【正文】 時域表征經(jīng)過傅里葉變換后轉(zhuǎn)換為頻域表征,從而獲得信號在頻域的分布特性，讓我們能夠從頻域的角度對信號的特性獲得更加深入的了解。通過前面板的選擇確定事件結(jié)構(gòu)的分支，進入不同的實驗?zāi)K或者是停止實驗。圖31實驗仿真主面板 首先進入信號與系統(tǒng)實驗教學(xué)系統(tǒng)，看到的是如圖31的圖形操作形界面，在這里此界面中可以選擇進入四個模塊的某個實驗?zāi)K，或者是停止實驗。3 信號系統(tǒng)實驗的LabVIEW實現(xiàn)根據(jù)信號系統(tǒng)實驗的要求，運用LabVIEW設(shè)計了包括信號分析、信號抽樣、LTI系統(tǒng)特性、系統(tǒng)仿真在內(nèi)的四個模塊實驗教學(xué)系統(tǒng)。這些模塊可以使我們所編寫的LabVIEW程序在其他系統(tǒng)設(shè)備上運行。LabVIEW的代碼不需要做任何的修改就可以在常見的三大常見的PC機操作系統(tǒng)：Windows、Mac OS及Linux上運行。因此，在我們的項目開發(fā)時間緊張的情況下，為了縮短開發(fā)周期可以優(yōu)先考慮使用LabVIEW就行開發(fā)?？焖匍_發(fā)：圖形編程消除了文本編程中所涉及的許多語法細節(jié)。LabVIEW有專門用于控制領(lǐng)域的模塊——LabVIEW DSC?？刂疲簻y試和控制是兩個相關(guān)度非常高的領(lǐng)域，通常我們一般都是講測控領(lǐng)域。從誕生之初到現(xiàn)在LabVIEW已經(jīng)走過了25年的歷史，經(jīng)過這25年的發(fā)展，LabVIEW已經(jīng)在測控領(lǐng)域占據(jù)了不可或缺的低位，在測試測量領(lǐng)域得到了最為廣泛的支持。我們在這些領(lǐng)域開發(fā)軟件時，可以優(yōu)先考慮使用LabVIEW。LabVIEW內(nèi)建了大量的分析函數(shù)、數(shù)學(xué)模塊用于數(shù)據(jù)分析和處理，能夠滿足工程師們所面對的工程項目的大部分要求；另外，NI還提供了針對特定專業(yè)相應(yīng)的附加工具包，如聲音與振動、FPGA、控制設(shè)計仿真、高級信號處理等。LabVIEW的開放性提供了與ActiveX,動態(tài)鏈接庫（DLL）、NET等開發(fā)工具的共享庫間的開放式連接，使工程師可以在LabVIEW中輕松引用外部代碼。為了能夠有效地顯示測試數(shù)據(jù)，LabVIEW提供了大量可視化控件。與文本編程語言不同的是，LabVIEW采用了獨特易懂的圖形化編程模式，這種模式和標準流程圖相似，使得初學(xué)者極易入門，在很大的程度上縮短了學(xué)生、工程師的整體學(xué)習(xí)時間和工程開發(fā)周期，極大的提高了工程開發(fā)效率。它充分的利用了科學(xué)研究人員、工程師所熟悉的術(shù)語、圖標和概念，從這樣看來，LabVIEW是一種最終面向用戶的編程工具。 G語言G語言是圖形化的程序語言（Graphical Programming Language）的縮寫。2011年發(fā)布了LabVIEW最新版本LabVIEW 2011。LabVIEW一直嘗試對跨平臺的支持，1993年發(fā)布的LabVIEW ，使得同樣的LabVIEW代碼可以得到最大限度的復(fù)用，舍去系統(tǒng)跨平臺重寫代碼的重復(fù)勞動。 LabVIEW的發(fā)展歷史1986年，一個對虛擬儀器系統(tǒng)產(chǎn)生巨大影響的軟件在NI誕生。512 走進LabVIEW的世界 LabVIEW是Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench的縮寫，它是美國國家儀器有限公司（National Instruments ：NI）最核心的軟件產(chǎn)品。