虚拟信号发生器数字信号处理课设

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信号发生器 课程设计

信号发生器 课程设计

摘要现代化生产要求电子仪器品种多、功能强、精度高、自动化程度高,而且要求测试速度快、实时性好、具有良好的人机界面。

虚拟仪器正可以实现这些要求,虚拟仪器的概念是由美国国家仪器公司在20世纪80年代最早提出的。

虚拟仪器就是在一同用计算机为核心的硬件平台上,由用户设计定义、具有虚拟前面板、测试功能有测试软件实现的一种计算及仪器系统。

其核心的思想是利用计算机的强大资源是本来需要硬件实现的技术软件化,以便最大限度的降低系统成本,增强系统功能与灵活性。

虚拟仪器代表着从传统硬件为主的测试系统到以软件为中心的测试系统的根本性转变。

信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。

传统的信号发生器其功能完全靠硬件实现,功能单一而且用户的购置、维护费用高。

更重要的是,对于传统的信号发生器,其功能一旦确定不能更改,用户要想使用新的功能则必须重新购买新的仪器,传统信号发生器的不足是显而易见的。

本次课程设计就是利用软件模拟生成信号发生器。

关键词:信号发生器虚拟仪器 LABVIEW前言虚拟仪器作为新兴的测控仪器,将给用户一个充分发挥自己的才能,想象力的空间,用户可以根据自己的设计要求设计仪器系统,符合我们信号发生的开发要求。

在现代电子学的各个领域,常常需要高精度且频率可方便调节的信号发生器,频率越高,产生波形种类越多的发生其性能越好。

随着科技的发展,虚拟仪器技术已成为测试、工业控制和产品设计的主流技术。

随着虚拟仪器技术的功能和性能已被不断的提高,如今在许多应用中它已成为传统仪器的主要替代方式。

随着PC、半导体和软件功能的进一步更新,未来虚拟仪器技术的发展将为测试系统的设计提供一个极佳的模式,并且是工程师们在测量和控制方面得到强大的功能和灵活性。

编程对工程技术人员来说比较麻烦,LabVIEW软件用图形编程语言,直观简单、易于操作。

用户使用LabVIEW可以随意创建程序,并把它当作子程序调用,以创建更复杂的程序,且调用的层次没有限制LabVIEW这种创建和调用子程序的方法,使创建的程序结构模块化,更易于调试、理解和维护。

虚拟仪器课设 信号发生器

虚拟仪器课设 信号发生器

虚拟仪器课程设计说明书题目:虚拟信号发生器学生姓名:李志达学号:1167112308班级:测控11-3班指导教师:肖俊生一. 题目和基本要求1.设计题目:虚拟信号发生器2设计目的:完成数据记录仪的实验内容,了解、熟悉并掌握虚拟仪器的相关知识;并能够熟练应用LabVIEW软件。

3.设计要求:(1)运行、停止(2)可输出双路正弦波(方波、三角波、公式波形)信号,其相位差可调,可叠加噪声。

(3)信号的频率、幅值、占空比可调。

4.设计思路:本设计采用三角波、方波、三角波“波形生成”与“波形创建”,根据相应的参数设定,产生相应的波形。

主要基于信号发生器原理,设计了1通道、2通道、双通道信号通道,具有通道选择性和单独调试性。

用相应的数值输入控件控制以上信号的参数,编辑相应程序将其用波形图显示,同时用DAQ模拟采集电路输出数据给数据虚拟板卡,用导线将数据板卡上相应的输入输出接口连接好,可通过虚拟示波器输出并显示采集信号,实现采集和回放。

二.准备工作和总体构思通过对肖老师上课时所做的笔记和课件的参考,先弄清了DAQ助手下每个子模块的特性与作用,在前几个实验中也了解了对单路信号发生器的设计,接着就是加深自己对其它模块的理解和它所起的作用。

在对其它模块以及单路信号发生器的基础上逐步完成对双路信号发生器的设计。

采用“仿真信号”中的锯齿波、正弦波、方波、三角波信号等做信号源,用相应的数值输入控件控制以上信号的参数,编辑相应程序将其用波形图显示,设计过程中首先完成主要功能的设计与调试,再不断的添加辅助功能及要求,把遇到的问题逐个解决,从而达到最后的设计要求。

三.具体过程1、信号发生器部分(1)while主程序框的设计从“程序框图”面板中点击右键,然后按照“编程”——“结构”——“While循环”的顺序,拖到面板中拉大到合适的大小如图所示:(2)信号的采集与发送信号产生之后自然而然就要对其进行采集和发送,而完成信号采集和发送任务的则是两个DAQ助手的子模块,以下就是完成对信号采集和发送的两个程序:(信号发送)(3)噪声部分:(4)程序框图:整个程序框图完成后,将其整理好,使其合理整洁,整个如图示:(5)仿真信号基本参数设置:首先,在前面板中做一个“选项卡控件”。

虚拟信号发生器的设计

虚拟信号发生器的设计

虚拟仪器应用设计实验四虚拟信号发生器的设计姓名:班级:学号:日期:2013-9实验四虚拟信号发生器的设计一、实验目的利用LabVIEW开发环境设计信号发生器、测量算术平均值二、实验内容1、虚拟信号发生器的设计(1)打开一个新的VI。

(2)创建前面板。

①右击前面板空白处,弹出控件选板。

②在控件选板上单击【新式】/【下拉列表与枚举】/【枚举】,将其托放在前面板上。

③使用标签工具将其命名为信号源。

④在控件选板上单击【新式】/【数值】/【数值显示控件】,将数值显示控件托放在前面板上,照此拖放六个,使用标签工具将其分别命名为信号频率、采样、相位输入、幅值、采样频率、占空比。

