【文章內(nèi)容簡介】 像數(shù)學(xué)運(yùn)算那樣有明確的公式可循，界面設(shè)計(jì)本身就是一個(gè)關(guān)于藝術(shù)設(shè)計(jì)的美感問題。在具體的設(shè)計(jì)過程中，不但要掌握用戶的口味，還要注意應(yīng)用的場合。一般在界面設(shè)計(jì)時(shí)遵循如下原則：[4]1） 界面設(shè)計(jì)要符合人們的習(xí)慣設(shè)計(jì)界面符合人們的習(xí)慣，這樣當(dāng)軟件交到用戶手里，用戶可以根據(jù)本身已有的經(jīng)驗(yàn)與知識對新軟件進(jìn)行快速的掌握。2） 界面設(shè)計(jì)要簡單明了推薦對控件進(jìn)行分類，功能類似的放在界面的同一區(qū)域，比如將命令和控制按鈕放在一起，狀態(tài)顯示放在一起；布局合理，主次要分明。重要和常用的控件放在界面顯眼的位置。不常用的控件可以使用模塊化，在平常時(shí)隱藏，需要用到時(shí)再調(diào)用。按閱讀習(xí)慣布局控件。人們的閱讀習(xí)慣一般是從左往右，從上到下。3） 界面配色要適當(dāng)適當(dāng)?shù)慕缑媾渖梢越o人賞心悅目的感覺，但要注意界面的顏色不宜過多，一般在三種顏色左右比較合適。功能相近的元素使用同一色系的顏色，需要重點(diǎn)突出的內(nèi)容用特別的顏色。本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)分析控制界面包含一共包含四個(gè)個(gè)模塊，分別是數(shù)據(jù)操作、FFT變換、濾波處理、chirp信號分析。主界面采用Tab控件控制界面，利用屬性節(jié)點(diǎn)與Tab控件控制界面的顯示實(shí)現(xiàn)通過屬性節(jié)點(diǎn)來控制Tab控件標(biāo)簽頁的目的。我們需要創(chuàng)建四個(gè)事件結(jié)構(gòu)，每個(gè)事件結(jié)構(gòu)對應(yīng)一個(gè)按鈕的單擊事件。當(dāng)單擊按鈕時(shí)，選擇相應(yīng)的標(biāo)簽頁。：15第三章數(shù)據(jù)操作模塊的設(shè)計(jì)第三章 數(shù)據(jù)操作模塊的設(shè)計(jì) 運(yùn)用LabVIEW編寫程序的過程中，我們經(jīng)常需要存儲數(shù)據(jù)或讀取數(shù)據(jù)，這就需要有文件的I/O過程。LabVIEW中提供了對多種文件類型格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀/寫操作的函數(shù)，用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲與讀取[4]。 絕對路徑與相對路徑 文件路徑分為絕對路徑和相對路徑。絕對路徑指文件在磁盤中的位置，LabVIEW可以通過絕對路徑訪問在磁盤中的文件；相對路徑指相對于一個(gè)參照位置的路徑，相對路徑必須最終形成絕對路徑才能訪問磁盤中的文件。LabVIEW中，路徑可以是有效的路徑名、空值或非路徑。非路徑LabVIEW提供的一種特殊路徑，是路徑操作失敗時(shí)的返回值。 句柄是一種標(biāo)識符，文件引用句柄是LabVIEW區(qū)分文件的一種標(biāo)識符，用于對文件進(jìn)行操作。打開一個(gè)文件時(shí)，LabVIEW會生成一個(gè)指向該文件的引用句柄，以后對文件的操作都通過引用句柄來實(shí)現(xiàn)。文件引用句柄包含文件的位置、大小和讀寫權(quán)限等信息。流盤是一項(xiàng)進(jìn)行多次寫操作時(shí)保持文件打開的技術(shù)，可以循環(huán)使用。流盤操作可以減少函數(shù)因打開和關(guān)閉文件而產(chǎn)生的與操作系統(tǒng)交互的次數(shù)，從而節(jié)省內(nèi)存資源。流盤操作還可避免頻繁地打開和關(guān)閉同一文件，可提高VI效率。如果將路徑控件或常量連接至寫入文本文件函數(shù)，寫入二進(jìn)制文件函數(shù)或?qū)懭腚娮颖砀裎募瘮?shù)，則函數(shù)將在每次運(yùn)行VI時(shí)打開、關(guān)閉文件，增加了系統(tǒng)占用。