構(gòu)建基于labview的模電虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器-課程設(shè)計(jì)(參考版)
2024-11-11 21:02本頁面
【正文】 感謝我的父母和家庭，感謝所有在我成長過程中給予我關(guān) 懷、指引和幫助的師長、同學(xué)和朋友。本文設(shè)計(jì)的調(diào)制解調(diào)器正是實(shí)現(xiàn)了模電實(shí)驗(yàn)的仿真。應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)，使我們能夠在計(jì)算機(jī)上按照自己的需求來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與儀器，方便靈活而且開發(fā)周期短。增加三個輸出顯示型控件，分別用以顯示載波，調(diào)制波，解調(diào)波的波形，設(shè)計(jì)完畢的前面板如圖所示 圖 虛擬調(diào)幅波解調(diào)器前面板 流程圖設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)舉例虛擬正弦信號發(fā)生器的流程圖基礎(chǔ)上再增加一個正弦波發(fā)生器圖標(biāo)，另外執(zhí)行functionsanalyzesignal processingfilterbutterwoeth 操作，調(diào)入巴特沃斯濾波器圖標(biāo) 設(shè)計(jì)完畢的流程圖如圖所示 運(yùn)行檢驗(yàn) 設(shè)置低頻調(diào)制信號的頻率為 1Hz,幅值為 1V,初始相位 0,設(shè)置載波高頻信號的頻率為 10Hz,幅值為1V,初始相位為 0,設(shè)置巴特沃斯濾波器的低截止頻率為 2Hz,設(shè)置對調(diào)制和載波信號的采樣頻率均為 50Hz,采樣點(diǎn)數(shù)均為 200點(diǎn)。 前面板設(shè)計(jì)同上例。解調(diào)器由乘法器和低通濾波器組成，其原理框圖如圖所示 構(gòu)建基于 labview的模電虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器 圖 解調(diào)器原理框圖 解調(diào)器中 的乘法器有兩個輸入信號，一個是待解調(diào)的調(diào)幅波 u(t) u(t)=Ez(t)*sinω 0t 式中。利用信號 z(t)來控制或改變高頻振蕩的幅值稱為調(diào)制過程。 z(t)—— 低頻緩變信號，其上限角頻率為Ω 上式就是調(diào)幅波的一般數(shù)字表達(dá)式，它反映了低頻 緩變信號 z(t)對一高頻ω振蕩信號 sinω 0t的控制。 （ 2）調(diào)制解調(diào)原理 （ a）調(diào)幅波的數(shù)字表達(dá)式及其特性 u(t)=Emz(t)sinω 0t 式中。dialogwait操作，調(diào)入時鐘圖標(biāo) 在流程圖中執(zhí)行 functionsBooleannot操作，調(diào)入 not圖標(biāo) 連線形成的虛擬正弦波發(fā)生器的流程圖如圖所示 圖 虛擬正弦波發(fā)生器前面板 注所需的數(shù)字頻率由除法器的輸出提供，該除法器完成信號頻率與采樣頻率之比的運(yùn)算，同時將采樣頻率取倒數(shù)轉(zhuǎn)換為采樣間隔，給出正弦波形的采樣間隔，便于顯示。應(yīng)考慮到生成的信號頻率跨度大，在 ~~10kHz范 圍內(nèi)，其周期跨度也大，在 10s~~，縱軸為電壓軸，生成信號幅值的范圍應(yīng)充滿整個顯示畫面，故選用‘ graph’顯示器。 5 程序設(shè)計(jì) 虛擬正弦波仿真信號發(fā)生器 (1)功能描述 該正弦波仿真信號發(fā)生器可產(chǎn)生正弦信號指標(biāo)如下 頻率范圍 ~~10kHz 可選 初始相位 0~~180 可選 幅值 ~~ 可選 生成波的總點(diǎn)數(shù) N=8~~512 可選 (2)設(shè)計(jì)步驟 前面板設(shè)計(jì) （ a）五個輸入型數(shù)字控件 五個輸入型數(shù)字控件供使用者鍵入生成正弦波的頻率 fx，初始相位，幅值，總采樣點(diǎn)數(shù) N 和采樣頻率 fs 操作 controlsnumericnumeric control 五次，得到五個輸入型數(shù)字控件，分別標(biāo)記為‘信號頻率’‘采樣頻率’‘采樣點(diǎn)數(shù)’‘信號幅值’和‘初始相位’ (b)一個輸入顯示圖型控件 輸出顯示型圖形控件用來顯示所產(chǎn)生的正弦波波形 執(zhí)行 controlsgraphwave graph 操作，調(diào)入圖形控件 graph。 輸出端口如下： filtered X：濾波后的數(shù)據(jù)。 order ：濾波器的階次， 其值必須是大于 0 的整數(shù)。 