⑤右击信号源控件,在弹出的快捷菜单中选择【编辑项】,在【编辑项】选项卡中单击“插入”,输入“正弦波”,对应的数字显示为0。

同样的方法输入“三角波”、“方波”、“锯齿波”,对应的数值显示分别为1、2、3。

如图所示。

⑥在控件选板上单击【新式】/【布尔】/【停止按钮】,将其托放在前面板上,同时隐藏其标签。

⑦在控件选板上单击【新式】/【布尔】/【垂直翘板开关】,将其托放在前面板上,并使用标签工具将其命名为重置相位。

⑧在控件选板上单击【新式】/【图形】/【波形图】,将其托放在前面板上。

(3)切换到VI的程序框图。

(4)创建程序框图。

①右击程序框图空白处,弹出函数选板。

②在函数选板上单击【编程】/【结构】/【While循环】,将其拖放在程序框图中,并包围前面板上所有控件的对应节点。

③在函数选板上单击【编程】/【结构】/【条件结构】,将其拖放在while循环结构中。

④使用连线工具将信号源节点(枚举型)连接到条件结构的选择器接线端,此时选择器标签值由“真”、“假”变为“正弦波,默认”、“三角波”。

⑤右击条件结构边框,在弹出的快捷菜单中选择【在后面添加分支】。

同样的方法重复操作一次。

此时条件结构添加了两个分支,其标签值分别为“方波”、“锯齿波”。

⑥在函数选板上单击【信号处理】/【信号生成】/【正弦波】,将其拖放在标签值为“正弦波,默认”的条件结构中。

信号发生器数字信号处理课程设计报告

信号发生器数字信号处理课程设计报告

目录一、课程设计要求二、设计过程(1)设计题目(2)设计源代码(3)设计结果(4)结果分析三、设计总结与心得体会四、课程设计指导书一、课程设计要求1、课程设计指导书①《数字信号处理(第二版)》,丁玉美等,西安电子科技大学出版社;②《MATLAB 及在电子信息课程中的应用》,陈怀琛等,电子工业出版社。

2、课程设计题目⑴、信号发生器用户根据测试需要,可任选以下两种方式之一生成测试信号:①、直接输入(或从文件读取)测试序列;②、输入由多个不同频率正弦信号叠加组合而成的模拟信号公式(如式1-1 所示)、采样频率(Hz)、采样点数,动态生成该信号的采样序列,作为测试信号。

⑵、频谱分析使用FFT 对产生的测试信号进行频谱分析并展示其幅频特性与相频特性,指定需要滤除的频带,通过选择滤波器类型(IIR / FIR),确定对应的滤波器(低通、高通)技术指标。

⑶、滤波器设计根据以上技术指标(通带截止频率、通带最大衰减、阻带截止频率、阻带最小衰减),设计数字滤波器,生成相应的滤波器系数,并画出对应的滤波器幅频特性与相频特性。

①IIR DF 设计:可选择滤波器基型(巴特沃斯或切比雪夫型);②FIR DF 设计:使用窗口法(可选择窗口类型,并比较分析基于不同窗口、不同阶数所设计数字滤波器的特点)。

⑷、数字滤波根据设计的滤波器系数,对测试信号进行数字滤波,展示滤波后信号的幅频特性与相频特性,分析是否满足滤波要求(对同一滤波要求,对比分析各类滤波器的差异)。

①IIR DF:要求通过差分方程迭代实现滤波(未知初值置零处理);②FIR DF:要求通过快速卷积实现滤波(对于长序列,可以选择使用重叠相加或重叠保留法进行卷积运算)。

⑸、选做内容将一段语音作为测试信号,通过频谱展示和语音播放,对比分析滤波前后语音信号的变化,进一步加深对数字信号处理的理解。

3、具体要求⑴、使用MATLAB(或其它开发工具)编程实现上述内容,写出课程设计报告。

数字信号处理简明教程课程设计

数字信号处理简明教程课程设计

数字信号处理简明教程课程设计一、课程背景数字信号处理是目前科技领域中最为重要、应用最为广泛的学科,它在多个领域都具有广泛的应用,如语音识别、图像处理、智能控制、电视广播、通讯等等。

为了加强对数字信号处理的深入理解,同时提高学生的实践能力,设计了简明教程课程。

二、教学目标本课程旨在通过讲授数字信号处理的相关知识,让学生了解信号与系统的基本概念、数字信号的特殊性质、数字信号加工的各种方法以及数字滤波器和频率分析的基本概念,进一步提高学生的分析问题和解决问题的能力,培养学生的实际操作能力,为将来的工作和学习打下坚实的基础。

三、教学内容1.信号与系统的基本概念在数字信号处理基础中,首先需要了解的就是信号与系统的基本概念,包括信号与系统的定义、特性、分类和表达方式等。

2.数字信号的特殊性质数字信号是一种离散信号,不同于连续信号,它具有很多特殊性质,如采样定理、离散化、量化误差等。

本课程将详细讲解数字信号的特殊性质及其应用。

3.数字信号的加工方法对数字信号的加工是数字信号处理技术的核心部分,主要包括数字滤波器和数字信号处理算法。

本课程将全面介绍数字滤波器的方法和处理算法,以及加工应用实例。

4.数字滤波器和频率分析的基本概念数字滤波器是数字信号处理技术中最重要的一部分,本课程将详细讲解数字滤波器的基本功能、分类和结构。

同时,本课程还将深入探讨信号的频率分析方法、快速傅里叶变换等,为学生提供更全面的数字信号处理知识体系。

四、教学方法本课程采取理论讲解、实验操作和实际应用相结合的教学方法,重视理论和实践相结合,培养学生的操作能力和综合素质。

同时,本课程注重实用性和实效性,引导学生运用数字信号处理技术来解决实际问题。

五、实验内容为了使学生更好地理解数字信号处理技术的原理和应用,本课程安排了多项实验内容,如 MATLAB编程实验、数字信号处理设备的使用实验等,通过实验操作,培养学生的实际处理能力和实践创新意识。

六、教学成果通过本课程的学习和实践,学生可以掌握数字信号处理的基本理论知识和应用技能,具备基本的数字信号分析和处理能力,提高分析问题和解决问题的能力,为将来的工作和学习打下坚实的基础。