第五章 簡單介紹了數(shù)據(jù)采集的基本知識，并實現(xiàn)了對一階RC電路幅頻特性的測量。第三章 主要講述了信號系統(tǒng)實驗的信號分析、信號抽樣、LTI系統(tǒng)特性、系統(tǒng)仿真的具體理論知識，并在理論的基礎(chǔ)之上用LabVIEW實現(xiàn)了各個實驗。本文主要闡述了信號系統(tǒng)實驗的理論知識和在理論知識之上的信號系統(tǒng)實驗的LabVIEW具體實現(xiàn)。因此在這個時候開發(fā)一套基于LabVIEW的虛擬儀器教學(xué)實驗系統(tǒng)，不僅能充分的利用教學(xué)資源，其和傳統(tǒng)教學(xué)儀器的結(jié)合更能提高我校學(xué)生實際動手的興趣，增加的工程能力和實驗教學(xué)的效果。軟件在整個系統(tǒng)中占據(jù)了重要的作用，因此“軟件就是儀器”的概念就是指這樣一種以軟件為核心的模塊化儀器系統(tǒng)。它的目的在于簡化工程師在構(gòu)建自動化系統(tǒng)過程中的各個環(huán)節(jié)，降低開發(fā)難度，提高工程師的效率。用戶用鼠標操作虛擬儀器的面板就如同操作真實儀器一樣真實與方便。它的實質(zhì)是用電腦的顯示器功能來模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，用模塊化的硬件來實現(xiàn)軟件和硬件的聯(lián)合，用I/O設(shè)備完成信號的采集與輸出，用強大的軟件來實現(xiàn)信號的采運算、分析和處理，從而實現(xiàn)各種功能的計算機測控系統(tǒng)。使用虛擬儀器的法案，可以在很大的程度上減少實驗室的硬件投入、系統(tǒng)的維護成本，還可以鍛煉學(xué)生實際的測試工程技能，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但是硬件投資大、維護、更新難、操作出現(xiàn)意外損失也較大，適合有一定基礎(chǔ)的高年級學(xué)生，軟件實驗利用軟件編程對信號進行各種處理，MATLAB是我們之前《信號與系統(tǒng)》實驗所用軟件其操作簡單，處理能力強，仿真效果好，但是其也存在直觀性差。目前高校中很多的實驗是采用試驗箱和傳統(tǒng)儀器來搭建的實驗平臺，或者是用C、MATLAB等語言編寫的仿真軟件系統(tǒng)。1986年美國國家儀器公司NI（National Instruments）提出了虛擬測量儀器（VI）概念，在傳統(tǒng)儀器領(lǐng)域引發(fā)了一場深刻的變革，它使得計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠進入儀器領(lǐng)域，和儀器技術(shù)結(jié)合起來，開創(chuàng)了“軟件即是儀器”的先河。本文的背景知識包括：信號與系統(tǒng)、LabVIEW編程、數(shù)字信號處理、電路原理。目 錄緒論基于LabVIEW的信號系統(tǒng)實驗設(shè)計畢業(yè)論文目 錄1 緒論 1 1 虛擬儀器在教學(xué)運用的前景 1 1 2 22 走進LabVIEW的世界 3 3 LabVIEW的發(fā)展歷史 3 G語言 3 LabVIEW的特點 3 LabVIEW的應(yīng)用領(lǐng)域 43 信號系統(tǒng)實驗的LabVIEW實現(xiàn) 6 7 7 11 14 14 15 LTI系統(tǒng) 17 LTI系統(tǒng)特性 17 LTI系統(tǒng)特性實驗的LabVIEW實現(xiàn) 19 21 21 24 254 LabVIEW和Multisim的聯(lián)合仿真 26 26 Multisim自動化 26 275 數(shù)據(jù)采集 30 30 30 30 一階電路的測量 306 結(jié)論與展望 33參考文獻 34附 錄1 35附 錄 2 447 致 謝 495 數(shù)據(jù)采集1 緒論 本文所開發(fā)的基于虛擬儀器的《信號與系統(tǒng)》實驗教學(xué)平臺是在計算機技術(shù)，信號測量技術(shù)，信號處理技術(shù)高速發(fā)展，實驗室教學(xué)軟硬件更新，為了促進學(xué)生更好的理解理論知識，增加實際的工程運用能力，在美國國家儀器NI公司的LabVIEW軟件平臺開發(fā)上的虛擬儀器實驗教學(xué)系統(tǒng)?？