基于LabVIEW积分器的研究

摘要随着社会的不断发展，人们对仪器的要求也越来越高。

由于虚拟仪器具有性价比高、标准化、模块化、仪器系统小巧紧凑、远程测试、可有用户定义仪器等优点，所以虚拟仪器近几年得到了飞速的发展。

基于LabVIE的积分器是对输入仿真信号进行仿真和积分，然后输出结果，通过波形图观察其虚拟波形。

与此同时，你还可以对其幅值、频率、偏移量、相位、重置信号等参数进行设置，改变其参数观察其波形的变化。

最后将得到的结果与理论一起分析，看其是否相一致。

本论文是通过验证三角波、正弦波、锯齿波、方波积分后的波形，来推导出虚拟仪器的可靠性。

进而推广到加入滤波器和干扰信号后积分的波形图。

关键词：虚拟仪器； LabVIEW；积分器AbstractWith the continuous development of society, people to the instrument demands more and more is also high. Because virtual instrument has cost-effective, standardization, modular, instrument system small compact, remote testing, can have the user to define instrument advantages, so the virtual instrument in recent years have developed rapidly.Based on the integrator of LabVIE simulation signal is input of simulation and integral, then input results, through the waveform figure observe its virtual waveform figure. Meanwhile, you change its on the amplitude, frequency, offset, phase, reset signal parameters, such as setting, observation of the waveform changes. Finally will get together to analyze the result with the theoretical consistent, to see if it. This thesis is verified through triangular wave, sine wave, sawtooth wave and square-wave integral to get the waveform, the reliability of virtual instrument. Then spread to join filter and jamming signal waveform after integral figure.Key word: Hypothesized instrument； LabVIEW ； integrator目录1 绪论 (5)1.1课题的提出及研究意义 (5)1.1.1 课题的提出 (5)1.1.2 课题的研究意义 (5)1.2国内外研究现状 (5)1.3本文的研究目的和研究内容 (6)1.3.1 本文的研究目的 (6)1.3.2 本文的研究内容 (6)1.3.3 本文采用的研究方法 (6)1.3.4本文的章节安排 (7)2 虚拟仪器及LABVIEW简介 (7)2.1虚拟仪器的有关背景 (7)2.2L AB VIEW的背景及应用介绍 (7)3 积分器器的介绍 (8)3.1研究积分器的意义 (8)3.2积分器在各个领域的应用简介 (9)3.3积分运算及积分器的特点 (10)3.3.1 积分运算的意义 (10)3.3.2积分器电路原理 (10)4 虚拟积分器的发展及设计 (11)4.1虚拟积分器的设计步骤 (11)4.2本课题整体电路图 (12)4.2.1 程序框图的设计 (12)4.2.2 程序框图中主要模快的设计 (14)4.2.3 前面板设计 (15)4.3运行结果 (17)4.3.1 正弦波积分结果 (17)4.3.2 方波信号积分结果 (18)4.3.3 三角波信号积分结果 (18)4.3.4 锯齿波信号积分结果 (19)4.4本章总结。

20 5结论。

.21 参考文献。

22 致谢。

231 绪论1.1 课题的提出及研究意义1.1.1 课题的提出计算机的出现，彻底改变了人们的工作和生活方式。

如今计算机已经无处不在，进入了每个人的生活之中。

在工程技术人员看来，计算机不仅仅是人们常见的PC，也包括各种微处理器。

从这个角度看，我们无时无刻不在使用计算机，例如，电视、洗衣机、自动提款机等都依赖计算机来实现各种便捷的功能。

相同的计算机可以完成不同的工作，在于它们使用不同的程序，而程序是由计算机编程语言创建的。

短短几十年中，出现了众多的编程语言，这些编程语言的共同特点是采用文本方式创建程序。

文本方式编程对编程人员要求很高，这使得计算机编程只能是少数人才可以从事的职业。

美国国家仪器公司（National Instruments，简称NI）的创新软件产品LabVIEW，允许通过人们最为熟悉的图形方式编程，摒弃了晦涩难懂的文本代码，使得计算机编程不再是少数人的专利。

LabVIEW 的最早版本诞生于1986年，几乎和Windows的最早版本同步，这注定了LabVIEW是多平台的编程语言，适合于不同的操作系统。

1.1.2 课题的研究意义虚拟仪器与传统仪器相比，其主要优点是可以由性价比高、标准化、模块化、仪器系统小巧紧凑、远程测试、可有用户定义仪器功能等优点。

虚拟仪器能同时对多个参数进行实时高效的测量，同时，由于信号的传送和数据的处理几乎都是靠数字信号或软件来实现的，大大降低了环境干扰和系统误差的影响。

此外，用户也可以随时根据需要调整虚拟仪器的功能，大大缩短了仪器在改变测量对象时的更新周期。

采用虚拟仪器还可以降低测试系统的硬件环节，从而降低系统的开发成本和维护成本。

虚拟仪器采用标准的接口总线技术和模块化的仪器硬件，这符合军用装备研制的通用化和小型化需求，有利于装备成系列发展，有利于装备的技术保障.1.2国内外研究现状作为现代仪器代表发展的方向，虚拟仪器已迅速发展成为一种新的产业。

