LABVIEW 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、 畢業(yè)論文設(shè)計(jì)開題報(bào)告課題名稱 基于LABVIEW 的工程 測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 羅小龍 學(xué) 號(hào) 8052209013 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程 專 業(yè) 機(jī)電一體化 班 級(jí) 12 指導(dǎo)教師 王麗 起止時(shí)間 機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制填 表 說(shuō) 明一、學(xué)生撰寫?開題報(bào)告?應(yīng)包含的內(nèi)容：1、本課題來(lái)源及研究的目的和意義；2、本課題所涉及的問題在國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析；3、對(duì)課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析；4、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路；5、完本錢課題所必須的工作條件及解決的方法；6、完本錢課題的工作方案及進(jìn)度方案；7、主要參考文獻(xiàn)不少于7篇。二、本報(bào)告必須由

2、承擔(dān)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文設(shè)計(jì)任務(wù)書的兩周內(nèi)獨(dú)立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。三、開題報(bào)告要求手寫體，字?jǐn)?shù)在3000字以上，由學(xué)生在本報(bào)告冊(cè)內(nèi)填寫，頁(yè)面不夠可自行添加A4紙張。四、每個(gè)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)課題須提交開題報(bào)告一式三份，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師存閱，一份學(xué)生所在學(xué)院存檔，備檢備查。開題報(bào)告正文 摘要：通過對(duì)Labview和現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)的概念，虛擬儀器技術(shù)的特點(diǎn)分析，Labview軟件平臺(tái)的學(xué)習(xí)，來(lái)闡述Labview系統(tǒng)下虛擬儀器技術(shù)的開展和應(yīng)用，尤其是在工程測(cè)試系統(tǒng)上對(duì)各種設(shè)備的廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：Labview技術(shù) 虛擬儀器技術(shù) 數(shù)字示波器1.論文的研究背景及來(lái)源

3、隨著教育教學(xué)改革的深化，在實(shí)行學(xué)科、專業(yè)調(diào)整以及教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革的研究與探討中，形成的根本共識(shí)是教育方式要從應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變，專業(yè)要向復(fù)合型、創(chuàng)新型轉(zhuǎn)變。深化高等教育改革的核心是教學(xué)改革，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等學(xué)校教學(xué)體系的重要組成局部。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是在教師指導(dǎo)下學(xué)生運(yùn)用一定的儀器設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立作業(yè)、觀察事物的開展和變化，探求事實(shí)的規(guī)律，以獲得知識(shí)和技能的一種教學(xué)方式。它對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),動(dòng)手能力,分析問題和解決問題能力有著不可替代的作用。特別對(duì)于工科的專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐尤為重要！目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)高等工科院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)設(shè)備依附與理論課

4、程進(jìn)行劃分，各實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容沒有形成有機(jī)的整體，缺乏系統(tǒng)觀念；2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備重復(fù)建設(shè)，沉積較多；3. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備參差不齊，大局部設(shè)備落后于課程建設(shè)的需要；4. 滯后的實(shí)驗(yàn)設(shè)備與死板的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ诫y以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)處于應(yīng)試教育。 這些很大程度上制約了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展和人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。究其原因，不能不說(shuō)在科技迅猛開展的今天，以有限的教育投入無(wú)法滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格昂貴,更新速度快的要求。這就要求從實(shí)驗(yàn)教學(xué)的工作者， 開發(fā)能夠滿足現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求、物美價(jià)廉的教學(xué)儀器，以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，培養(yǎng)高素質(zhì)的適應(yīng)性時(shí)代的合格人才。2. Labview虛擬儀器技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀與分析 La

5、bVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國(guó)國(guó)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(yǔ)言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言都是采用基于文本的語(yǔ)言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語(yǔ)言G編寫程序，傳統(tǒng)文本編程語(yǔ)言是根據(jù)語(yǔ)言和指令的先后順序決定程序執(zhí)行的順序，而Labview那么采用數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流決定了VI及函數(shù)的執(zhí)行順序。VI是Labview的程序模塊，產(chǎn)生的程序是框圖的形式 虛擬儀器virtual instrument是基于計(jì)算機(jī)的儀器。計(jì)算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器開展的一個(gè)重要方向。粗略地說(shuō)這種結(jié)合有兩種方式，一種是

6、將計(jì)算機(jī)裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計(jì)算機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來(lái)越強(qiáng)大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。另一種方式是將儀器裝入計(jì)算機(jī)。以通用的計(jì)算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，實(shí)現(xiàn)各種儀器功能。虛擬儀器主要是指這種方式。上面的框圖反映了常見的虛擬儀器方案。 虛擬儀器實(shí)際上是一個(gè)按照儀器需求組織的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。虛擬儀器的研究中涉及的根底理論主要有計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號(hào)處理。目前在這一領(lǐng)域內(nèi)，使用較為廣泛的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言是美國(guó)NI 公司的 LabVIEW。 在過去的20年中PC機(jī)應(yīng)用的速度普及促進(jìn)了測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量和自動(dòng)化儀器系統(tǒng)的革新，其中最顯著的是虛擬儀

