学号 1607080221
天津城建大学
虚拟仪器大作业
微积分运算
学生姓名韩徐
专业名称电子信息科学与技术
计算机与信息工程学院
2019 年 5 月 16日
本学期我们开设了虚拟仪器选修课程，课上老师讲解了虚拟仪器的起源、发展、应用以及LabVIEW软件的使用。

虚拟仪器是以计算机为核心的，是仪器系统与计算机软件技术的紧密结合。

这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，就是所谓的智能仪器，随着计算机功能的日益增大以及体积的日益缩小，这类仪器的功能也越来越强大，目前已经出现嵌入式系统的仪器。

另一种方式是将仪器装入计算机，以通用的计算机硬件以及操作系统为依托，实现各种仪器功能。

虚拟仪器主要是指第二种方式。

虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融合为一体，从而把计算机强大的计算功能和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、储存及分析处理。

LabVIEW是一个软件开发环境，它是一种不同于常规文本式编程语言的图形化编程工具，它被公认是标准的数据采集和仪器控制软件。

熟练地掌握这个软件的使用可以为以后的工作提供很大的便利，为了熟悉这个软件的使用，巩固课上所学知识，我们尝试使用这个软件编写一个简单的程序，实现一些功能，我参考了相关的资料，使用LabVIEW编写了一个计算微积分的程序，在前面板界面输入信号（本程序以方波信号为主）的一些参数，然后程序就可以对指定的信号进行微分和积分的计算。

首先在我的电脑上安装LabVIEW软件，我使用的是2013版本的LabVIEW。

安装完成以后，打开软件，新建一个vi，这时候会出现两个面板：前面板和程序框图面板，然后根据参考书的介绍进行编程，具体操作如下：
1、在前面板上拖放相应的控件，本程序需要波形图显示控件1个、数值输入控件5个、字符串输入控件1个、停止按钮1个。

这些东西在查看-控件选板下找到。

2、拖放好这些控件以后在程序框图界面可以看到这些控件，在程序框图界面把这些控件摆放整齐，并添加一些新的函数控件，包括方波发生器1个、除法运算符1个、倒数运算符1个、数值常量1个、数组1个、捆绑簇1个、条件结构框1个、while循环结构1个、积分/微分运算符各1个。

这些东西在查看-函数选板下找到。

摆放好的控件如下图：
3、在程序框图界面拖放好这些控件以后，把它们连接起来以实现相应功能，连线在查看-工具选板下找到，具体的连接方式如下图所示：
下面介绍一些控件的作用：
1、数值输入控件：用于向仪器中输入信号的数值常量参数。

2、字符串输入控件：用于向仪器中输入字符来选择积分或者微分计算。

3、波形图显示控件：显示所输出信号的波形。

4、条件结构框：选择执行微分还是积分功能。

5、积分和求导函数：LabVIEW提供的求导和积分运算在函数选板的数学-积分与微分子选项中找到，积分函数中的积分方法用来指定进行数值积分的方法，有4种方法可供选择：梯形法则、Simpson法则（默认）、Simpson3/8法则、Bode法则。

求导函数中的方法指定微分方法，有4种方法可供选择：二阶中心（默认）、四阶中心、前向、后向。

三、调试过程
在编辑好程序框图界面里面的程序以后，我发现程序并没有办法运行，提示我有一个错误，错误提示如下图所示：
在检查了错误类型以后，我发现错误原因是我放置的条件结构没有设置默认值，导致了程序无法正确执行，于是我把计算积分设置成为默认值，即程序开始执行时优先计算积分。

当需要计算微分时，在前面板界面输入“微分”字符即可。

这样设计的前面板有些突兀，我在查看-控件选板中找到修饰控件，对前面板的仪器进行修饰，修饰后并运行如下图所示：
四、心得体会
完成了这次结课大作业之后，我对于虚拟仪器的了解更加深刻了，虚拟仪器可以广泛地应用在各个领域，相较于传统仪器，虚拟仪器具有更多的优势，也是当今计算机技术迅猛发展、计算能力显著提高下的产物，由此而产生的软件LabVIEW，是对于虚拟仪器具体应用的实现，课上老师给我们讲解了LabVIEW软件的简单使用，可是只是听是远远不够的，还需要自己动手实践，于是通过这次大作业我简单应用LabVIEW软件编写一个小程序，实现一个小功能，算是对于课上所学的扩展与实践。