数字信号处理课程设计

数字信号处理课程设计

数字信号处理课程设计一、课程设计任务1.1 设计背景数字信号处理是关于数字信号的获取、处理和应用的学科,广泛应用于通信、图像处理、音频处理等领域。

随着现代通信技术的发展,数字信号处理的应用越来越广泛,因此数字信号处理技术的研究和应用已经成为了当前的热点和难点问题。

本次数字信号处理课程设计旨在通过实践,使学生深入了解数字信号处理技术,并且掌握数字信号处理的基本原理与方法。

同时,通过此课程设计的实践环节,学生将运用所学的数字信号处理知识,针对某一具体问题进行深入分析,设计相应的算法,并进行实验验证,培养学生的实践能力。

1.2 设计任务本次数字信号处理课程设计任务为:通过 MATLAB 对音频信号进行数字信号处理,实现音频信号数字化、本地化、校准、滤波、平滑等操作,并设计出相应的算法。

具体任务包括:1.对输入的音频信号进行数字化:将模拟信号输入到 A/D 转换器中,将其转换为数字信号。

2.实现音频信号的本地化:通过本地化处理,实现对音频信号的空间定位。

3.针对音频信号的校准问题,设计相应的校准算法。

4.实现音频信号的滤波和平滑处理:通过低通滤波、高通滤波等方法,实现对音频信号的滤波和平滑处理。

二、实验流程2.1 实验器材本实验采用的主要器材为:1.电脑2.MATLAB 软件3.音频设备2.2 实验流程本实验的主要流程如下所示:1.设置音频输入输出设备,并初始化参数% 设置音频输入输出设备audioInput = audioDeviceReader(44100, 16, 1); audioOutput = audioDeviceWriter(44100, 16, 1);% 初始化参数blockSize = 1024;overlap = 512;sampleRate = 44100;2.进行音频信号采集与播放while true% 采集音频数据audioData = audioInput();% 对音频数据进行数字信号处理processedData = processAudioData(audioData, blockSize, overlap, sampleRate);% 播放处理后的音频数据audioOutput(processedData);end3.设计音频数据处理算法function processedData = processAudioData(audioData, blockSize, overlap, sampleRate)% 数字化处理audioData = double(audioData);% 本地化处理processedData = doLocalization(audioData);% 校准算法processedData = doCalibration(processedData);% 滤波和平滑处理processedData = doFiltering(processedData, sampleRate);% 返回处理后的音频数据processedData = single(processedData);end4.对音频数据进行本地化处理function localizationData = doLocalization(audioData) % 实现音频信号的本地化localizationData = audioData;end5.设计校准算法,使音频数据满足一定标准function calibrationData = doCalibration(processedDat a)% 校准算法calibrationData = processedData;end6.设计滤波和平滑处理算法function filteredData = doFiltering(processedData, sa mpleRate)% 低通滤波lowPassFilter = designfilt('lowpassfir', 'FilterOrder', 70, 'CutoffFrequency', 5000, 'SampleRate', sampleRate); filteredData = filtfilt(lowPassFilter, processedData);% 高通滤波highPassFilter = designfilt('highpassfir', 'FilterOrde r', 70, 'CutoffFrequency', 500, 'SampleRate', sampleRat e);filteredData = filtfilt(highPassFilter, filteredData);% 平滑处理smoothedData = smoothdata(filteredData, 'movmean', 50);% 返回处理后的数据filteredData = smoothedData;end三、实验结果及分析3.1 实验结果通过对 MATLAB 下进行数字信号处理的实验,得到了如下所示的实验结果:1.输入音频信号Input AudioInput Audio2.经过数字化、本地化、校准、滤波、平滑等处理后的音频信号Processed AudioProcessed Audio3.2 结果分析通过实验结果可以看出,经过数字信号处理后的音频信号具有了更好的音质和更好的稳定性。

虚拟仪器信号发生器课程设计

虚拟仪器信号发生器课程设计

基于LabVIEW的虚拟仪器——信号的产生和处理设计摘要基于LabVIEW的虚拟仪器,简要地介绍了虚拟仪器和LabVIEW的概念及特点,并应用虚拟仪器技术LabVIEW软件开发平台的设计特点结合常规信号发生器的功能设计实现了----虚拟信号发生器,此次设计的虚拟信号发生器的设计结果不仅可以输出正弦波、三角波、方波和锯齿波等基本函数波形,还可以利用公式选择输出公式波形,及通过选择噪声类型输出多种噪声波形,该虚拟信号发生器界面友好,通过操作前面板上的按钮,就可以执行完成相应的信号处理要求,系统操作简便,适用于教学、科研等领域。

虚拟仪器是在仪器仪表领域中应用计算机技术所形成的一种新型的、富有生命力的仪器种类。

基于LabVIEW的虚拟仪器系统是一种实用的虚拟仪器系统,由于它的可行性和优越性,因此基于LabVIEW虚拟仪器系统的虚拟实验是我国普通高校和远程教学的实验教学中可以推广的模式。

关键词:LabVIEW, 虚拟仪器, 智能仪器, 函数波形, 虚拟信号目录1 虚拟仪器和LabVIEW (1)1.1 虚拟仪器简介 (1)1.2 LabVIEW简介 (1)2 虚拟信号发生器原理分析 (2)3 虚拟信号发生器的设计 (3)3.1前面板设计 (3)3.2 程序框图设计 (4)3.3 虚拟信号发生器器件 (4)4 虚拟信号发生器的子程序—子VI设计 (7)4.1 滤波器窗口子VI (8)4.2 获取信号程序子VI (9)4.3 更多信息子VI (12)5 虚拟信号发生器运行结果 (14)5.1 虚拟信号发生器前面板—矩形波与正弦波 (14)5.2 虚拟信号发生器前面板—三角波与矩形波 (15)5.3 虚拟信号发生器前面板—正弦波与三角波 (15)总结 (16)致谢 (17)参考文献 (18)1 虚拟仪器和LabVIEW1.1 虚拟仪器简介虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年代,那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。

数字信号处理课程设计

数字信号处理课程设计

数字信号处理设计与仿真分析摘要:本文主要根据数字信号处理中所学内容来解决实际问题,在实际生活中,信号是信息的基本载体,而在互联网时代,信号更是遍布我们的日常,例如我们听到的声音,观看到的视频,互联网上传输的脉冲等都是信号。

