现代虚拟仪器技术-实验指导书

快捷菜单中选择【选择项】，弹出的子菜单列出了全局变量所包含的所有对象 的名称，根据需要选择相应的对象。
3) 调用方法 ： （1）在 VI 的功能模板上选择【选择 VI…】，选择所需文件，单击确定
按钮，在程序框图中放置这个全局变量； （2）右击全局变量节点，在弹出的快捷菜单上选取【选择项】，在列出
的所有变量对象中选择所需对象； （3）若在一个 VI 中需要使用多个全局变量，可使用拷贝和粘贴全局变
图 5-4:客户端 VI 的前面板和程序框图
客户机上采用了两个“读取 TCP 数据”节点读取由服务器送来的数据。 第一个节点读取正弦波形的长度，第二个节点根据这个长度将正弦波形数 据全部读出。
利用 TCP 节点能进行网络通信时，需要在服务器端指定网络通信端口， 客户机也要指定相同端口，才能与服务器间进行正确的通信。
四、实验原理与内容
1. 原理基础:
1) 概念: 局部变量和全局变量是 LabVIEW 用来传递数据的工具。LabVIEW 编程是
一种数据流编程，它是通过连线来传递数据的。但是如果一个程序太复杂的 话，有时连线会很困难甚至无法连线，这时就需要用到局部变量。另外，需 要在两个程序之间交换数据时，靠连线的方式是无法实现的，在这种情况下， 就需要使用全局变量。
5
wenku.baidu.com
其放置在程序框图中。 （2）使用操作工具双击全局变量节点，会自动打开全局变量 VI 的前面
板，然后在前面板上放置所需的控制或显示对象。 （3）保存全局变量文件。方法是在主菜单中选择【文件】→【保存】。
然后关闭全局变量的前面板窗口。 （4）使用操作工具单击第一步所创建的全局变量图标，或在其右击弹出
注意：在客户机程序框图中要指定服务器的“计算机名称”或“IP 地 址”才能与服务器之间建立连接。在同一台机器上时，输入地址可以为空 或“localhost”。运行客户端时，服务器须先运行。
16
实验六: 基于网络的虚拟仪器信号测量扩展
一、实验目的：
1．能结合虚拟仪器技术与网络技术，构成网络化虚拟测试系统。 2．利用 WEB 服务器实现双机通信软件设计，实现远程监测。
虚拟仪器技术 实验指导书
1
目录
实验一：含子 VI 调用的信号显示的设计 ...................... 3 实验二：全局变量的设计与应用 ............................. 5 实验三: 波形函数发生器的设计 ............................. 8 实验四: 虚拟信号处理的设计与实现 ........................ 11 实验五：基于网络的虚拟仪器信号测量 ...................... 14 实验六: 基于网络的虚拟仪器信号测量扩展 .................. 17 实验七: 基于 labview 的虚拟电压表 ........................ 21
一、实验目的：
1．能结合虚拟仪器技术与网络技术，构成网络化虚拟测试系统。 2．利用 TCP 协议实现双机通信软件设计，实现远程监测。
二、实验设备：
联网电脑，并装有 Labview 软件。
三、实验要求：
1．掌握虚拟仪器技术理论知识。 2．熟悉软件设计过程，初始分析规划设计，完成 VI 设计。 3．能解决设计过程中出现的一般问题，具有一定调试能力。 4．能分析运行结果，并得到正确结果。 5．记录实验过程，完成实验报告。
a）前面板
b）程序框图 图 5-3：服务器 VI 的前面板和程序框图
在服务器程序中，首先指定网络端口，并由“TCP 侦听”节点建立 TCP 听着，等待客户机的连接请求。程序框图采用两个“写入 TCP 数据”节点 发送数据：第一个发送正弦波形的长度，第二个发送正弦波形数据。
15
2）客户端设计 客户端 VI 的前面板和程序框图如图 5-4 所示。
二、实验设备：
联网电脑，并装有 Labview 软件。
三、实验要求：
1．掌握虚拟仪器技术理论知识。 2．熟悉软件设计过程，初始分析规划设计，完成 VI 设计。 3．能解决设计过程中出现的一般问题，具有一定调试能力。 4．能分析运行结果，并得到正确结果。 5．记录实验过程，完成实验报告。