美国是虚拟仪器的诞生地也是全球最大的虚拟仪器制造国。

到1994年底，虚拟仪器制造厂已达95家，共生产1000多种虚拟仪器产品，销售额达2.93亿美元，占整个仪器销售额73亿美元的4%。

到1996年，虚拟仪器已在一起表市场占邮件10%的份额。

生产虚拟仪器的主要厂家NI\HP等公司，目前都产生数百个型号的虚拟仪器产品。

这些产品在国际市场上有较强的竞争力。

已经入中国市场。

国内虚拟仪器研究的起步较晚，最早的研究是从引进消化NI的产品开始。

但经过多年研究，我国已经在虚拟仪器开发方面成形了自己的特色。

国家自然科学基金委员会已经虚拟仪器研究作为现代机械工程科学前沿学科之一，并被列为十五期间优先资助领域。

我国国民经济的持续快速发展，加快了企业的技术升级步伐，先进仪器设备的需求更加强劲：虚拟仪器赖以生存的个人计算机最近几年以极高的迅速在中国发展，这些都为虚拟仪器在我国的普及奠定了良好的基础。

因此，我国的虚拟仪器存在巨大的发展潜力。

据专家预测到2015年末我国虚拟仪器行业的产值将达到仪器仪表行业总产值的50%。

然而，经过对这些设计的分析了解后发现，利用这些方法设计的积分器在运用起来比较麻烦，运算起来也很复杂，在了解了LabVIEW的特性及优点之后，所以我选择了利用这个软件来设计积分器。

1.3本文的研究目的和研究内容1.3.1 本文的研究目的虚拟仪器，实际上就是一种基于计算机的自动化测试仪器系统。

虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量，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、存储以及分析处理。

从发展史看，电子测量仪器经历了由模拟仪器、智能仪器到虚拟仪器，由于计算机性能以摩尔定律（每半年提高一倍）飞速发展，已把传统仪器远远抛到后面，并给虚拟仪器生产厂家不断带来较高的技术更新速率。

1.3.2 本文的研究内容根据本文的研究方向以及研究目的，本文的研究内容主要有以下几个方面：1.掌握积分器工作原理；2.熟悉LabVIEW编程语言；3.运用LabVIEW设计一个虚拟积分器，积分器是电路分析设计中常用到的元件，设计分为前面板设计和流程图设计两个部分1.3.3 本文采用的研究方法1、首先查阅课题相关的资料，对资料进行整理和研究，结合实际需要提出设计方案。

设计方案包括：(1)确定虚拟积分器的设计思路；(2)设计出总体框图；(3)设计出程序流程图；(4)按照程序的流程图进行程序的模块化设计；(5)采用LabVIEW软件设计各部分程序；(6)验证设计的正确性并进行调试。

2、理论计算与虚拟仿真相结合法。

1.3.4本文的章节安排第1章绪论部分。

介绍本文的研究背景、研究意义和研究内容，概述了当前国内外在LabVIEW 积分器的研究现状。

第2章介绍虚拟仪器和LabVIEW的有关背景第3章介绍积分器的功能、特点、应用以及基本组成理。

第4章介绍用其他软件设计的虚拟积分器的方法，以及对本文的设计方法及步骤的介绍。

第5章全文总结。

2 虚拟仪器及LabVIEW简介2.1 虚拟仪器的有关背景20世纪80年代初，NI公司是GPIB总线设备的主要供货商，丰富的硬件经验和强大的软件开发需求，促使NI公司的工程师们寻找一种代替传统编程语言的开发工具，这导致了1986年LabVIEW的横空出世。

LabVIEW是由测试工程师开发的专用编程语言，因此，LabVIEW具有鲜明的行业特点，最早主要用于测试测量领域。

NI公司独创了虚拟仪器的理念，提出了软件就是仪器的理念，并逐步成为业界的标准。

随着LabVIEW的不断发展，几乎每隔一两年，都要推出新的版本。

LabVIEW的应用范围已经覆盖了工业自动化、测试测量、嵌入式应用、运动控制、图像处理、计算机仿真、FPGA等众多领域。

以LabVIEW 为核心，采用不同的专用工具包，统一的图形编程方式，可以实现不同技术领域的需求。

2.2 LabVIEW的背景及应用介绍虚拟仪器技术 (Virtual Instrumentation)的概念由美国国家仪器公司NI首先提出。