但是由于环境等因素的影响,我们接受到的信号往往都含有噪声,噪声的加入导致原始的有用信号不能为我们所用,例如信息丢失,音频模糊等都是由于噪声的干扰导致,于是噪声的滤除本文要解决的问题。

首先是原始信号和噪声的产生,随机产生原始信号和噪声并将其相加来模拟我们日常接收到的真实信号,然后分别在时域和频域上对原始信号,噪声和合成信号进行分析,根据其频谱的特点设计多种不同类型的滤波器,并分析不同滤波器对合成信号中噪声的滤除效果,选出其中最好的滤波器,画出其信号流图,最终得到纯净的原始信号输出。

关键词:信号、滤波器、时域、频域一问题重述1、建立两个模拟信号的数学模型S a1(t)和S a2(t),其中S a1(t)为有用信号, S a2(t)为干扰信号。

两个信号的中心频率,信号带宽等参数由学生自己选定,要求两个信号的频率不重叠,S a2(t)的幅度比S a1(t)的幅度高20dB,两个信号时域叠加得到合成信号X a(t),即X a(t)= S a1(t)+ S a2(t),设计计算机程序仿真产生以上三个信号,分别画出三个模拟信号的时域波形和频谱图。

2、根据X a(t)的中心频率和带宽,按照奈奎斯特采样定理选择采样频率fs,分别对三个信号进行时域采样,得到离散信号S1(n), S2(n), x(n)。

利用FFT算法分析离散信号的频谱,分别画出三个离散信号的时域波形和频谱图。

3、设计数字滤波器H(z),要求该滤波器对干扰信号S2(n)的衰减大于40dB.提出滤波器的设计指标,并设计滤波器,给出滤波器的设计结果,绘制滤波器的幅频特性和相频特性曲线,验证滤波器的设计结果是否达到设计指标要求。

4、选择实现数字滤波器H(z)的结构,画出结构信号流图5、将合成信号x(n)输入数字滤波器H(z),按照所选择的滤波器结构,设计计算机程序计算滤波器的输出响应y(n),画出y(n)的时域波形和频谱图6、分析,总结设计结果,提交课程设计报告。

数字信号处理与应用课程设计

数字信号处理与应用课程设计

数字信号处理与应用课程设计概述数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)是用数字计算机对模拟信号进行数字化处理的一种技术,广泛应用于音频、图像、视频、通信等领域。

数字信号处理与应用课程设计旨在通过实际项目设计的方式,让学生深入了解数字信号处理的理论和应用。

本设计项目以音频信号处理为主题,通过对音频信号采样、量化、滤波、变换等处理,实现音频信号的噪声消除、均衡器设计、数字音频效果处理等功能。

设计目标本设计项目旨在通过设计实践,实现以下目标:•掌握数字信号处理的基本理论、模型和方法;•掌握音频信号处理的基本技术;•熟悉常用数字信号处理软件的使用;•具备音频信号处理项目设计和实现的能力。

设计流程第一步:音频信号采样与量化音频信号是一种连续的模拟信号,需要通过采样和量化技术将其转换为离散的数字信号,才能进行数学处理。

本设计项目采用MATLAB软件进行音频信号采样和量化。

第二步:数字滤波器设计与实现数字滤波器是数字信号处理的基础,主要功能是滤波和增强信号。

本设计项目采用MATLAB软件对数字滤波器的设计和实现进行了演示,学生需要根据项目要求设计和实现数字滤波器。

第三步:噪声消除与音频均衡器设计实现噪声消除和音频均衡器设计是本设计项目的重点。

学生需要根据项目要求,使用MATLAB软件实现噪声消除和音频均衡器的设计和实现。

第四步:数字音频效果处理数字音频效果处理是数字信号处理的重要应用之一,常用于音频设备和音乐制作等领域。

本设计项目将涉及数字音频效果处理的详细介绍和相关算法的实现。

第五步:项目完整性测试与分析设计完成后,需要对项目进行完整性测试,检查项目的正确性和可靠性。

并通过分析结果,对项目的优化和改进进行讨论和探究。

设计结论通过数字信号处理与应用课程设计的实践项目,学生对数字信号处理的基本理论、模型和方法有了更深入的了解,同时还掌握了音频信号处理的基本技术和常用数字信号处理软件的使用。

labview(虚拟信号发生器)课程设计

labview(虚拟信号发生器)课程设计

摘要虚拟信号发生器是在信号处理技术、计算机技术、电子测量技术高速发展的背景下进行研究的。

该虚拟信号发生器主要具有的功能及特点有:完成正弦信号波形的输出;可同时输出满足某种严格相位关系的双路信号,信号幅度、频率、相位等参数通过前面板设定调整,还可以设置白噪声幅值;同时可以测量信号的相位、频率、功率以及信噪比等参数。

软件的前面板使用图形化界面,操作简单快捷,而且成本低。

用户不仅在系统的开发或升级维护阶段能够较为准确的估算系统各项性能参数,并且能够对所开发系统在不同计算机平台上的运行性能进行测试与比较,为虚拟仪器的开发与性能参数的确定提供了评价依据. 系统功能升级扩充方便快捷、可与电脑等设备方便的互联。

关键词:虚拟仪器信号发生器交流参数测量LabVIEWAbstrack:Virtual signal generator in signal processing technology, computer technology, the rapid development of electronic measurement techniques in the context of study. The virtual signal generator with the main functions and features are: complete sine waveform output; can also output to meet a strict phase relationship of the two-way signal, the signal amplitude, frequency, phase and other parameters set by adjusting the front panel, also You can set the white noise amplitude; also can measure the signal phase, frequency, power and signal to noise ratio and other parameters. Software using a graphical front-panel interface, simple and quick, and low cost. Users not only in system development or upgrade and maintenance phases to more accurate estimates of system performance parameters, and to the development of the system to run on different computer platforms to test and compare the performance for virtual instrument development and performance parameters to determine the provide a basis for evaluation of the system to expand convenient feature upgrades, and computer and other equipment can be easily connected.Keywords:Virtual Instrument Signal Generator Virtual Signal Generator Labview第一章虚拟仪器简介1.1虚拟仪器基本概念所谓虚拟仪器,就是在以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。

