基于LabVIEW的信号处理系统设计

理论研究新课程NEW CURRICULUM
随着计算机技术的发展,新技术层出不穷,并飞速改变着人们
生产生活的各个领域,虚拟仪器技术由于它具有设计方便、开发速度快、软硬件配套齐全、系统运行稳定等诸多优点,越来越多的受
到人们的广泛关注。

这个概念由美国国家仪器公司(National Instrument,NI)于1986年第一次提出,近年来广泛应用于工业各领域中。

其推出的LabVIEW(实验室虚拟仪器工程平台)作为国内使用最为广泛的虚拟仪器软件平台,用于数据分析、采集及硬件仪器控制,可以进行图形化编程设计。

这一虚拟仪器平台的推出,开创了“软件即是仪器”的新领域,推动了虚拟仪器技术的发展。

《信号与系统》是高职院校电子信息类专业的专业基础课程,众多抽象的知识内容一直使该课程被专业学生认为是专业课中最难以理解的课程之首。

学生在课堂上面对着众多公式根本提不起学习兴趣,这个长期困扰我们的顽疾亟须要通过改变教学方法手段来解决。

1.系统设计
信号处理系统的设计基于高职院校《信号与系统》的课程标准要求,内容情境设计参照项目化课程改革规范,运用“六步”教学法,确保设计内容能更好地服务课程教学。

信号处理系统由信号发生器、信号延迟处理模块、信号消噪处理模块和信号采样模块共四个主要部分组成。

(1)信号发生器
信号发生器由正弦信号发生器和周期信号发生器组成。

它们的时域信号模型表示如下:
正弦信号发生器可以产生可调振幅、频率的正弦信号波形,模型表示为公式(1)
h(n)=R n sin(ω0n)u(n)0<R≤1(1)
其中R表示正弦信号振幅,ω0表示正弦信号角频率。

周期信号发生器可以产生可调振幅、频率的周期信号波形,模型表示为公式(2)
h(n)=h1(n)+h1(n-D)+h1(n-2D) (2)
其中,h1(n)=b0δ(n)+b1δ(n-1)+b2δ(n-2)+…+b D-1δ[n-(D-1)],b0,b1,……b D-1均是同一周期内的参数,D表示该信号的周期。

(2)信号延迟处理模块
该模块可以根据使用者要求,调整延迟时间、延迟次数和衰减因数等参数。

模型表示为公式(3)
h(n)=δ(n)+aδ(n-D)+a2δ(n-2D)+……+a nδ(n-ND)(3)
其中a表示衰减因数,D表示延迟的时间间隔,N表示延迟次数。

(3)信号消噪处理模块
利用虚拟仪器软件提供的各种FIR、IIR滤波器,如,巴特沃斯、切比雪夫等滤波器滤除信号中掺杂的高斯白噪声及交流噪声。

(4)信号采样模块
该模块可以通过设定采样频率,动态显示采样波形,通过观察信号显示界面,可以直观地观察采样频率地对于采样信号的影响,从而更好地理解采样定理的内容。

系统的整体设计选择在LabVIEW虚拟仪器软件平台上搭建,运用图形化设计方法。

系统在使用中,可以在界面进入四个主模块,每个模块及下设的子系统都可以实现数据直观显示,系统交互性突出,界面友好,可扩展性强,可在原有系统中直接增加新的系统模块,大大降低了系统升级成本。

2.结束语
开发基于虚拟仪器技术的信号处理系统的创新之处在于教学理论与系统开发相结合。

一方面让学生在课堂授课时对于一些信号的定量分析、处理形成图形化有直观认识;另一方面将其嵌入至实践教学中,在虚拟的信号处理系统中进行操作。

运用虚拟仪器技术可以加强电子信息类专业教学资源库建设,激发学生的学习兴趣,降低课程群的实践教学环境开发成本,使教师得以更好地完成教学大纲和课程标准的教学要求,以达到理想的教学效果。

基金项目:教育部职业院校信息化教学指导委员会职业院校信息化教学研究课题(2013LX013)。

参考文献:
候国屏.LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计[M].1版.清华大学出版社,2005-02.
摘要:运用LabVIEW虚拟仪器技术图形化集成设计平台,完成信号处理系统设计,系统包括波形发生、采样滤波等模块单元,可以对被测信号完成时域、频域及时频域分析,可以调整数据参数,动态直观显示处理后信号变化情况,应用到高职院校《信号与系统》课程教学中,事实证明收到了良好的教学效果。