Low cutodd freq： fl： 濾波器的低截止頻率，此頻率必須滿足采樣定律， fl 的取值范圍為： 0〈 f1〈 fs/2 ,其中， fs為采樣頻率。 fs：采樣頻率，通常就是輸入數(shù)據(jù) X的采樣頻率，默認(rèn)為 ，此值必須大于 0。 其圖標(biāo)為 butterwoeth 圖標(biāo) butterwoeth 圖標(biāo)的參數(shù)設(shè)置 butterwoeth 圖標(biāo)及其窗口 構(gòu)建基于 labview的模電虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器 圖中左側(cè)為輸入端口參數(shù)，右側(cè)為輸出端口參數(shù)。 （ 2） 一階巴特沃斯低通濾波器 傳遞函數(shù)為： H(s)=Kb0/(b1s+b0)=K/(τ s+1) 式中。根據(jù)錯誤代碼，查找 LabVIEW 幫助文件，可以找到與錯誤代碼對應(yīng)的錯誤含義 巴特沃斯低通濾波器 （ 1） 幅頻特性的一般表達(dá)式 巴特沃斯低通濾波器是一種用所謂最平通帶特性去逼近理想低通特性的濾波器。 Error： 錯誤代碼。 Phase out ：當(dāng) Reset phase為 ture時，該參數(shù)無效。 函數(shù)圖標(biāo)的右側(cè)一列為輸出端口，其各自的含義如下。 Reset phase ：默認(rèn)生成值為 true。 F： 生成信號的數(shù)字頻率。 實(shí)驗(yàn)虛擬化，把實(shí)驗(yàn)室搬到了網(wǎng)絡(luò)，更加完善了模電技術(shù)這門課的遠(yuǎn)程教學(xué) 構(gòu)建基于 labview的模電虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器 LabVIEW模塊 函數(shù)簇 bundle 波形圖 正弦波形發(fā)生器簡介 1 sine 圖標(biāo)調(diào)用路徑 sine 圖標(biāo)的調(diào)用路徑是 functionsanalyzesignal processingsignal generationsine 2 sine ，輸出端口參數(shù) 圖 1 sine 圖標(biāo) 圖 2 sine 函數(shù)圖標(biāo)左側(cè)一列為輸入端口，即該函數(shù)調(diào)用錢的參數(shù)設(shè)置端口。學(xué)生要運(yùn)用自己學(xué)到的知識設(shè)計(jì)制作一個模電電路是一件很困難的事。 教育的目的在于提高學(xué)生的分析能力、判斷能力及創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。充分利用計(jì)算機(jī)快速準(zhǔn)確將繁瑣的計(jì)算公式通過編制程序計(jì)算出結(jié)果，畫出精確仿真圖線，幫助學(xué)生 理解和分析復(fù)雜的電路。但是我們很難將一個實(shí)驗(yàn)搬到課堂中來，倘若有虛擬實(shí)驗(yàn)室，便可以很方便地利用其在課堂上進(jìn)行演示，讓抽象的理論及時得到檢驗(yàn)，給予學(xué)生感官上的認(rèn)識，達(dá)到從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的有機(jī)過渡。教師講得 辛苦，卻得不到理想的效果；學(xué)生聽課吃力，往往不得要領(lǐng)，很難對有關(guān)理論留下深刻的印象。 系統(tǒng)的功能作用 傳統(tǒng)的模電技術(shù)教學(xué)往往是理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)部分分開進(jìn)行。 LabVIEW提供了各種常用的包括信號時域分析，相關(guān)分析，曲線擬合，微分，積分等信號分析、處理所需的圖標(biāo)。如對采集的數(shù)據(jù)通過測試軟件進(jìn)行標(biāo)定和數(shù)據(jù)點(diǎn)的顯示就構(gòu)成了一臺數(shù)字示波器；如對采集的數(shù)據(jù)利用軟件進(jìn)行 FFT 變換，則構(gòu)成了一臺頻譜分析儀……信號分析與處理要求取的特征值，如峰值，真有效值，均值，均方值，方差，標(biāo)準(zhǔn)差，以及頻譜，相關(guān)函數(shù)，概率密度函數(shù)等，如用硬件電路來獲取，其電路是復(fù)雜的，昂貴的，甚至是不易實(shí)現(xiàn)的，然而用軟件編程來獲取是很容易實(shí)現(xiàn)的。在同一硬件平臺上，調(diào)用不同的測試軟件的可構(gòu)成不同功能的虛擬儀器。 3 方案論證 可行性研究 在虛擬儀器系統(tǒng)中
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