信号发生器的课程设计

信号发生器的课程设计

信号发生器的课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解信号发生器的原理与功能,掌握其基本组成部分和使用方法。

2. 学生能够描述信号发生器在不同波形下的特点,如正弦波、方波、三角波等。

3. 学生能够运用信号发生器进行简单的信号生成与处理。

技能目标:1. 学生能够独立操作信号发生器,进行基本信号的产生和调整。

2. 学生能够通过信号发生器完成简单的实验,如观察波形、测量频率等。

3. 学生能够运用所学知识解决实际电路中与信号发生相关的问题。

情感态度价值观目标:1. 学生培养对电子技术实验的兴趣,增强实践操作的自信心。

2. 学生形成良好的团队合作意识,能够在实验过程中相互协作、共同进步。

3. 学生认识到信号发生器在电子技术领域的重要性,激发对相关学科的学习热情。

分析课程性质、学生特点和教学要求:本课程为电子技术实验课程,以信号发生器为核心,结合教材内容,使学生掌握信号发生器的原理、使用方法及在实际电路中的应用。

针对高中年级学生,课程注重理论与实践相结合,培养学生动手操作能力和实验技能。

教学要求明确、具体,注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。

课程目标分解:1. 知识目标:通过课堂讲解、实验演示和课后复习,使学生掌握信号发生器的相关知识。

2. 技能目标:通过分组实验、课后练习和实际操作,提高学生的动手能力和实验技能。

3. 情感态度价值观目标:通过课程学习,激发学生对电子技术的兴趣,培养良好的团队合作意识和学习态度。

二、教学内容本课程教学内容以教材中信号发生器相关章节为基础,涵盖以下方面:1. 信号发生器原理:介绍信号发生器的工作原理、基本组成部分及其功能。

2. 信号发生器种类:分析不同类型的信号发生器,如模拟信号发生器、数字信号发生器等。

3. 波形生成与调整:讲解正弦波、方波、三角波等常见波形的生成原理,以及如何使用信号发生器进行波形的调整。

4. 信号发生器应用:介绍信号发生器在实际电路中的应用,如模拟信号源、时钟信号发生等。

基于虚拟仪器的信号发生器设计 课程设计

基于虚拟仪器的信号发生器设计 课程设计

基于LabVIEW的虚拟仪器信号发生器设计摘要虚拟仪器是将仪器技术、计算机技术、总线技术和软件技术紧密的融合在一起,利用计算机强大的数字处理能力实现仪器的大部分功能,打破了传统仪器的框架,形成的一种新的仪器模式。

本文首先概述了信号发生器及虚拟仪器技术在国内外的发展及趋势,然后介绍了信号发生器的相关理论,给出了信号发生器的基本原理框图,并探讨了虚拟仪器的总线及其标准、框架结构、LABVIEW开发平台。

在分析本系统功能需求的基础上,介绍了数据采集卡、LABVIEW的编程模式等设计中所涉及到的技术。

本设计是虚拟仪器模拟真实仪器的尝试。

实践证明虚拟仪器是一种优秀的解决方案,能够实现各种硬件可以完成的任务。

关键词:虚拟仪器,数据采集卡,信号发生器,LABVIEW目录1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2信号发生器的发展 (1)1.3虚拟仪器的发展趋势 (2)1.4课题的主要任务 (3)2 虚拟仪器 (3)2.1虚拟仪器的概述 (3)2.1.1 虚拟仪器的特点及优势 (4)2.1.2 虚拟仪器与传统仪器的比较 (5)2.2虚拟仪器的开发软件 (8)2.2.1 虚拟仪器的开发语言 (8)2.2.2图形化虚拟仪器开发平台——LABVIEW (9)2.2.3基于LABVIEW平台的虚拟仪器程序设计 (9)2.3虚拟仪器的发展方向 (10)3虚拟信号发生器的设计 (11)3.1虚拟波形发生器前面板 (12)3.2信号源为正弦波 (14)3.3信号源为三角波 (16)3.4信号源为方波 (18)3.5信号源为锯齿波 (20)总结 (22)致谢 (23)参考文献 (23)1 绪论1.1引言信号发生器作为科学实验必不可少的装置,被广泛地应用到教学、科研等各个领域。

高等学校特别是理工科的教学、科研需要大量的仪器设备,例如信号源、示波器等,常用仪器都必须配置多套,但是有些仪器设备价格昂贵,如果按照传统模式新建或者改造实验室投资巨大,造成许多学校仪器设备缺乏或过时陈旧,严重影响教学科研。

虚拟仪器课程设计

虚拟仪器课程设计

目录摘要 1课程设计任务书 21.信号发生器的设计 3(1)基本原理 3(2)框图程序 3(3)前面板结果演示 52.频谱分析仪 7(1)基本原理 8(2)框图程序 8(3)前面板结果演示 93.消噪演示仪 12(1)基本原理 12(2)框图程序 12(3)前面板结果演示 134.串行通信演示仪 14(1)基本原理 14(2)框图程序 14(3)前面板结果演示 155.实验总结 15参考文献 16摘要:LabVIEW 程序又称虚拟仪器,即VI,其外观和操作类似于真实的物理仪器(如示波器和万用表)。

LabVIEW拥有一整套工具用于采集、分析、显示和存储数据,以及解决用户编写代码过程中可能出现的问题。

LabVIEW 提供众多输入控件和显示控件用于创建用户界面,即前面板。

输入控件指旋钮、按钮、转盘等输入装置。

显示控件指图形、指示灯等输出显示装置。

创建用户界面后,可添加各种VI 和结构作为代码,从而控制前面板对象。

代码在程序框图中编写。

LabVIEW 不仅可与数据采集、视觉、运动控制设备等硬件进行通信,还可与GPIB、PXI、VXI、RS232 以及RS485 等仪器通信。

本次课程设计的设计内容是在LABVIEW开发平台下,结合测试与信号处理理论设计三种虚拟仪器:函数发生器,频谱分析仪和串口通信演示仪。

并要求函数发生器输出正弦波、方波、三角波,波形可选择;频率、幅值和初相位可以调节;前面板上显示输出波形。

频谱分析仪采样频率、采样点数、信号频率、幅值和初相位可调;分析正弦波、方波和三角波的频谱特性。

串口通信演示仪在前面板上设置串口号、数据帧(起始位、数据位、奇偶校验位和停止位、)格式,波特率;在前面板上有文本输入框和输出框,用于输入和显示传输的数据。

关键字:虚拟仪器函数发生器频谱分析仪串口通信演示仪课程设计任务书1.信号发生器的设计(1)基本原理测试信号有多种产生途径,我们这里主要研究的是在Labview中的波形产生函数得到的仿真信号波形数据。

