基于labview软件的控制界面设计毕业设计论文(编辑修改稿)

基于labview软件的控制界面设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

CIN 节点、 ActiveX、 .NET 或 MATLAB 脚本节点等技术，能够轻松实现 LabVIEW 与其他编程语 言的混合编程。 5）内建了 600 多个分析函数用于数据分析和信号处理。 6）通过应用程序生成器可以轻松地发布可执行程序、动态链接库或安装包。 7）提供了大量的驱动和专用工具，几乎能够与任何接口的硬件轻松连接。 8） NI 同时提供了丰富的附加模块，用于扩展 LabVIEW 在不同领域的应用，如实时模块、 PDA 模块、数据记录与监控（ DSC）模块、机器视觉模块与触摸屏模块。 本章小结及论文内容小结 本章首先介绍了虚拟仪器的概念、构成、特点、发展趋势，对比了它与传统仪器，得出它的相对优势。 然后介 绍了 LabVIEW 基本概念、特点、功能、应用和它的优势所在。 论文其它章节的内容如下： 第二章为数据分析控制界面总体结构设计，介绍了界面的设计原则、界面的美化、界面的模块设计；第三章为数据读取及简单分析模块，介绍了文本文件的读取转换，然后将波形转换成柱状图进行观察；第四章为 FFT 模块，对生成的信号进行傅里叶变换，第五章为滤波处理模块，对含有噪声信号进行滤波处理，提取波形；第六章为 chirp 信号分析模块，对 chirp 信号进行 DFT 分析、添加噪声然后频率分析以及信号叠加然后频率分析。 第二章分析控制界面总体结构设计 7 第二章 数据分析控制界面总 体结构设计 界面设计原则 界面设计不像数学运算那样有明确的公式可循，界面设计本身就是一个关于艺术设计的美感问题。 在具体的设计过程中，不但要掌握用户的口味，还要注意应用的场合。 一般在界面设计时遵循如下原则： [4] 1） 界面设计要符合人们的习惯 设计界面符合人们的习惯，这样当软件交到用户手里，用户可以根据本身已有的经验与知识对新软件进行快速的掌握。 2） 界面设计要简单明了 推荐对控件进行分类，功能类似的放在界面的同一区域，比如将命令和控制按钮放在一起，状态显示放在一起； 布局合理，主次要分明。 重要和常用的控件放 在界面显眼的位置。 不常用的控件可以使用模块化，在平常时隐藏，需要用到时再调用。 按阅读习惯布局控件。 人们的阅读习惯一般是从左往右，从上到下。 3） 界面配色要适当 适当的界面配色可以给人赏心悦目的感觉，但要注意界面的颜色不宜过多，一般在三种颜色左右比较合适。 功能相近的元素使用同一色系的颜色，需要重点突出的内容用特别的颜色。 本文界面模块设计 本文设计的数据分析控制界面包含一共包含四个个模块，分别是数据操作、 FFT 变换、滤波处理、 chirp 信号分析。 主界面采用 Tab 控件控制界面，利用属性节点与基于 LabVIEW软件的控制界面设计 8 Tab 控件控制界 面的显示实现通过属性节点来控制 Tab 控件标签页的目的。 我们需要创建四个事件结构，每个事件结构对应一个按钮的单击事件。 当单击按钮时，选择相应的标签页。 主界面如图 所示： 图 第三章数据操作模块的设计 9 第三章 数据操作模块的设计 文件 I/O 简介 运用 LabVIEW 编写程序的过程中，我们经常需要存储数据或读取数据，这就需要有文件的 I/O 过程。 LabVIEW 中提供了对多种文件类型格式的数据进行读 /写操作的函数，用来实现数据的存储与读取 [4]。 绝对路径与相对路径 文件路 径分为绝对路径和相对路径。 绝对路径指文件在磁盘中的位置， LabVIEW可以通过绝对路径访问在磁盘中的文件；相对路径指相对于一个参照位置的路径，相对路径必须最终形成绝对路径才能访问磁盘中的文件。 