网络频响特性_一阶系统频响特性.docx

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1、1引言12虚拟仪器开发软件1abview入门12.11abview介绍12.2利用1abVieVV编程完成习题设计33利用1abview实现一阶系统的频响特性分析的设计153.1 一阶系统频响特性的基本原理153.2 一阶系统的频响特性分析的编程设计及实现153.2.1一阶高通滤波网络的频响特性153.2.2一阶低通滤波网络的频响特性183.3运行结果及分析203.3.1一阶高通网络频响特性的运行结果203.3.2一阶低通网络的频响特性的运行结果213.3.3结果分析214总结215参考文献22沈阳理工大学课程设计专用纸No1弓Ii此次设计的是网络频响特性一一一阶频响特性的分析。一阶频响特性主

2、要是RC网络的幅度，相位与电阻电容之间的关系。对于一个确定的电路将原件变成S域，根据电路关系列出网络转移函数，并写出幅频相频方程，进行粗略的分析。1abVIEW是一个很好的虚拟仪器开发软件。这里用1abVIEW来实现开发，先学习一下1abvIEW软件的使用方法，并通过一些习题来巩固学的东西，学习软件的大体的功能。在对此软件有了大致的了解后设计分析网络频响特性的曲线，思路主要来源于对网络转移函数的分析。所谓虚拟仪器，就是在计算机为核心的硬件平台上，其功能由用户设计和定义，具有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制功能

3、，以多种形式表达输出检测结果；利用I/O接口设备完成信号的采集,测量与调理，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。使用者用鼠标，键盘操作虚拟面板，就如同使用一台专用的测量仪器一样。因此测量仪器的出现，使测量仪器与计算机的界限模糊了。2虚拟仪器开发软件1abVieW入门2.11abview介绍1abVIEW实验室虚拟仪器集成环境）是一个基于GGraphic语言的图形编程开发环境在工业界和学术界中广泛用作开发数据采集系统、仪器控制软件和分析软件的标准语言对于科学研究和工程应用来说是很理想的语言。它含有种类丰富的函数库科学家和工程师们利用它可以方便灵活地搭建功能强大的测试系统。1abVIEW编程

4、语言最主要的两个特点是图形化编程和数据流驱动。1图形化编程1abVIEW与Visua1C+、Visua1Basic、1abWindows/CVI等编程语言不同后几种都是基于文本的语言而1abVIEW则是使用图形化程序设计语言G语言用框图代替了No2传统的程序代码编程的过程即是使用图形符号表达程序行为的过程源代码不是文本而是框图。一个V1有三个主要部分组成框图、前面板和图标连接器。框图是程序N码的图形表示。1abVIEW的框图中使用了丰富的设备和模块图标与科学家、工程师们习惯的大部分图标基本一致这使得编程过程和思维过程非常的相似。多样化的图标和丰富的色彩也给用户带来不一样的体验和乐趣。前面板是V

5、1的交互式用户界面，外观和功能都类似于传统仪器面板，用户的输入数据通过前面板传递给框图，计算和分析结果也在前面板上以数字、图形、表格等各种不同方式显示出来。图标是V1的图形符号，连接器则用来定义输入和输出，每一个V1都有图标和连接器。用户要做的工作就是恰当地设置参数，并连接各个子VI。编程一般步骤就是使用鼠标选取合适的模块、连线和设置参数的过程，与烦琐枯燥的文本编程相比更为简单、生动和直观。如果将虚拟仪器与传统仪器作一类比，前面板就像是仪器的操作和显示面板，提供各种参数的设置和数据的显示,框图就像是仪器内部的印刷电路板，是仪器的核心部分，对用户来讲是透明的，而图标和连接器可以比作电路板上的电子

6、元器件和集成电路，保证了仪器正常的逻辑和运算功能。2数据流驱动宏观上讲1abVIEW的运行机制已不再是传统上的冯诺伊曼式计算机体系结构的执行方式了。传统计算机语言（如C语言）中的顺序执行结构在1abVIEW中被并行机制所代替。本质上讲它是一种带有图形控制流结构的数据流模式，程序中的每一个函数节点只有在获得它的全部输入数据后才能够被执行。既然1abVIEW程序是数据流驱动的数据流程序设计规定。一个目个目标只有当它的所有输入有效时才能够被执行而目标的输出只有当它的功能完全时才是有效的。于是1abVIEW中被连接的函数节点之间的数据流控制着程序的执行次序而不像文本程序那样受到行顺序执行的约束。我们可

7、以通过相互连接函数节点简洁高效地开发应用程序还可以有多个数据通道同步运行，即所谓的多线程。在1abVIEW中单击加亮执行High1ightExecution按钮，即可以动画方式演示框图的执行过程，可以观察到数据流流动的方式，数据以有色小圆点表示，在各种不同颜色，代表不同数据类型的连线上流动。2.2利用1abview编程完成习题设计1 .写一个正弦波发生器，要求频率和幅度可调波形图停止图21习题1前面板图频率波形图stop图2-2习题1程序面板图大小、颜色等等。2 .新建一个VI,进行如下练习:（1）任意放置几个控件在前面板，改变它们的位置、名称、（2）在VI前面板和后面板之间进行切换（3）并排