四、实验原理与内容
1．实验原理 1）数字滤波器 即是以数值计算的方法来实现对离散化信号的处理，以减少干扰信号在有用
信号中所占的比例，从而改变信号的质量，达到滤波或加工信号的目的。 数字滤波器分为：无限冲激响应滤波器 IIR，有限冲激响应滤波器 FIR
特点：精度高、稳定性好、灵活性强、处理功能强 滤波器类型选择:在低通、高通、带通或带阻滤波器中选择一个类型。 截止频率确定:对低通 只需确定上截止频率，高通滤波器只需确定下截止频率， 对带通及带阻滤波器应确定上、下限截止频率。 采样频率设定。 滤波器的阶数:滤波器阶数越高，其幅频特性曲线过渡带衰减越快 纹波幅度设定。
四、实验原理与内容
图 1 前面板初步设计图 图 3 子 VI 前面板
图 2 程序框图 图 4 子 VI 程序框图
3
图 5 建立连接板 子 VI 前面板右上角图标点右键出现如图菜单，点显示连接板，模式中选 ，再将前面 板控件 x，和控件 y，分别点选左右块，建立关联，保存。同上，右键选编辑图标，将图标 改为开方字样。 分析结果，回答，子 VI 的 x，y 的值是否分别为图 2 中“开方”的输入输出值？
要用到的函数选板，如图 4-1，4-2
图 4-1
图 4-2
要用到的函数选板。【窗】子选板中提供了 20 种窗函数，包括矩形窗、汉宁窗、
海明窗等。
12
图 4-3 前面板设计
图 4-4 程序框图
请输入不同的参数进行运行输出。
图 4-5 运行后前面板显示情况
分析结果，总结设计与运算的异同。
13
实验五：基于网络的虚拟仪器信号测量
4
实验二：全局变量的设计与应用
一、实验目的：
1．能结合虚拟仪器技术与网络技术，构成虚拟信号采集系统。 2．利用全局变量将一个 VI 产生的正弦波送到另一些 VI 中显示。
二、实验设备：
联网电脑，并装有 Labview 软件。
三、实验要求：
1．掌握虚拟仪器技术理论知识。 2．熟悉软件设计过程，初始分析规划设计，完成 VI 设计。 3．能解决设计过程中出现的一般问题，具有一定调试能力。 4．能分析运行结果，并得到正确结果。 5．记录实验过程，完成实验报告。
T = n ΔT
采样频率： fs = 1/ΔT
信号频率： fx = 1/T = 1/ (n ΔT) = fS / n
u(iΔT) = Asin(2πi/n +θ0 )
设 f = fx / fS = 1/n ,将 2π弧度用 360º表示，并省略 数字化频率 f = 模拟频率/采样频率
，则得
8
2．实验步骤及内容：
和局部变量不同的是全局变量可在不同 VI 之间进行数据传递 全局变量是内置的 LabVIEW 对象。创建全局变量时，LabVIEW 将自动创 建一个前面板但无程序框图的特殊全局 VI。向该全局 VI 的前面板添加输入 控件和显示控件可定义其中所含全局变量的数据类型。
2) 创建步骤: （1）新建一个 VI，从函数选板的结构子选板中选择一个全局变量，将
图 5-1 双机通讯流程图 14
3．软件设计需用到的函数 在 LabVIEW 中，TCP 节点位于函数选板的【数据通信】→【协议】→
【TCP】子选板中 ，选板界面如图 5-2 所示。
图 5-2：TCP 子选板界面
4．VI 设计内容。 1）服务器设计 服务器 VI 的前面板和程序框图如图 5-3 所示。
11
2）频谱分析是指把时间域的各种动态信号通过傅里叶变换转换到频率域进行分 析。 频谱分析中应注意的问题:(1）频谱混叠;（2）泄漏效应和栅栏效应.。 3）窗函数
主要功能是从频率接近的信号中分离出幅值不同的信号。 2．实验内容及步骤：
设计要求用两个信号产生函数仿真两个频率较接近但幅值相差较大的正弦波， 将它们合成为一组信号后，一路直接做功率谱分析，另一路甲床后再对加窗后的 信号作功率谱分析，结果在同一个波形中显示。
图 3-1 前面板设计
图 3-2 信号类型输入设计 图 3-3 程序框图总体设计及正弦波事件设计
9
图 3-4 三角波显示设计
图 3-5 方波显示设计图
分别运行各种波形,输出显示结果
3-6 锯齿波显示设计
10
实验四: 虚拟信号处理的设计与实现
