h(s),由 ，得到幅頻特性和相頻特性，當(dāng)在0之間變化時(shí)，就得到幅頻特性曲線和和相頻特性曲線。3.2 3.1網(wǎng)絡(luò)的頻響特性的編程設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)3.3 運(yùn)行結(jié)果及分析圖3.1 運(yùn)行結(jié)果圖圖3.2 運(yùn)行結(jié)果圖結(jié)果分析：二階網(wǎng)絡(luò)特性中， 幅值和相位隨著電容和電阻的變化而變化，即隨著極點(diǎn)的位置變化幅值和相位呈現(xiàn)不同的效果，運(yùn)行結(jié)果與設(shè)計(jì)的思路大體一致?？偨Y(jié)在二階網(wǎng)絡(luò)特性中，低頻截止頻率和高頻截止頻率相差幾個數(shù)量級，不能在同一坐標(biāo)系中顯示，因此用兩個示波器顯示。 本課設(shè)的擴(kuò)展內(nèi)容就是我們可以改變r(jià)和c使其