專業(yè)課程設(shè)計(jì)說明書

1、 專業(yè)課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)名稱：雙通道數(shù)據(jù)采集回放系統(tǒng) 班級(jí)：電信（1）班 姓名：王香婷 學(xué)號(hào)：1112030101 指導(dǎo)教師：金晅宏 2014-9-18一、 設(shè)計(jì)目的及意義信息獲取、信息處理、信息傳輸和控制是信息技術(shù)及系統(tǒng)的重要組成部分。虛擬儀器則是儀器技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)深層次結(jié)合的產(chǎn)物，本設(shè)計(jì)是在虛擬儀器的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化的硬件和軟件平臺(tái)上，利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、傳感器技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)理論及專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，建立一個(gè)具有信號(hào)采集、信號(hào)處理與分析數(shù)據(jù)采集回放系統(tǒng)，旨在訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的基本技能及工程實(shí)踐能力，理論聯(lián)系實(shí)際，鞏固和進(jìn)一步理解基礎(chǔ)理論知識(shí)，初步形成和掌握

2、信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、應(yīng)用和開發(fā)能力。二、 設(shè)計(jì)原理在雙通道數(shù)據(jù)采集回放系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，首先是實(shí)現(xiàn)基本波形模擬發(fā)生、數(shù)據(jù)采集記錄、其次是對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行回放、分析處理。以下就每一個(gè)部分進(jìn)行原理介紹。（一）波形發(fā)生測量系統(tǒng)這是一個(gè)虛擬的波形發(fā)生器，它能實(shí)現(xiàn)基本波形的發(fā)生包括方波、正弦波、鋸齒波等。用循環(huán)控制波形發(fā)生的頻率。同時(shí)要建立一個(gè)實(shí)用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，必須了解一些關(guān)于模擬信號(hào)采集過程和模擬輸入系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)。根據(jù)信號(hào)的特征和測試目的，模擬信號(hào)可以分為3類：1對(duì)于隨時(shí)間緩慢變化的信號(hào)，例如容器的液位、對(duì)象的溫度等，通常叫做直流信號(hào)。對(duì)直流信號(hào)一般只需要比較慢的采樣頻率。 2對(duì)于隨時(shí)間變化較快得信號(hào)，如

3、果需要了解它的波形，則把它作為一個(gè)時(shí)域信號(hào)來處理。這時(shí)候就需要比較高的采樣頻率。 3對(duì)于隨時(shí)間變化較快的信號(hào)，如果需要了解它的的頻率成分，則把它作為一個(gè)頻域信號(hào)處理。根據(jù)來徹斯特理論，要得到準(zhǔn)確的頻率信息，采樣率必須大于信號(hào)最大頻率成分的兩倍。采樣率的一半叫來徹斯特頻率。這實(shí)際上意味著對(duì)于最大頻率的信號(hào)成分每一個(gè)周期只采樣兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，這對(duì)于描述信號(hào)的波形是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。工程實(shí)際中一般使用信號(hào)最高頻率成分410倍的采樣率。（二）頻譜分析信號(hào)處理幾乎涉及到所有的工程技術(shù)領(lǐng)域，而頻譜分析正是信號(hào)處理中一個(gè)非常重要的分析手段。一般的頻譜分析都依靠傳統(tǒng)頻譜分析儀來完成，價(jià)格昂貴，體積龐大，不便于工程技術(shù)人

4、員的攜帶。虛擬頻譜分析改變了原有頻譜分析的整體設(shè)計(jì)思路，用軟件代替了硬件。使工程技術(shù)人員可以用一部筆記本電腦到現(xiàn)場就可輕松完成信號(hào)的采集、處理及頻譜分析。時(shí)間域分析：時(shí)間域分析是最直觀也是第一步的分析。從時(shí)域分析中既可做出一些原始判斷，又可確定進(jìn)一步分析的方向和目標(biāo)。頻譜分析：將時(shí)域信號(hào)變換成頻域信號(hào)再分析稱為頻譜分析。由于時(shí)域信號(hào)分為連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)，連續(xù)信號(hào)又可分為絕對(duì)可積、平方可積和均方可積；離散信號(hào)又可分為絕對(duì)可和、平方可和和均方可和，故對(duì)應(yīng)的頻譜可分為多種。時(shí)域加窗：時(shí)域加窗可減少泄露，還有其他用途，加窗可加矩形窗、海窗、平頂窗、力窗和指數(shù)窗等，注意每種窗都是既有優(yōu)點(diǎn)、又有缺點(diǎn)。1