對于速度要求高，時(shí)間持續(xù)長的數(shù)據(jù)采集，流盤是一種理想的方案，因其可以在數(shù)據(jù)采集的同時(shí)將數(shù)據(jù)連續(xù)寫入文件中。為獲取更好的效果，在采集結(jié)束前應(yīng)避免運(yùn)行其他VI和函數(shù)（如顯示VI和函數(shù)等）。在循環(huán)之前放置打開/創(chuàng)建/替換文件函數(shù)，在循環(huán)內(nèi)部放置讀或?qū)懞瘮?shù)，在循環(huán)之后放置關(guān)閉文件函數(shù)，即可創(chuàng)建一個(gè)典型的流盤操作。此時(shí)，只有讀寫操作在循環(huán)內(nèi)部進(jìn)行，從而避免產(chǎn)生重復(fù)打開、關(guān)閉文件的系統(tǒng)占用。 常用文本類型 LabVIEW用于測控領(lǐng)域時(shí)，通常需要對不同類型的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲，以供日后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理、波形回放和生成各種類型的報(bào)表。LabVIEW提供了豐富的文件類型用于滿足用戶對存儲格式的需求，常用的文件類型有以下幾種。1） 文本文件 文本文件是最常用的文件類型，LabVIEW提供兩種方式創(chuàng)建文本文件：一種方式就是使用打開/創(chuàng)建/替換文件函數(shù)，另一種方式更簡便的方法是使用文本文件寫入函數(shù)和讀取文本文件函數(shù)，：2）電子表格文件 電子表格文件是一種特殊的文本文件，它將文本信息格式化，并在格式中添加了空格、換行等特殊標(biāo)記，以便于被Excel等電子表格軟件讀取。使用LabVIEW提供的電子表格函數(shù)可以方便地實(shí)現(xiàn)表格的生成和讀寫操作。：3）二進(jìn)制文件 在眾多的文件類型中二進(jìn)制文件是存取速度最快、格式最緊湊、冗余數(shù)據(jù)最少的文件存儲格式，在高速數(shù)據(jù)采集時(shí)常用二進(jìn)制格式存儲文件，以防止文件生成速度大于存儲速度的情況發(fā)生。： 本模塊實(shí)現(xiàn)的功能是LabVIEW讀取已保存的文本文件數(shù)據(jù)，生成波形和柱狀圖，然后對波形進(jìn)行分析，得到信號的基本參數(shù)。文本數(shù)據(jù)是由Matlab軟件生成的高斯分布序列。 隨機(jī)高斯序列的生成與保存程序代碼如下y=randn(1,2500)。 y=y/std(y)。 y=ymean(y)。 a=。 b=sqrt()。 y=a+b*y。就得到了N(,)的高斯序列，： LabVIEW的數(shù)據(jù)讀取1） 前面板設(shè)計(jì) 放置數(shù)值控件、布爾控件、數(shù)組控件及圖形控件。執(zhí)行“控件→新式→數(shù)組、矩陣和簇→數(shù)組”添加一個(gè)簇，命名為信號參數(shù)，和“控件→新式→數(shù)值→數(shù)值顯示控件”操作，添加三個(gè)控件，分別命名為“算術(shù)平均”、“方差”、“采樣點(diǎn)數(shù)”； 執(zhí)行“控件→新式→圖形→波形圖”操作，添加兩個(gè)波形圖控件并分別命名為“原始信號”和“柱狀圖”。：2） 程序框圖設(shè)計(jì) ：其中的子VI為數(shù)據(jù)讀取操作，：3） 運(yùn)行程序 運(yùn)行程序，觀察到生成的高斯序列波形和其柱狀圖，觀察到波形算術(shù)平均值、方差、采樣點(diǎn)數(shù)以及不同幅值的點(diǎn)數(shù)分布情況。：23第四章FFT變換模塊的設(shè)計(jì)第四章FFT變換模塊的設(shè)計(jì) DFT的定義 傅里葉變換是數(shù)學(xué)信號處理中常用的重要數(shù)學(xué)變換，離散傅里葉變換（簡稱DFT）是針對有限長序列的，DFT的實(shí)質(zhì)是有限長序列傅里葉變換的有限點(diǎn)離散采樣，這樣開辟了頻域離散化的道路，使得數(shù)字信號處理可以在頻域采用數(shù)字運(yùn)算的方法來進(jìn)行，數(shù)字信號處理變得更加靈活。