8、排列前面板和后面板窗口3 .编写一个V1求三个数的平均值:(1）要求对三个输入控件等间隔并右对齐，对应的程序框图控件对象也要求如此对齐。添加注释（2）分别用普通方式和高亮方式运行程序，体会数据流向。图25习题3前面板图图26习题3程序面板图4 .写一个V1判断两个数的大小，如右图所示：当AB时，指示灯亮图27习题4前面板图图28习题4程序面板图5 .写一个V1获取当前系统时间，并将其转换为字符串和浮点数。这在实际编程中会经常遇到。图29习题5前面板图时间标识图210习题5程序面板图6.写一个温度监测器，当温度超过报警上限，而且开启报警时，报警灯点亮。温度值可以由随机数发生器产生。/开启报警图2

9、11习题6前面板图图212习题6程序面板图5COSJC7 .给定任意X,求如下表达式的值，=x图213习题7前面板图8 .利用顺序结构和timing面板下的tickcountVI,计算for循环产生一个长度为20000点的随机波形所需的时间。图215习题8前面板图波形产生时间图216习题8程序面板图9 .为第四章习题3添加一个WhiIe循环和定时器，实现连续的温度采集监测。报警上限瓶计报警灯图217习题9前面板图1011 .计算学生三门课（语文，数学，英语）的平均分，并根据平均分划分成绩等级。要求输出等级A,B,C,D,E090分以上为A,8089为B,7079为C,6069为D,60分以下为

10、E。图219习题10前面板图图220习题10程序面板图I1为第5章的习题2连续温度采集监测添加报警信息，如下图所示，当报警发生时输出报警信息，例如“温度超限！当前温度78.23C”，正常情况下输出空字符串。图222习题11程序面板图12 .将一些字符串和数值转换成一个新的输出字符串，输出的字符串是一个GP1B命令字符串，它可以用来与串口仪器进行通信。图223习题12前面板图224习题12程序面板图13 .用for循环创建一个数组，并用图形显示输出的数组。图225习题13程序面板图14 图226习题13程序面板图15 .利用簇模拟汽车控制，如右图所示，控制面板可以对显示面板中的参量进行控制。油门

11、控制转速，转速二油门*100,档位控制时速，时速二档位*40,油量随V1运行时间减少。No11Foo1j控制面板左转灯一右转灯左转灯，;鲤右转灯显示面板停止图228习题14程序面板图16 .利用随机数发生器仿真一个0到5V的采样信号，每20OmS采一个点，利用实时趋势曲线实时显示采样结果。图229习题15前面板图图230习题15程序面板图16.在第七章习题1的基础上再增加1路电压信号采集,此路电压信号的范围为5到IOVo图231习题16前面板图NoB图232习题16程序面板图17.利用随机数发生器仿真一个0到5V的采样信号，每20OmS采一个点，共采集50个NoM18.花第七章习题3的基础上再

12、增加1路电压信号采集,此路电压信号的范围为5到10V,采样隔是50ms,共采1()0个点。采样完成后，将两路采样信号显示在同一个WaVeformGraph中。图235习题18前面板图M利用1abview实现一阶系统的频响特性分行的设计3.1一阶系统频响特性的基本原理所谓“频响特性”是指在正弦信号激励之下稳态响应随信号频率的变化情况。这包括幅度随频率的响应以及相位随频率的位随频率的响应两方面，即幅频特性和相频特性。本次实验是一阶系统的频响特性的分析，包括低频和高频的分析条件结构。编写一阶低频的频响程序分析RC低频网络的S域幅频和相频特性，列出相应的方程：H(s)=V1V2=1(1+RC)然后将公

13、式写入公式节点中给公式节点加输入变量输出变量,再加上显示控件,将波形显示出来。一阶高频的频响程序，高频的编程思路同低阶相近，网络转移函数表示式：H(s)=V1V2=S(S+1RC)将公式输入到公式节点中，加入输入输出变量，以及相应的显示控件。3.2一阶系统的频响特性分析的编程设计及实现3.2.1一阶高通滤波网络的频响特性图3-1一阶高通滤波网络的前面板图a篁一遢E-1Jx=x*100jy=(1(RIJUJI图3-2一阶高通滤波网络的程序面板图3.2.2一阶低通滤波网络的频响特性图33一阶低通滤波网络的前面板图Wr11-5rIr11KdbidbT图34一阶低通滤波网络的程序面板图3.3运行结果及

14、分析3.3.1一阶高通网络频响特性的运行结果图3-5运行结果图一阶低通网络的频响特性的运行结果3.3.2图3-6运行结果图3.3.3结果分析程序运行后，调节电阻R和电容C的大小，然后可以观察频响特性曲线随着R和C的改变而改变，同时可以读出电阻，电容的准确值及极点。此程序有实时跟踪的特点通过电路参数的改变及时的反应出频响特性曲线的变化。4总结信号系统课程设计的题目是实现基于1abVIEw的一阶网络得频响特性。此次课程设计是我在继课堂学习书本上的信号与系统知识后，再一次并且更加深入的了解到虚拟仪器的基本使用方法和运用原理，检测我们学习成果的综合性应用能力，它不仅要求我们有扎实的专业理论知识和实践操作能力，更要求我们有严谨治学、团结协作的精神。通过!自己的动手和思考，感觉获益良多。在设计中我就更切身体会到虚拟仪器这种仪器的高效、开放、易用灵活、功能强大、性价比高、可操作性好等明显优点。总之虚拟仪器技术与网络技术的结合，及其在测控领域中的应用，是对传统测控方式的一场革命。应用1abVIEW作为虚拟仪器软件开发平台，为开发高性能的计算机测控系统提供了极大的便利。测控方式的网络化，是未来测控技术发展的必然趋