《虚拟仪器技术》
实验指导书
信息与通信工程学院
2014年3月
前言
一、课程性质
本课程是电子信息工程专业必修的专业实验课程。
通过本课程的教学，使学生深刻体会到虚拟仪器技术的应用，掌握LabVIEW的常用控件和函数，具备研究和开发虚拟仪器系统的能力。
二、项目设置
本课程总学时为16，开设的具体实验项目如下：
●实验1 小车行驶控制设计（4学时，必修）
●实验2 交通灯控制设计（4学时，选修）
●实验3 去极值平均滤波器的设计（4学时，必修）
●实验4 信号的拉氏变换和幅值分析（4学时，选修）
●实验5 信号生成器的设计（4学时，必修）
●实验6 二进制文件的读写操作（4学时，必修）
实验1-6均为设计性实验。
三、专业安排
电子信息工程专业选修全部实验。
四、本书特点
本指导书的特点是引入工程项目机制来管理实验项目，着重培养学生的方案设计、算法分析和现场调试能力，为将来成为卓越工程师打下坚实的基础。
目录
前言 (I)
开发平台 (1)
实验1 小车行驶控制设计 (5)
实验2 交通灯控制设计 (7)
实验3 去极值平均滤波器的设计 (8)
实验4 信号发生器的设计 (9)
实验5 信号的拉氏变换和幅值分析 (11)
实验6 二进制文件的读写操作 (13)
开发平台
一、虚拟仪器简介
虚拟仪器以计算机为核心，将计算机与测量系统融于一体，用软件代替传统仪器硬件的功能，用显示器代替传统仪器面板的测量仪器。
操作人员用鼠标和键盘控制仪器的启动、运行、结束，完成被测信号的数据采集、信号分析、谱图显示、数据存储回放及输出。
二、LabVIEW功能组成
图1.1 LabVIEW功能组成
三、LabVIEW开发流程
为项目建立文件夹，把相关的源程序和头文件等都保存到此文件夹。
1、启动LabVIEW
首先双击桌面LabVIEW图标，启动LabVIEW。
图1.2 LabVIEW启动界面
2、建立VI或工程
单击文件菜单，在下拉菜单选中新建VI或新建工程选项。
3、保存工程
单击文件菜单，在下拉菜单选中保存全部选项。
4、前面板编辑
图1.3 前面板窗口
单击查看菜单，在下拉菜单选中控件选板选项。
图1.4 控件选板
在前面板上放置和排列好控件。
图1.5 排列控件
单击窗口菜单，在下拉菜单选中显示程序框图选项，可切换到程序框图。
5、程序框图编辑
图1.6 程序框图窗口
单击查看菜单，在下拉菜单选中函数选板选项。
图1.7 函数选板单击编辑菜单，在下拉菜单选中整理程序框图选项。
6、调试程序
单击查看菜单，在下拉菜单选中工具选板选项。
图1.8 工具选板单击文件菜单，在下拉菜单单击New。
图1.9 调试程序
四、LabVIEW操作技巧
1、控件端口右击，可创建控件或常量。
2、连线右击，可整理。
3、删除断线，按Ctrl+B键。
4、撤销操作，按Ctrl+Z键。
5、复制控件或函数，选中后按Ctrl键，拖至目标位置松开鼠标和Ctrl键。
实验1 小车行驶控制设计
一、实验目的
通过本实验的学习，掌握LabVIEW的开发流程，应用LabVIEW的图形显示功能，学会图形显示程序的编写。
二、实验内容
模拟小车的行驶过程，在图片中心水平方向画出一条跑道，让小车从左边的起点出发，按照指定速度向右行驶到终点，又重新回到起点继续运行。
实时显示当前时间和小车出发后已用时间。
三、实验原理
1、主要函数
（1）绘制点函数
（2）绘制直线函数
（3）绘制圆角矩形函数
（4）公式函数
（5）已用时间函数
2、程序框图
四、实验结果
实验2 交通灯控制设计
实验2 交通灯控制设计
一、实验目的
通过本实验的学习，应用LabVIEW的条件结构和顺序结构，学会交通灯控制程序的编写。
二、实验内容
实现交通灯的控制，支持正常模式和紧急模式。
紧急模式时红灯亮，绿灯和黄灯灭。
正常模式由三个阶段循环。
①禁止通车：红灯亮，绿灯和黄灯灭②允许通车：绿灯亮，红灯和黄灯灭③过渡状态：黄灯亮，红灯和绿灯灭。
三、实验原理
1、主要函数
（1）条件结构
用组合框作为输入条件，组合框包含两项：正常模式和紧急模式。
（2）顺序结构
在正常模式条件分支中，引入顺序结构，包含三帧，分别对应禁止通车、允许通车和过度状态三个阶段。
对紧急模式中的红、绿、黄灯创建局部变量，放入相应的顺序帧中处理，并添加延时函数。
2、程序框图
四、实验结果
实验3 去极值平均滤波器的设计
实验3 去极值平均滤波器的设计
一、实验目的
通过本实验的学习，应用LabVIEW的信号分析和处理功能，学会去极值平均滤波程序的编写。
二、实验内容
实现去极值平均滤波算法，对一维数组引入的采样信号进行滤波。
三、实验原理
1、原理
连续采样N次，去除最大值和最小值后，进行算术平均，作为有效值。
2、程序框图
四、实验结果
实验4 信号发生器的设计
一、实验目的
通过本实验的学习，应用LabVIEW的信号分析和处理功能，学会公式和仿真信号生成程序的编写。
二、实验内容
分别生成公式信号和仿真信号，提供信号类型、频率、相位和幅值的调节。
三、实验原理
1、生成公式信号
（1）公式波形函数
通过公式字符串指定的函数创建输出波形。
（2）程序框图
2、生成仿真信号
（1）仿真信号函数
可模拟正弦波、方波、三角波和锯齿波和直流。
（2）程序框图
四、实验结果
1、生成公式信号
2、生成仿真信号
实验5 信号的拉氏变换和幅值分析
一、实验目的
通过本实验的学习，应用LabVIEW的信号分析和处理功能，学会信号的拉氏变换和幅值分析程序的编写。
二、实验内容
实现信号的拉氏变换和幅值分析，提供信号类型、频率和幅值的调节。
三、实验原理
1、信号的拉氏变换
（1）实数拉普拉斯变换函数
（2）程序框图
2、信号的幅值分析
（1）幅值和电平分析函数
（2）程序框图
四、实验结果
1、信号的拉氏变换
2、信号的幅值分析
实验6 二进制文件的读写操作
一、实验目的
通过本实验的学习，应用LabVIEW的文件操作功能，学会二进制文件的读写操作程序的编写。
二、实验内容
完成二进制文件的写入和读取操作。
三、实验原理
1、二进制文件写入
（1）主要函数
1）文件对话框函数
2）写入二进制文件函数
（2）程序框图
2、二进制文件读取
（1）读取二进制文件函数
（2）程序框图
四、实验结果
1、二进制文件写入
2、二进制文件读取。