LabVIEW 中，路径可以是有效的路径名、空值或非路径。 非路径 LabVIEW 提供的一种特殊路径，是路径操作失败时的返回值。 文件引用句柄 句柄是一种标识符，文件引用句柄是 LabVIEW 区分文件的一种标识符，用于对文件进行操作。 打开一个文件时， LabVIEW 会生成一个指向该文件的引用句柄，以后对文件的操作都 通过引用句柄来实现。 文件引用句柄包含文件的位置、大小和读写权限等信息。 流盘 流盘是一项进行多次写操作时保持文件打开的技术，可以循环使用。 流盘操作可以减少函数因打开和关闭文件而产生的与操作系统交互的次数，从而节省内存资源。 流盘操作还可避免频繁地打开和关闭同一文件，可提高 VI 效率。 如果将路径控件或常量连接至写入文本文件函数，写入二进制文件函数或写入电子表格文件函数，则函数将在每次运行 VI 时打开、关闭文件，增加了系统占用。 基于 LabVIEW软件的控制界面设计 10 对于速度要求高，时间持续长的数据采集，流盘是一种理想的方案，因其可以在数据采集 的同时将数据连续写入文件中。 为获取更好的效果，在采集结束前应避免运行其他 VI 和函数（如显示 VI 和函数等）。 在循环之前放置打开 /创建 /替换文件函数，在循环内部放置读或写函数，在循环之后放置关闭文件函数，即可创建一个典型的流盘操作。 此时，只有读写操作在循环内部进行，从而避免产生重复打开、关闭文件的系统占用。 常用文本类型 LabVIEW 用于测控领域时，通常需要对不同类型的测试数据进行实时存储，以供日后进行数据分析处理、波形回放和生成各种类型的报表。 LabVIEW 提供了丰富的文件类型用于满 足用户对存储格式的需求，常用的文件类型有以下几种。 1） 文本文件 文本文件是最常用的文件类型， LabVIEW 提供两种方式创建文本文件：一种方式就是使用打开 /创建 /替换文件函数，另一种方式更简便的方法是使用文本文件写入函数和读取文本文件函数，如图 和 所示： 图 图 2）电子表格文件 第三章数据操作模块的设计 11 电子表格文件是一种特殊的文本文件，它将文本信息格式化，并在格式中添加了空格、换行等特殊标记，以便于被 Excel 等电子表格软件读取。 使用 LabVIEW 提供的电子表格函数可以方便地实现表格的生成和读写操作。 电子表格函数的简要说明如图 和 所示： 图 图 3）二进制文件 在众多的文件类型中二进制文件是存取速度最快、格式最紧凑、冗余数据最少的文件存储格式，在高速数据采集时常用二进制格式存储文件，以防止文件生成速度大于存储速度的情况发生。 二进制文件函数的简要说明如图 和 所示： 图 基于 LabVIEW软件的控制界面设计 12 图 基于 labview 的文本数据读取 本模块实现的功能是 LabVIEW 读取已保存的文本文件数据，生成波形和柱状图，然后对波形进行分析，得到信号的基本参数。 文本数据是由 Matlab 软件生成的高斯分布序列。 随机高斯序列的生成与保存 程序代码如下 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，然后保存成文本文件如图 所示： 第三章数据操作模块的设计 13 图 LabVIEW 的数据读取 1） 前面板设计 放置数值控件、布尔控件、数组控件及图形控件。 执行 “ 控件→新式→数组、矩阵和簇→数组”添加一个簇，命名为信号参数，和“控件→新式→数值→数值显示控件”操作，添加三个控件，分别命名为“算术平均”、“方差”、“采样点数”； 执行“控件→新式→图形→波形图”操作，添加两个波形图控件并分别命名为“原始信号”和“柱状图”。 