另一方面，DFT的多種快速算法使信號的實(shí)時(shí)處理的設(shè)備的簡化得以實(shí)現(xiàn)，因此，時(shí)域離散系統(tǒng)的研究與應(yīng)用代替了傳統(tǒng)的連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)。所以說，DFT在理論和各種信號處理中都有很重的意義。 設(shè)是長度為Ｍ的有限長序列，其Ｎ點(diǎn)離散傅里葉變換定義為： ， k=0，1,2，...，N1的離散傅里葉逆變換IDFT（Inverse Discrete Fourier Transform，簡稱IDFT）為 ， n=0,1,2，...，N1 式中， ,N稱為DFT變換區(qū)間長度，N≧M。[5] DFT的應(yīng)用 DFT在數(shù)字通信、仿真、圖像處理、語音信號處理、雷達(dá)理論、功率譜分析、光學(xué)、地震、系統(tǒng)分析以及醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛地應(yīng)用。此處主要介紹DFT計(jì)算卷積和相關(guān)系數(shù)的基本原理以及DFT對連續(xù)信號和序列進(jìn)行譜分析等基本的應(yīng)用。 用DFT計(jì)算線性卷積 循環(huán)卷積可在時(shí)域內(nèi)直接計(jì)算，也可以在頻域計(jì)算，如框圖所示： DFT DFT IDFT 在實(shí)際應(yīng)用中，為了分析時(shí)域離散線性非移變系統(tǒng)或者對系列進(jìn)行濾波處理等，需要計(jì)算兩個(gè)序列的線性卷積。假設(shè)和都是有限長序列，長度分別是N和M。它們的線性卷積和循環(huán)卷積分別表示如下： 其中，，所以得出由此說明等于以L為周期的周期延拓序列的主值序列。的長度為N+M1，所以只有當(dāng)循環(huán)卷積長度時(shí)，以L為周期進(jìn)行周期延拓才沒有混疊現(xiàn)象。此時(shí)滿足。由此證明了循環(huán)卷積等于線性卷積的條件是。 用DFT對連續(xù)信號進(jìn)行譜分析信號進(jìn)行頻譜分析就是計(jì)算信號的傅里葉變換。計(jì)算機(jī)不方便對連續(xù)信號與系統(tǒng)的傅里葉分析進(jìn)行計(jì)算，而DFT是一種時(shí)域和頻域均離散化的變換，非常適合計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算，因此DFT在分析離散信號和系統(tǒng)中有著廣泛應(yīng)用。用DFT作頻譜分析，只能處理有限時(shí)寬的信號。實(shí)際經(jīng)常遇到的連續(xù)信號如圖像、聲音、電壓、電流等，其頻譜函數(shù)也是連續(xù)函數(shù)。數(shù)字計(jì)算機(jī)難于處理，對模擬信號進(jìn)行處理，必須對作時(shí)域采樣以及作DFT，得到。是的傅里葉變換在頻率區(qū)間上的N點(diǎn)等間隔采樣，其中的數(shù)字域頻域采樣間隔為，對應(yīng)的模擬頻域采樣間隔為,F也定義為頻率分辨率。上述分析表明，對連續(xù)頻譜進(jìn)行數(shù)字處理時(shí)，即會遇到時(shí)域采樣，也要處理頻域采樣，：時(shí)域采樣DFT（頻域采樣） 用DFT做頻譜分析（FFT）運(yùn)算 FFT定義快速傅里葉變換（FFT）是計(jì)算DFT的一種快速高效的算法，通過FFT可以將信號從時(shí)域轉(zhuǎn)換到時(shí)域。采樣就是模擬信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號的過程，根據(jù)采樣定理，采樣頻率必須大于2倍信號中最高頻率成分才能保證采樣以后信號頻譜形狀不失真。我們假設(shè)采樣頻率為f，采樣點(diǎn)數(shù)M，那么FFT結(jié)果顯示就是一個(gè)M點(diǎn)的復(fù)數(shù)，每一個(gè)點(diǎn)就對應(yīng)著相應(yīng)的那個(gè)頻率點(diǎn)，某個(gè)點(diǎn)m點(diǎn)表示的頻率為：。 FFT的主要應(yīng)用作為一種分析信號的方法，它不僅可以分析信號成分，同時(shí)也可以利用這些成分合成信號，信號的成分可以是各種各樣的波形，例如方波、