卷积积分与离散卷积--方波序列和方波序列的卷积及卷积过程演示

1引言

信号的卷积是针对时域信号处理的一种分析方法，信号的卷积一般用于求取信号通过某系统后的响应。在信号与系统中，我们通常求取某系统的单位冲激响应，所求得的h(k)可作为系统的时域表征。任意系统的系统响应可用卷积的方法求得。

离散时间信号是时间上不连续的“序列”，因此，激励信号分解为脉冲序列的工作就很容易完成，对应每个样值激励，系统得到对此样值的响应。每一响应也是一个离散时间序列，把这些序列叠加既得零状态响应。因为离散量的叠加无需进行积分，因此，叠加过程表现为求“卷积和”。

LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。

本课程设计就是利用LabVIEW软件来实现方波序列卷积的过程，然后对方波序列移位过程进行演示，通过卷积过程演示和卷积和的波形图可以看出，方波序列的幅值大小不会影响卷积和的宽度而方波序列的宽度大小就会影响卷积序列相交部分的范围宽度即卷积宽度。通过labview你能直观清晰地观察卷积的过程。

2虚拟仪器开发软件LabVIEW8.2入门

2.1 LabVIEW介绍

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定VI及函数的执行顺序。VI指虚拟仪器，是 LabVIEW]的程序模块。

LabVIEW 提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。用户界面在 LabVIEW中被称为前面板。使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码，又称G代码。LabVIEW ]的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。

LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一种图形化的编程语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足 GPIB、VXI、RS-232 和 RS-485 协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX 等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。

图形化的程序语言，又称为“G” 语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW 是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。

2.2 利用LabVIEW编程完成习题设计

2.2.1习题2.1

写一个类似于左图的正弦波发生器，要求频率和幅度可调

2.2.2习题

3.1

新建一个VI，进行如下练习：任意放置几个控件在前面板，改变它们的位置、名称、大小、颜色等等。在VI前面板和后面板之间进行切换，并排排列前面板和后面板窗口

2.2.3习题

3.2

编写一个VI求三个数的平均值，如右图所示。要求对三个输入控件等间隔并右对齐，对应的程序框图控件对象也要求如此对齐。添加注释，分别用普通方式和高亮方式运行程序，体会数据流向。单步执行一遍

2.2.4习题4.1

写一个VI判断两个数的大小，如右图所示：当A>B时，指示灯亮

2.2.5习题4.2

写一个VI获取当前系统时间，并将其转换为字符串和浮点数。这在实际编程中会经常遇到。

2.2.6 习题4.3

写一个温度监测器，如右图所示，当温度超过报警上限，而且开启报警时，报警灯点亮。温度值可以由随即数发生器产生。

2.2.7 习题4.5

给定任意x,

求如下表达式的值

x

e x

x y cos 5+=

2.2.8习题5.1

利用顺序结构和timing面板下的tick count VI，计算for循环产生一个长度为20000点的随机波形所需的时间。

2.2.9习题5.2

为第4章习题4添加一个While循环和定时器，实现连续的温度采集监测

2.2.10习题5.3

计算学生三门课（语文，数学，英语）的平均分，并根据平均分划分成绩等级。要求输出等级A,B,C,D,E。90分以上为A，80～89为B，70～79为C，60～69为D，60分以下为E。

2.2.11习题6.1

为第5章的习题2连续温度采集监测添加报警信息，如下图所示，当报警发生时输出报警信息，例如“温度超限！当前温度78.23℃”，正常情况下输出空字符串。

2.2.12习题6.2

将一些字符串和数值转换成一个新的输出字符串，输出的字符串GPIB命令字符串，他可以用来与串口仪器进行通信，如图

2.2.13习题6.3

用for循环创建一个数组，并用图形显示输出的数组。如下图所示：

2.2.14习题6.4

利用簇模拟汽车控制，如右图所示，控制面板可以对显示面板中的参量进行控制。油门控制转速，转速＝油门*100，档位控制时速,时速＝档位*40，油量随VI运行时间减少。