关键词:LabVIEW;信号处理系统;设计
中图分类号:G434文献标识码:A
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理论研究
新课程
NEW CURRICULUM
The Design of Signal Processing System Based on LabVIEW
Sun Pengjiao ,Huang Bo
Abstract:The use of LabVIEW virtual instrument graphical integrated design platform ,completes the signal processing system design ,
system including wave generation ,sampling filtering module unit ,can analyze the signal to be measured to complete time domain ,frequency domain ,you can adjust the parameters ,dynamic display signal changes after treatment ,applied to higher vocational colleges "signal and system"course teaching ,proved to have received good teaching effect.
Key words:LabVIEW ;signal processing system ;design
•编辑薄跃华
(下转第9页)
《义务教育数学课程标准》明确指出:“要培养学生对所学内容
进行初步的分析、综合、比较,对简单问题进行判断、推理,逐步学会有条理地思考问题,同时注意思维的敏捷和灵活。

”初步培养学生的逻辑思维能力是小学数学教学的重要任务之一。

在小学低年级数学教学中,我在指导学生学习知识的同时,有针对性地培养他们的逻辑思维能力①
,具体抓了以下几方面。

一、创造学生思维的情境,让学生主动思维
低年级学生的思维依赖性强,较多处于被动思维状态。

在实际教学当中,学生对学习的主动性较差,常依赖教师无休止的引导。

面对学生如此强的依赖性,教师需要善于创造学生主动学习的情境,引导学生主动学习,从而主动运用自己的思维能力,进行自我思考。

因此,教师在创造情境时,要有意识地从学生的实际需要出
发,挖掘教材中积极的知识因素,精心设置问题情境,巧妙设置疑
问来激发学生思维。

如,在教学“18-9=9”时,学生做题的方法各不
相同,有的靠数石子,有的死记硬背得数歌。

学生的思维水平不在一个层次上,思维方法不同,这时我们就可以提问“还有简单的方法吗?”在这个问题的激发下,学生会主动地发散思维,进行思考。

二、从实际教材入手,逐步升华,促进学生思维的灵活性学生的思维能力比较单一,缺乏变通的能力。

因此,在教学过程中,讲授新知识时,要充分利用学生常见的材料来辅助分析讲
解。

如,在教学“认识直角”时,教师可以利用学生常见的事物如:三角板的直角,窗户的直角,门框的直角,黑板的直角来形象地向学生说明不管是哪里的直角,大小都是相同的。

这样一来,就把原本抽象的知识,形象地向学生进行讲述,让学生学会灵活思维,从实践中学知识。

在巩固新知时,也要精选习题,选具有代表性的练习,鼓励学
生多思考,尽可能用灵活简单的方法,运用生活实际中见到的事物去分析解决问题,从而逐步促进、升华学生的思维。

三、引导学生抓住思维的起始点、转折点数学知识的脉络就像一张类似树干的网络,是由主干知识发展出新的支干知识的自然规律构成的知识体系,是前后衔接、环环紧扣的。

所以在教授新知识的时候,要找到新知与旧知的衔接点,课前对旧知进行复习,作为学习新知的导入。

比如,在学习乘法口诀“三五十五”时,可以复习旧知“5+5+5=15”来导入,再以“三个五相加等于十五”来引出“三五十五”这个新知识。

在这个教学过程中,以加法来导入就是学生思维的起始点,即让学生从已有的经验开始,让思维发展,延伸乘法这个新的层次,这样的开端符合学生的知识水平或思维特点,让学生解决问题时如鱼得水,这也说明学
生的思维脉络是顺畅的、清晰的。

四、加大计算强度,提高学生的思维能力如果面对不同的计算题,能快速得出答案,说明学生的思维能力得到了一定的提高。

1.不同的计算题用最简单的方法计算
计算一道题目,方法不只有一种,在这样的情况下,当学生面
对不同的题目时,要教给学生最简单的计算方法。

如计算“8+6=14”时,用凑整十的方法比较快,而计算
“6+6+3=15”时,用上乘法口诀比较快,等等。

这样一来,学生掌握了不同的计算方法,遇到不同计算题时,会不自觉地运用不同的方法,从而使学生在不同的思维方法之间跳跃,为提高思维的速度和能力做铺垫。

低年级数学教学中学生逻辑思维能力的培养
秦克技
(广西壮族自治区贵港市覃塘区山北乡保横小学)
摘
要:数学学习的本质是教学思维活动的过程,学生的逻辑思维能力在学生学习数学的一切能力中居于核心地位。

目前,越来越
多的教师都致力于对学生逻辑思维能力的培养。

但低年级学生的思维方式单一,所以,在教学中培养他们的逻辑思维能力是一项比较艰巨的任务,还需要教师继续探讨。

关键词:逻辑思维;低年级;主动
注释:①逻辑思维能力是指正确、合理思考的能力。

即对事物进行观察、比较、分析、综合、抽象、概括、判断、推理的能力,采用科学
的逻辑方法,准确而有条理地表达自己思维过程的能力。

它与形象思维能力截然不同。

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