7、器概念的出現(xiàn)和開展。 1986年，美國(guó)國(guó)家儀器公司首先提出了虛擬儀器的概念。推出Labview等軟件產(chǎn)品。虛擬儀器代表著從傳統(tǒng)硬件為主的測(cè)量系統(tǒng)到以軟件為中心的測(cè)試系統(tǒng)的根本性轉(zhuǎn)變，以軟件為主的測(cè)試系統(tǒng)，充分利用工作站、臺(tái)式計(jì)算機(jī)和筆記本電腦的計(jì)算、顯示、存儲(chǔ)和互聯(lián)網(wǎng)等諸多用于提高工作效率的強(qiáng)大功能，為工程師和科學(xué)家提供生產(chǎn)率、測(cè)量精度及系統(tǒng)性能方面做出奉獻(xiàn)。 虛擬儀器 Viryual Instrument，簡(jiǎn)稱VI技術(shù)就是利用現(xiàn)有的個(gè)人計(jì)算機(jī)，加上特殊設(shè)計(jì)的儀器硬件和專用的軟件，形成既有普通儀器的根本功能又有一般儀器所沒有的特殊功能的新型儀器。 1987年，在Colorado Data Sy

8、stem，Hewlett Packard等著名儀器公司的努力下，具有開放體系結(jié)構(gòu)的一起總線標(biāo)準(zhǔn)VXIbus標(biāo)準(zhǔn)的第一個(gè)版本正式發(fā)布。VXIbus已成為公認(rèn)的21世紀(jì)儀器總線系統(tǒng)和自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的優(yōu)秀平臺(tái)，它推動(dòng)了虛擬儀器向高精度、高性能、標(biāo)準(zhǔn)化方向開展。 1998年，IVI基金會(huì)成立，制定了IVI標(biāo)準(zhǔn)。IVI基金會(huì)會(huì)致力于從根本的互操作性到互可換性的研究，為儀器驅(qū)動(dòng)程序提升了標(biāo)準(zhǔn)化水平，推動(dòng)虛擬儀器繼續(xù)向標(biāo)準(zhǔn)化、可互換性方向開展。 虛擬儀器的核心思想是：使大多數(shù)的虛擬儀器能夠以盡量多的軟件、最低的價(jià)格和通用的板卡類硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。其原理很簡(jiǎn)單，如果信號(hào)更夠數(shù)字化，那么計(jì)算機(jī)就能對(duì)這些數(shù)字做各種各樣需

9、要的處理，因此，虛擬儀器測(cè)試測(cè)量的體系結(jié)構(gòu)就可以是輸入數(shù)據(jù)采集數(shù)字化設(shè)備計(jì)算機(jī)輸出 分析虛擬儀器技術(shù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：2.1在虛擬儀器系統(tǒng)中，強(qiáng)調(diào)“軟件構(gòu)成儀器的概念。虛擬儀器系統(tǒng)中出PC機(jī)外的硬件主要用于數(shù)據(jù)的采集、輸入，至于系統(tǒng)怎樣處理數(shù)據(jù)，具有怎樣的面板和數(shù)據(jù)輸出的形式等都是由軟件決定的。虛擬儀器的好壞，很大程度上取決于軟件水平的上下。2.2開發(fā)與維護(hù)的費(fèi)用低，系統(tǒng)組件時(shí)間短。當(dāng)需要增加軟件模塊或通用的硬件模塊，縮短了系統(tǒng)的更新時(shí)間，而且有利于系統(tǒng)的擴(kuò)展。應(yīng)用軟件不像傳統(tǒng)儀器硬件那樣存在元器件老化的問題，大大節(jié)約了維護(hù)的費(fèi)用，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。2.3測(cè)量更準(zhǔn)確。傳統(tǒng)儀器測(cè)量個(gè)體之間差異

10、大，而虛擬儀器得應(yīng)用軟件在不同的PC機(jī)上具有相同的運(yùn)行效果，在軟件運(yùn)行這方面不存在個(gè)體的差異。2.4測(cè)量更方便。因?yàn)閭鹘y(tǒng)儀器功能單一，所以對(duì)一個(gè)信號(hào)完成多個(gè)參數(shù)的測(cè)量需要多臺(tái)儀器，使測(cè)量受連接方式、電纜長(zhǎng)度等因素的影響。虛擬儀器只需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行一次采樣，多個(gè)軟件模塊多同一組數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的處理就能實(shí)現(xiàn)多個(gè)參數(shù)的同時(shí)測(cè)量。2.5具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的大大提高和數(shù)字信號(hào)處理理論的豐富和完善，使虛擬儀器能夠快速準(zhǔn)確的處理數(shù)據(jù)。Labview軟件工具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1.圖形化的編程方式，設(shè)計(jì)者無(wú)需寫任何位子格式的代碼，是真正的工程師語(yǔ)言；2.提供了豐富的數(shù)據(jù)采集、分析及存儲(chǔ)的庫(kù)函數(shù)；3