5、. 矩形窗（None）（也叫均勻窗、不加窗） 它的功能僅為以采樣時(shí)間為窗長度截?cái)嘣夹盘?hào)，它的泄露較大，僅用于無泄露場合。2. 海窗 包括漢寧窗（hannning）和漢明窗(hamming)，用于減少泄露，缺點(diǎn)在于頻域主瓣比矩形窗主瓣寬，確定峰值頻率時(shí)誤差較大。加海窗會(huì)降低峰值高度。3. 平頂窗（flat top） 它主要用于提高分析儀的幅值讀書精度。輸入一個(gè)峰值已知的正弦波，用平頂窗在頻域讀數(shù)，可發(fā)現(xiàn)它的讀數(shù)最接近于真正峰值。4. 布拉克曼窗（Blackman） 為了更進(jìn)一步抑制旁瓣，可再加上余弦的二次諧波分量，得到布拉克曼窗。布拉克曼窗的旁瓣衰減加大，但同時(shí)主瓣寬度也相應(yīng)的加寬了。三、 設(shè)

6、計(jì)任務(wù)及要求（一）根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)兩個(gè)前面板 采集記錄前面板，可分為六個(gè)部分：1. 雙通道波形的發(fā)生?？梢赃x擇通道的波形，設(shè)置波形的頻率和幅度。2. 窗口設(shè)置?？梢栽O(shè)置X軸和Y軸的刻度。3. 采集按鈕。按下采集按鈕采集數(shù)據(jù)、顯示4. 記錄按鈕。按下記錄按鈕，對(duì)當(dāng)前采集數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。5. 回放按鈕。按下回放按鈕，將彈出新界面。對(duì)當(dāng)前保存數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理顯示。6. 停止按鈕。停止按鈕控制儀器結(jié)束運(yùn)行。數(shù)據(jù)回放處理前面板，可分為三個(gè)部分：1.保存原始數(shù)據(jù)回放，可以設(shè)置拖動(dòng)曲線進(jìn)行縮放。2.濾波數(shù)據(jù)窗口，可以設(shè)置濾波函數(shù)。3.頻譜分析數(shù)據(jù)窗口，可以設(shè)置選擇加窗類型。（二）編制功能框圖 根據(jù)系統(tǒng)要求編寫

7、軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。必要時(shí)要設(shè)計(jì)程序流程圖。（三）演示程序 演示程序時(shí)，在本機(jī)上運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求。4、 設(shè)計(jì)思路 在此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要實(shí)現(xiàn)基本波形模擬發(fā)生、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)記錄以及回放和處理。波形發(fā)生：實(shí)現(xiàn)基本波形的發(fā)生，包括方波、正弦波、鋸齒波等。還需要進(jìn)行循環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)幅值以及頻率大小的調(diào)節(jié)，然后利用采集數(shù)據(jù)的控件來控制波形的發(fā)生。 數(shù)據(jù)回放：調(diào)用數(shù)據(jù)回放子程序（playback.vi）,在窗口中顯示出來,可以選擇不同的濾波器以及窗類型，程序自動(dòng)生成相應(yīng)波形。5、 程序結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)：主要由兩部分組成，雙通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)回放，用到了CASE以及WHILE LOOP結(jié)構(gòu)，其中，數(shù)據(jù)采集

8、系統(tǒng)中包含波形產(chǎn)生和數(shù)據(jù)記錄兩個(gè)部分。1. 雙通道數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)前面板：后面板：2. 雙通道數(shù)據(jù)回放前面板：后面板： 3.數(shù)據(jù)記錄與讀取六、設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析及解決方法 在雙通道數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，需要實(shí)現(xiàn)基本波形發(fā)生、數(shù)據(jù)采集及記錄、數(shù)據(jù)回放和處理。遇到的主要設(shè)計(jì)難點(diǎn)是在系統(tǒng)的波形發(fā)生界面可以改變電壓基準(zhǔn)和時(shí)間基準(zhǔn)，電壓基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)沒有問題，但是在時(shí)間基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)過程中遇到了很多麻煩，后面板的程序設(shè)計(jì)是正確的，按理來說，前面板的運(yùn)行也應(yīng)該是正常的，但是，旋鈕和波形的時(shí)間軸不對(duì)應(yīng)，我的解決辦法是一直嘗試改變后面板中和時(shí)間基準(zhǔn)相乘的常數(shù)值，經(jīng)過數(shù)次嘗試，最終發(fā)現(xiàn)當(dāng)其為20時(shí)，前面板運(yùn)行就大概恢復(fù)了正常。7、 程序調(diào)試心得及設(shè)計(jì)總結(jié)通過本次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)Labview有了初步的了解，掌握