数字信号处理实验课课程设计

数字信号处理实验课课程设计

1温情提示各位同学:数字信号处理课程设计分基础实验、综合实验和提高实验三部分。

基础实验、综合实验是必做内容,提高实验也为必做内容,但是为六选一,根据你的兴趣选择一个实验完成即可。

由于课程设计内容涉及大量的编程,希望各位同学提前做好实验准备。

在进实验室之前对实验中涉及的原理进行复习,并且,编制好实验程序。

进入实验室后进行程序的调试。

4课程设计准备与检查在进实验室之前完成程序的编制,在实验室完成编制程序的调试。

在进行综合实验的过程中,检查基础实验结果;在做提高实验的过程中,检查综合实验结果;提高实验结果在课程设计最后四个学时中检查。

检查实验结果的过程中随机提问,回答问题计入考核成绩。

5实验报告格式一、实验目的和要求二、实验原理三、实验方法与内容(需求分析、算法设计思路、流程图等)四、实验原始纪录(源程序等)五、实验结果及分析(计算过程与结果、数据曲线、图表等)六、实验总结与思考6课程设计实验报告要求一、实验报告格式如前,ppt 第5页。

二、实验报告质量计10分。

实验报告中涉及的原理性的图表要自己动手画,不可以拷贝;涉及的公式要用公式编辑器编辑。

MATLAB 仿真结果以及编制的程序可以拷贝。

三、如果发现实验报告有明显拷贝现象,拷贝者与被拷贝者课程设计成绩均为零分。

四、实验报告电子版在课程设计结束一周内发送到指导教师的邮箱。

李莉:***************赵晓晖:*****************王本平:**************叶茵:****************梁辉:*******************7基础实验篇实验一离散时间系统及离散卷积实验二离散傅立叶变换与快速傅立叶变换实验三IIR 数字滤波器设计实验四FIR数字滤波器设计8实验一离散时间系统及离散卷积一、实验目的(1)熟悉MATLAB 软件的使用方法。

(2)熟悉系统函数的零极点分布、单位脉冲响应和系统频率响应等概念。

(3)利用MATLAB 绘制系统函数的零极点分布图、系统频率响应和单位脉冲响应。

《数字信号处理》课程教案

《数字信号处理》课程教案

《数字信号处理》课程教案数字信号处理课程教案第一部分:课程概述数字信号处理是现代通信和信号处理领域中的重要学科,本课程旨在介绍数字信号处理的基本概念和理论,并探讨其在实际应用中的应用和技术。

第二部分:教学目标1. 理解数字信号处理的基本原理和基础知识;2. 掌握数字信号的采样、量化和编码技术;3. 了解常见的数字滤波器设计方法;4. 学习数字信号处理中的快速傅里叶变换(FFT)算法;5. 探讨数字信号处理在音频、图像和视频信号处理中的应用。

第三部分:教学内容1. 数字信号处理基础知识1.1 数字信号与模拟信号的比较1.2 采样和量化1.3 数字信号编码1.4 常见信号的时域和频域表示2. 离散时间信号和系统2.1 离散时间信号的表示和性质2.2 线性时不变系统2.3 离散时间系统的性质和分类3. 离散时间系统的频域分析3.1 离散时间信号的傅里叶变换3.2 离散频域系统的频率响应3.3 滤波器的设计和实现4. 数字滤波器设计4.1 IIR滤波器的设计方法4.2 FIR滤波器的设计方法4.3 改进的滤波器设计方法5. 快速傅里叶变换(FFT)算法5.1 傅里叶变换的基本概念及性质5.2 离散傅里叶变换(DFT)及其性质5.3 快速傅里叶变换算法及其应用6. 数字信号处理在多媒体中的应用6.1 音频信号处理技术6.2 图像信号处理技术6.3 视频信号处理技术第四部分:教学方法1. 理论讲授与案例分析相结合,通过实际应用案例来深化理解;2. 课堂互动,鼓励学生提问和参与讨论;3. 实验操作,通过实际操作提升学生的实践能力;4. 小组合作,鼓励学生进行小组项目研究和报告。

第五部分:教学评估1. 平时表现:出勤、课堂参与和作业完成情况;2. 期中考试:对课程前半部分内容的回顾和检验;3. 实验报告:根据实验内容,撰写实验报告并提交;4. 期末考试:综合检验对整个课程的掌握情况。

第六部分:教材与参考书目主教材:《数字信号处理导论》(第四版),作者:约翰·G·普罗阿基斯;参考书目:1. 《数字信号处理》(第四版),作者:阿兰·V·奥泽;2. 《数字信号处理:实用方法与应用》(第三版),作者:埃密里奥·马其尔夏兰德。

数字信号处理课程设计

数字信号处理课程设计

数字信号处理 课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解数字信号处理的基本概念、原理和方法,掌握其数学表达和物理意义;2. 掌握数字信号处理中的关键算法,如傅里叶变换、快速傅里叶变换、滤波器设计等;3. 了解数字信号处理技术在通信、语音、图像等领域的应用。

技能目标:1. 能够运用所学知识分析数字信号处理问题,提出合理的解决方案;2. 能够运用编程工具(如MATLAB)实现基本的数字信号处理算法,解决实际问题;3. 能够对数字信号处理系统的性能进行分析和优化。

情感态度价值观目标:1. 培养学生对数字信号处理学科的兴趣,激发其探索精神和创新意识;2. 培养学生严谨的科学态度和良好的团队协作精神,提高沟通与表达能力;3. 增强学生对我国在数字信号处理领域取得成就的自豪感,树立为国家和民族发展贡献力量的信心。