11、.32bit編程器編譯生成32bit的編程程序，保證用戶數(shù)據(jù)采集、測(cè)試和測(cè)量方案的高速執(zhí)行；4. 提供大量與外部代碼或軟件進(jìn)行連接的機(jī)制，諸如DLLs動(dòng)態(tài)連接庫(kù)、DDE(共享庫(kù))、ACTIVE等；5. 強(qiáng)大的Internet功能，支持常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，方便網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程測(cè)試儀器的開發(fā)。4. 虛擬儀器測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開發(fā)以及相關(guān)分析 Labview實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái)是美國(guó)NI公司推出的一種基于G語(yǔ)言的虛擬儀器軟件開發(fā)工具。用Labview設(shè)計(jì)的虛擬儀器可脫離Labview開發(fā)環(huán)境，我們最終看見的是和實(shí)際的硬件一起相似的面板。 虛擬儀器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是由儀器硬件平臺(tái)和應(yīng)用軟件兩局部組成。 1.構(gòu)成虛擬儀器的硬

12、件平臺(tái)有兩局部：計(jì)算機(jī)、I/O接口設(shè)備 2.應(yīng)用軟件也有兩局部：應(yīng)用程序、I/O接口儀器驅(qū)動(dòng)程序 還有編程語(yǔ)言，他包括文本式編程語(yǔ)言和圖形化編程語(yǔ)言。Labview測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)包括前面板控件的布置和框圖程序的設(shè)計(jì)。前面板的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)用戶的需要和操作的方便性進(jìn)行輸入輸出控件空間的排布，前面板是虛擬儀器與用戶進(jìn)行信息交互的界面。用戶可將信號(hào)通過輸入控件輸入到虛擬儀器內(nèi)，程序運(yùn)行的結(jié)果由輸出控件來(lái)完成，顯示到顯示器或顯示控件內(nèi)?？驁D是完成程序功能的圖形化源代碼，通過它對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)的輸入和輸出進(jìn)行指定，完成對(duì)信號(hào)采集及分析處理功能的控制。Labview虛擬平臺(tái)設(shè)計(jì)過程：3.1主程序的設(shè)計(jì)；3.2

13、實(shí)驗(yàn)原理及相應(yīng)子程序的設(shè)計(jì)；3.3頻譜的分析。在工程測(cè)試中，數(shù)字示波器、濾波器、頻譜分析儀等都是廣泛應(yīng)用的測(cè)試儀器。目前這些儀器，由于工藝復(fù)雜、技術(shù)要求高，因而價(jià)格昂貴。因此我充分利用虛擬儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活方便、功能豐富、價(jià)格低廉、一機(jī)多用、能重復(fù)開發(fā)、可自定義的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)了Labview多功能虛擬數(shù)字示波器用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。平臺(tái)設(shè)計(jì)的總體方案虛擬儀器一般由信號(hào)采集、信號(hào)處理和結(jié)果顯示三大局部組成，其中，數(shù)據(jù)集局部是由硬件實(shí)現(xiàn)，其他兩局部是由軟件實(shí)現(xiàn)。本虛示波器主要由數(shù)據(jù)采集卡和相應(yīng)的軟件組成。將他們安裝在一臺(tái)運(yùn)行的PC機(jī)上，即構(gòu)成一個(gè)功能強(qiáng)大的可存儲(chǔ)數(shù)字示波器。儀器功能主要包括雙通道信號(hào)輸入、觸

14、點(diǎn)控制、時(shí)基控制、波形顯示、參數(shù)自動(dòng)測(cè)試、頻譜分析、波形儲(chǔ)存等。概括地講，虛擬示波器主要是由軟件控制完成信號(hào)的采集、處理和顯示。系統(tǒng)軟件總體上包括數(shù)據(jù)采集、波形顯示、參數(shù)測(cè)試、頻譜分析基波形存儲(chǔ)等五大模塊。 1.充分調(diào)研并查閱大量文獻(xiàn)資料； 2.完成基于Labview的數(shù)字虛擬示波器的設(shè)計(jì)； 3.完成基于Labview的參數(shù)參數(shù)和動(dòng)/靜態(tài)特性分析軟件設(shè)計(jì)； 4.完成基于Labview的工程測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主界面設(shè)計(jì)； 5.在測(cè)試實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行程序調(diào)試和相關(guān)實(shí)驗(yàn)。1 李翔飛 “現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)課程教學(xué)改革實(shí)踐探索 2021 32 李培江，尤婷 基于LABVIEW的高校測(cè)試實(shí)驗(yàn)的開發(fā) 20212 4 劉假設(shè)華，郭會(huì)軍 基于LABVIEW的虛擬儀器設(shè)計(jì)M 北京：電子工業(yè)出版社 20035 劉君華 虛擬儀器編程語(yǔ)言LABVIEW教程M西安電子科技大學(xué) 2002 6 戴鵬飛，王勝開，王格芳 測(cè)試工程與LABVIEW