捎糜趹?yīng)用于各電類專業(yè)的自動控制、信號處理實驗教學(xué)。 虛擬儀器在教學(xué)運用的前景 我國科學(xué)家懷樵老先生在1979年提出了“軟件制造儀器”的概念。實驗教學(xué)在高等工科教育中占據(jù)重要的地位，并起著不可替代的的作用，特別是在針對這樣理論性較強的專業(yè)課時，實驗教學(xué)就顯得尤為重要，通常在高校實際實驗教學(xué)中，主要是通過基于硬件或軟件的實驗加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解。硬件實驗常通過利用信號發(fā)生器、示波器、頻譜分析儀、采集卡等器件產(chǎn)生、觀察、測試、分析信號的波形和各種特性。無法快速、高效、實時地處理各種信號，不能較好的滿足對低年級實驗教學(xué)的現(xiàn)實需求。 所謂的虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應(yīng)用。其具有性能高、擴展性強、開發(fā)周期短、無縫集成等優(yōu)點。LabVIEW是由NI公司開發(fā)的一個圖形化的軟件編程語言，是一種數(shù)據(jù)流編程語言。也被稱為G語言，通過LabVIEW和DAQ設(shè)備，工程師可以在一臺普通的PC上搭建測控系統(tǒng)，而無需其他硬件，在前面板中設(shè)計自定義的操作界面，在程序框圖中設(shè)計數(shù)據(jù)采集和分析功能。由于虛擬儀器技術(shù)較傳統(tǒng)儀器具有上述較多的優(yōu)點，現(xiàn)階段的實驗室也以安裝了LabVIEW軟件，購買了NI的數(shù)據(jù)采集卡。其次由于我校的LabVIEW實驗課程是在大三學(xué)年，讓學(xué)生在這個時候接觸LabVIEW能提高其后面的學(xué)習(xí)能力，從而為以后實際工作中的測試、控制和設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。第二章 主要講述了在測試控制領(lǐng)域占有重要作用的LabVIEW軟件。第四章 講述了LabVIEW和Multisim聯(lián)合仿真的基本知識，在理論的基礎(chǔ)之上是實現(xiàn)了AM調(diào)制的包絡(luò)解調(diào)。第六章 結(jié)論和展望。與我們較為常見的文本編程語言，如C，C++,C或Java相比，LabVIEW最大特點是它是一種圖形化編程語言。它就是LabVIEW ，這個版本是在Macintosh機上實現(xiàn)的，后來才移植到PC機上。在1998年發(fā)布的LabVIEW 實現(xiàn)了多線程運行；LabVIEW ；LabVIEW VI，可以讓工程師通過簡單的交互和配置就可以再LabVIEW中自動生成代碼，進一步降低數(shù)據(jù)采集、儀器控制、信號處理等功能的復(fù)雜度，大大提高了程序開發(fā)效率；，LabVIEW 。我們可以看見隨著LabVIEW在測試領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，必將有功能更加強的的LabVIEW新版本面試，也將給我們用戶帶來更多的驚喜與幫助。工程開發(fā)人員在使用G語言編寫程程序的時候，主要是編寫流程圖而不是像文本編程語言那樣編寫代碼。 LabVIEW的特點 （1）圖形化編程模式。（2）靈活的數(shù)據(jù)表達。