前面板设计图 所示： 图 2） 程序框图设计 程序框图如图 所示： 基于 LabVIEW软件的控制界面设计 14 图 其中的子 VI 为数据读取操作，子 VI 的程序框图如图 ： 图 3） 运行程序 运行程序，观察到生成的高斯序列波形和其柱状图，观察到波形算术平均值、方差、采样点数以及不同幅值的点数分布情况。 运行结果如图 所示： 第三章数据操作模块的设计 15 图 数据操作运行界面 基于 LabVIEW软件的控制界面设计 16 第四章 FFT变换模块的设计 17 第四章 FFT 变换模块的设计 DFT 的定义 傅里叶变换是数学信号处理中常用的重要数学变换，离散傅里叶变换（简称 DFT）是针对有限长序列的， DFT 的实 质是有限长序列傅里叶变换的有限点离散采样，这样开辟了频域离散化的道路，使得数字信号处理可以在频域采用数字运算的方法来进行，数字信号处理变得更加灵活。 另一方面， DFT 的多种快速算法使信号的实时处理的设备的简化得以实现，因此，时域离散系统的研究与应用代替了传统的连续时间系统。 所以说， DFT在理论和各种信号处理中都有很重的意义。 设 nx 是长度为 Ｍ 的有限长序列，其Ｎ点离散傅里叶变换 kX 定义为：        knNNn WnxnxD F TkX 10， k=0， 1,2， ...， N1 kX 的离散傅里叶逆变换 IDFT（ Inverse Discrete Fourier Transform，简称 IDFT）为        101 NkknNWkXNkXI D F Tnx ， n=0,1,2， ...， N1 式中， NjN eW π2 ,N称为 DFT 变换区间长度， N≧ M。 [5] DFT 的应用 DFT 在数字通信、仿真、图像处理、语音信号处理、雷达理论、功率谱分析、光学、地震、系统分析以及医学等各个领域都有着广泛地应用。 此处主要介绍 DFT 计算卷积和相关系数的基本原理以及 DFT 对连续信号和序列进行谱分析等基本的应用。 基于 LabVIEW软件的控制界面设计 18 用 DFT 计算线性卷积 循环卷积可在时域内直接计算，也可以在频域计算，如框图所示： nx1 nx2 在实际应用中，为了分析时域离散线性 非移变系统或者对系列进行滤波处理等，需要计算两个序列的线性卷积。 假设 nh 和 nx 都是有限长序列，长度分别是 N 和 M。 它们的线性卷积和循环卷积分别表示如下：            10Nmi mnxmhnxnhny               10 LLm Lc nRmnxmhnxnhny 其中，  MNL ,max ，       qL qLnxnx，所以得出        q Lic nRqLnyny 由此说明 nyc 等于 nyl 以 L为周期的周期延拓序列的主值序列。 nyl 的长度为 N+M1，所以只有当循环卷积长度 1 MNL 时， nyl 以 L为周期进行周期延拓才没有混叠现象。 此时满足    nyny lc 。 由此证明了循环卷积等于线性卷积的条件是 1 MNL。 DFT DFT IDFT    nxnx 21  第四章 FFT变换模块的设计 19 用 DFT 对连续信号进行谱分析 信号进行频谱分析就是计算信号的傅里叶变换。 计算机不方便对连续信号与系统的傅里叶分析进行计算，而 DFT 是一种时域和频域均离散化的变换，非常适合计算机进行数值运算，因此 DFT 在分析离散信号和系统中有着广泛应用。 用 DFT 作频谱分析，只能处理有限时宽的信号。 实际经常遇到的连续信号 txa 如图像、声音、电压、电流等，其频谱函数  jXa 也是连续函数。 数字计算机难于处理，对模拟信号进行处理，必须对 txa 作时域采样以及 )(nx 作 DFT，得到 )(kX。 )(kX 是 )(nx的傅里叶变换 )( jweX 在。