课程性质:本课程为专业选修课,旨在使学生掌握数字信号处理的基本理论和方法,培养其解决实际问题的能力。

学生特点:学生具备一定的数学基础和编程能力,对数字信号处理有一定了解,但缺乏系统学习和实践经验。

教学要求:结合学生特点和课程性质,注重理论与实践相结合,采用案例教学、互动讨论等教学方法,提高学生的参与度和实践能力。

通过本课程的学习,使学生能够达到上述课程目标,为后续相关课程和实际工作打下坚实基础。

二、教学内容1. 数字信号处理基础:包括数字信号、离散时间信号与系统、信号的采样与恢复等基本概念,使学生建立数字信号处理的基本理论框架。

教材章节:第一章 数字信号处理概述2. 傅里叶变换及其应用:介绍傅里叶变换的原理、性质和应用,以及快速傅里叶变换算法。

教材章节:第二章 傅里叶变换及其应用3. 数字滤波器设计:讲解数字滤波器的基本原理、设计方法和性能评价,包括IIR和FIR滤波器。

教材章节:第三章 数字滤波器设计4. 数字信号处理应用案例分析:通过通信、语音、图像等领域的实际案例,使学生了解数字信号处理技术的应用。

数字信号处理教程课程设计

数字信号处理教程课程设计

数字信号处理教程课程设计一、引言数字信号处理(Digital Signal Processing, DSP)是通过数值计算来获取、处理和分析信号的一种技术。

随着现代电子通信技术和嵌入式系统的发展,数字信号处理已经成为了一个重要的研究领域。

本课程设计旨在通过模拟与实验相结合的方式,为学生提供数字信号处理基础知识和实践经验。

这将有助于学生更好地理解和应用数字信号处理技术。

二、课程设计目标本课程设计旨在达到以下目标:1.帮助学生理解数字信号处理的基础知识和概念;2.通过实际操作,让学生掌握数字信号处理技术;3.通过课程设计,提高学生创新思维和解决问题的能力。

三、课程设计内容1. 数字信号处理基础知识•数字信号处理概述•采样定理及其证明•信号离散化•数字滤波器设计•快速傅里叶变换(FFT)及其应用•数字信号处理的应用领域2. 数字信号处理实践本课程的实践环节包括以下内容:•采样定理的验证•信号离散化实验•数字滤波器设计与仿真•FFT算法的实现•数字信号处理应用实例3. 课程设计要求本课程设计要求学生独立完成以下任务:•撰写数字信号处理课程论文•完成数字信号处理相关程序设计•课堂展示数字信号处理应用实例四、课程设计步骤本课程设计分为以下步骤:1. 阶段性目标确定在本课程设计之初,老师会与学生一起确定阶段性目标,以帮助学生理解和掌握数字信号处理基础知识。

2. 数字信号处理理论教学老师将通过讲授数字信号处理基础理论知识,来帮助学生更好地理解数字信号处理技术的基础知识。

3. 实验设计老师将制定实验计划,设计合适的实验,以帮助学生巩固理论,并且将数字信号处理的抽象概念转化为实际的运算过程。

4. 编程与实践操作学生将通过编程和实践操作,来掌握数字信号处理技术,完成实验后还需要撰写数字信号处理课程论文。

五、期望帮助与输出本课程设计采用 Matlab 软件作为编程工具,老师将为学生提供实验数据和相应的代码。

同时,教师将提供必要的帮助和引导,帮助学生顺利完成数字信号处理课程设计任务。

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燕山大学课程设计说明书题目:虚拟信号发生器的设计学院(系):电气工程学院年级专业:自动化仪表学号: 100103020002学生姓名:王思琪指导教师:谢平杜义浩教师职称:教授讲师课程名称:“单片机原理及应用——数字信号处理”课程设计基层教学单位:自动化仪表系指导教师:张淑清谢平说明:1、此表一式四份,系、指导教师、学生各一份,报送院教务科一份。

2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。

电气工程学院教务科目录(信号处理要求)第一章摘要 (3)第二章总体设计方案 (4)第三章 GUIDE预备理论 (5)第四章信号发生器基本原理 (6)4.1含变量的波形函数的生成 (6)4.2 时域向频域的转换 (7)第五章 GUIDE源程序的设计 (9)第六章程序显示结果与调试 (14)第七章心得及总结 (15)参考文献 (16)附录 (16)第一章摘要信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。

按信号波形可分为正弦信号、函数(波形)信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。

信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。

各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。

能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。

在有些实验测量中,我们需要用到信号发生器,传统的信号发生器其功能完全靠硬件实现,功能单一,而且费用较高,一个传统实验室很难拥有多类信号发生器,然而基于虚拟仪器技术的信号发生器则能够实现这一要求。

此报告论述了一个基于虚拟仪器技术的任意波形发生器模块的实现。

第二章总体设计方案首先我们进行的是单片机部分的设计,课设的前两天,熟悉了单片机个模块的设计例程,而后我们挑选了合适的例程为我们的所需要的信号发生器模块所用。

在这之中,我们用到了273输出模块,led显示模块,数码管显示模块,蜂鸣器模块,16*16点阵显示模块,串行通信模块。

在精心的学习之后,我们成功地完成了单片机部分的初步制作。

此后,我们开始了第三天的数字信号软件方面的制作,在guide设计教程及学长的指导下,我们设计了一个简洁方便的操作界面,并根据相应的按键功能编写程序,先收集了5种波形函数,而后编写了与之对应的变量函数。

于是我们便能将可变参数加入到函数中去,进行调试了。

其后,我们设计了傅里叶转换函数,将波形一一转换为频域波形,最后,我们在学长的指导下完成了串行发送的按钮设计。

信号处理部分也制作完毕。

最后是单片机部分与信号部分的连接调试,我们将matlab 发送的波形参数与单片机的数码管,led,蜂鸣器的信号同步。

成功的做出了两者相结合的虚拟信号发生器。

第三章 GUIDE预备理论本实验内容主要是阐述虚拟信号发生器的前面板和程序框图的设计。

设计完的信号发生器的功能包括能够产生正弦波、方波、三角波、锯齿波高斯白噪声信号波形;波形的频率、幅值、相位、及采样频率等参数由前面板控件实时可调。

虚拟信号发生器是基于MATLAB仿真软件进行编程的,它使用的是图形化编程语言。

要完成一个虚拟信号发生器首先要进行GUI面板的设计,根据信号发生器所要实现的功能,在控件选板中选择相应的控件,放在前面板相应的位置上,摆放要使前面板看起来比较协调。