（3）開放式環(huán)境。（4）強大的分析能力。 LabVIEW的應(yīng)用領(lǐng)域鑒于LabVIEW在誕生之初就致力于全面優(yōu)化虛擬儀器的構(gòu)建過程，LabVIEW編程語言就有了眾多優(yōu)點，尤其是在一下特定的領(lǐng)域，它的優(yōu)勢更加明顯。測試領(lǐng)域：LabVIEW誕生初衷就是為了測試測量，因此測試測量無疑成為了LabVIEW目前被應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域。LabVIEW開發(fā)了適用于測量領(lǐng)域的各種LabVIEW工具包，其基本上覆蓋了所有用戶所需的所用功能，大大方便了用戶在其基礎(chǔ)上的軟件開發(fā)。LabVIEW本身就是為測控而生的，在此我們只是分開來講。仿真：各種各樣的運算函數(shù)也能在LabVIEW中找到，特別適合進行模擬 、仿真 、原型設(shè)計等工作，在高等院校教育領(lǐng)域，一些時候受到現(xiàn)實實驗條件的限制，可能課程所涉及的與一些硬件設(shè)備相關(guān)的實驗不能完成，LabVIEW的硬件軟件化的特點，在這是就能得到很好的應(yīng)用，使用LabVIEW進行軟件仿真，可以達到較好的效果，同時也調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和對相關(guān)課程的興趣。使得軟件開發(fā)的效率有了極大的提高，使用傳統(tǒng)的文本編程語言需要花費幾周甚至是幾月才能編寫的程序，用LabVIEW幾天或者幾小時就能完成?？缙脚_：LabVIEW具有良好的平臺一致性。此外，我們還可以注意到LabVIEW還有一些特殊的LabVIEW附加模塊，即LabVIEW RealTime、LabVIEW FPGA、LabVIEW PDA和LabVIEW Embedded模塊。LabVIEW RealTime可以允許提取部分LabVIEW 代碼，將其下載到運行實時操作系統(tǒng)的獨立控制電路板上執(zhí)行；LabVIEW FPGA和LabVIEW PDA模塊允許LabVIEW程序分別在現(xiàn)場可編程門陣列和個人掌上電腦（Personal Digital Assistance）上運行；LabVIEW Embedded嵌入式模塊通過集成LabVIEW 和第三方工具鏈，允許編譯LabVIEW VI并將其運行在任何一個32位微處理器上。 實驗仿真主面板如圖31所示。圖32為主程序框圖：圖32主程序框圖實驗的主程序是在一個循環(huán)中添加一個事件結(jié)構(gòu)，事件結(jié)構(gòu)含有六個分支，其中的四個分支中分別是調(diào)用相對應(yīng)的四個子模塊的子程序。下面分別對每個實驗的原理與LabVIEW具體實現(xiàn)進行詳細敘述。幅頻分析又稱為傅里葉分析，它給我們提供了一種非常方便的信號分析與表示方法，是我們常見的信號與系統(tǒng)分析中一種非常有用的工具，在信號與系統(tǒng)的分析與研究中，傅里葉分析起到了極為重要的作用。我們應(yīng)當建立一種概念：用信號的頻譜圖可以完全表征信號。 （1）周期信號的傅里葉級數(shù)表示如果一個信號時周期的，那么對于一切t，存在某個正值T,使得 對全部t成立 （） x(t)的基波周期就是滿足上式的最小非零值T，而稱為基波頻率。與（）式成諧波關(guān)系的復(fù)指數(shù)信號集合是： ，… （）這些信號中的每一個信號都有一個基波頻率，它們是得倍數(shù)。則有對一個由成諧波關(guān)系的復(fù)指數(shù)信號線性組成的信號： （）來說，也是周期為T 的周期信號。如果一個信號能夠表示稱為（）式的級數(shù)形式，我們需要求出級數(shù)表達式的系數(shù)。這一對應(yīng)關(guān)系就定義為一個周期信號的傅里葉級數(shù)： （）