一、实验目的：
1．能结合虚拟仪器技术与网络技术，构成虚拟信号处理系统。 2．了解一些信号处理方法，利用信号处理模块进行软件设计，实现信号分离 功能。
四、实验原理与内容
1．实验原理与说明：采用服务器/客户机模式进行双机通信，是 LabVIEW 中进行网络通信的最基本的结构模式。现采用 TCP/IP 节点来实现局域网通 信。本实验要求服务器产生正弦波，利用 TCP 协议，通过网络将服务器产 生的波形发送至客户机。 2．软件设计原理：双机通讯设计的软件流程如图 5-1 所示。
2
实验一：含子 VI 调用的信号显示的设计
一、实验目的：
1．能结合虚拟仪器技术与网络技术，构成虚拟信号采集系统。 2．利用波形显示模块及条件结构的应用进行软件设计，实现能生成正弦波、 三角波、方波和锯齿波的函数发生器。
二、实验设备：
联网电脑，并装有 Labview 软件。
三、实验要求：
1．掌握虚拟仪器技术理论知识。 2．熟悉软件设计过程，初始分析规划设计，完成 VI 设计。 3．能解决设计过程中出现的一般问题，具有一定调试能力。 4．能分析运行结果，并得到正确结果。 5．记录实验过程，完成实验报告。
四、实验原理与内容
1．实验原理
信号产生是仪器系统的重要组成部分，要评价任意一个网络或系统的特性，必
须外加一定的测试信号，其性能方能显示出来。最常用的测试信号有正弦波、三
角波、方波、锯齿波、噪声波及多频波（由不同频率的正弦波叠加而形成的波形）
等。
正弦波信号： u (t) = Asin(ωt+θ0)
ΔT 为采样间隔，T 为信号周期，设一个周期内的采样点数为 n ，则
二、实验设备：
联网电脑，并装有 Labview 软件。
三、实验要求：
1．掌握虚拟仪器技术理论知识。 2．熟悉软件设计过程，初始分析规划设计，完成 VI 设计。 3．能解决设计过程中出现的一般问题，具有一定调试能力。 4．能分析运行结果，并得到正确结果。 5．记录实验过程，完成实验报告。
四、实验原理与内容
1．实验任务： 设计 VI，对一内河水情进行远程监控，将现场监控工作站采集到的内河水位、 水流量、闸门开启高度等参数通过通信网络发送到控制中心，以实现对内河水情的 实时监控。 在本实验中，内河水情数据用随机数产生，以代替真实的采集数据。 实验设计数据发送端 VI，接收端 VI，并能将接收端信息以 WEB 的方式提取显 示。实现远程监测的目的。 2．实验原理： LabVIEW 可以将 VI 发布到 Web 上，这样用户就可以通过浏览器来访问 VI 程序 的前面板，甚至还可以控制远程计算机上的 VI 程序的运行。 先创建一个 Web 服务器，这个服务器指向包含 VI 的目录，然后，远程用户通过 访问这个服务器就可以打开目录下的 VI。 它们的关系如图 6-1 所示。
、
图 1 产生信号的程序框图
图 2 全局变量前面板
全局变量为一仪表指示控件，如图 2 所示，标尺在 0-100 间指示。
6
图 3 另一 VI 的前面板 设计另一个 VI，设计前面板，显示电压表指示，数值显示，控制停止按钮。 其程序框图如图 4 所示
图 4 另一 VI 的程序框图 设计多个 VI，调用同一全局变量，运行并验证结果。
7
实验三: 波形函数发生器的设计
一、实验目的：
1．能结合虚拟仪器技术与网络技术，构成虚拟信号采集系统。 2．利用波形显示模块及条件结构的应用进行软件设计，实现能生成正弦波、 三角波、方波和锯齿波的函数发生器。
二、实验设备：
联网电脑，并装有 Labview 软件。
三、实验要求：
1．掌握虚拟仪器技术理论知识。 2．熟悉软件设计过程，初始分析规划设计，完成 VI 设计。 3．能解决设计过程中出现的一般问题，具有一定调试能力。 4．能分析运行结果，并得到正确结果。 5．记录实验过程，完成实验报告。
量的方法实现全局变量的复制。
2．实验内容
要求使用全局变量向与它联系的前面板上的电压表控件写数据，也可以从 电压表控件读取数据。
前面板设计一个控制停止按钮，程序框图如图 1 所示，信号由随机函数产 生，使之每 100ms 产生 1 个 0-100 的随机值，结果传到一个全局变量，由其 他 VI 调用后显示。