图形用户界面概念:图形用户界面或图形用户接口(Graphical User Interface,GUI)是指采用图形方式显示的计算机操作环境用户接口。

与早期计算机使用的命令行界面相比,图形界面对于用户来说更为简便易用。

GUIDE是Matlab提供的图形用户界面开发环境,提供了一系列用于创建图形用户界面的工具,从而简化界面布局和编程工作。

设计GUI程序时首先要分解任务,把待设计任务分割成几个大的模块,然后把大的模块再分解为一系列的功能,甚至可以分解到要用哪些函数的程度;然后是寻找例程,参考例程可以避免重复前人做过的工作。

我们在学长的帮助下获得了部分波形及将波形从时域傅里叶转换为频域波形的函数,以及串行口发送数据的模板,得以顺利的将函数套用在GUI界面下,并顺利的与单片机相连。

第四章信号发生器基本原理4.1含变量的波形函数的生成本次课设中我们设方波信号:y=a*square(2*pi*f*t+4*p/f,50)其中a为幅值,f为频率,t为时间,p为相位,生成类似如下波形其中a,f,p和采样频率e分别有4个滑块控制,如下其变换值显示在图中方框中。

4.2时域向频域的转换若将该方波变换为频域波形,则使用如下傅里叶函数Nf=length(y);f=0:fs/(Nf-1):fs;x=abs(fft(y));波形变换如下:同理,本次课设的其他4中波形也可如此生成:正弦波:y=a*sin(2*pi*f*t+p*2*pi)锯齿波:y=a*sawtooth(pi*f*t+4*p/f,1)三角波:y=a*sawtooth(pi*f*t+4*p/f,0.5)白噪声:y=a*randn(size(t))他们的波形如下第五章GUIDE源程序的设计本次实验中,我们将界面程序的设计分为多块,并小组合作完成: 1.按键初始化程序略;对滑块部分赋值的程序设计如下:j=get(handles.slider1,'value');k=get(handles.slider2,'value');l=get(handles.slider3,'value');m=get(handles.slider4,'value');再由滑块对文本框赋值:set(handles.edit1,'string',num2str(j));set(handles.edit2,'string',num2str(k));set(handles.edit3,'string',num2str(l));set(handles.edit4,'string',num2str(m)); 再将波形函数变量赋值并显示在波形框内a=str2num(get(handles.edit1,'string'));f=str2num(get(handles.edit2,'string'));p=str2num(get(handles.edit3,'string'));e=str2num(get(handles.edit4,'string'));fs=e;t=0:1/fs:30;t=0:1/fs:30;y=a*sin(2*pi*f*t+p*2*pi);set(gcf,'CurrentAxes',handles.axes2);plot(t,y);axis([0,8*pi,-5.2,5.2]);grid on;之后在进行傅里叶变换转化为频域图形:Nf=length(y);f=0:fs/(Nf-1):fs; %频谱横坐标x=abs(fft(y));set(gcf,'CurrentAxes',handles.axes1);plot(f,x);title('Frequency content of y')xlabel('frequency (Hz)');以上为正弦波形的设计同理可得其他波形波形选择函数:while 1if p1==1t=0:1/e:8*pi;y=a*sin(2*pi*f*t+p*2*pi);plot(t,y);grid on;axis([0,8*pi,-5.2,5.2]);end;if p2==1t=0:1/e:6;y=a*square(2*pi*f*t+4*p/f,50); plot(t,y);grid on;axis([0,6,-5.2,5.2]);end;if p3==1t=0:1/e:20;y=a*sawtooth(pi*f*t+4*p/f,1);plot(t,y);grid on;axis([0,20,-5.2,5.2]);end;if p4==1t=0:1/e:20;y=a*sawtooth(pi*f*t+4*p/f,0.5);plot(t,y);grid on;axis([0,20,-5.2,5.2]);end;if p5==1t=1:1/e:25;y=a*randn(size(t));plot(t,y);grid on;end;串行发送数据的函数设计function pushbutton10_Callback(hObject, eventdata, handles)ss=serial('COM1');ss.BaudRate=2400;ss.DataBits=8;ss.Parity='none';ss.StopBits=1;ss.TimeOut=60;ss.DataTerminalReady='off';ss.RequestToSend='off';ss.FlowControl='none';ss.InputBufferSize=1000;fopen(ss);清除数据按钮设计:set(handles.slider1,'value',0);set(handles.slider2,'value',0);set(handles.slider3,'value',0);s et(handles.slider4,'value',0);set(handles.edit1,'string',0);set(handles.edit2,'string',0);set(handles.edit3,'string',0);set(handles.edit4,'string',0);关闭按钮:function pushbutton9_Callback(hObject, eventdata, handles)close;我们还添加了若干工具栏设计,但是个别按钮功能未添加完整,不具备实用性第六章程序显示结果与调试完成guide界面后,我们连接了串行口并发送了数据。

但因为硬件限制,为发送数码管我们将发送的数据都做了取整处理,发送的均为个位整数,并成功与单片机协同合作完成了参数在单片机上的正确显示。

至此信号处理部分完成。

最终调试结果如下:第七章心得与总结经过长达一星期不间断的单片机及信号处理的课程设计,我再一次加强了对单片机硬件和信号处理Matlab的软件的认识,Matlab这样的软件强大的开发功能与灵活的编程手段勾起了我对信号处理浓厚的兴趣,并最终实现了虚拟信号发生器的设计,可以看出虚拟仪器给用户提供了一个充分发挥自己的才能和想象力的空间,可根据用户自己的设想及要求,通过编程来设计,组建自己的仪器系统,他的灵活、开放,技术更新周期短,可随着计算机技术的发展和用户的需求进行仪器与系统的升级,在性能维护和灵活组态等方面有着传统仪器无法比拟的优点。

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