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1、-本科毕业设计(论文)开题报告基于LabVIEW的信号处理实验设计-第 9 页毕业设计（论文）材料之二（2）本科毕业设计(论文)开题报告题目： 基于LabVIEW的信号处理实验设计课 题 类 型： 设计 实验研究 论文 学 生 姓 名： 王乐强 学 号： 3130203102 专 业 班 级： 电子信息科学与技术 学 院： 电气工程学院 指 导 教 师： 马晓瑜 开 题 时 间： 201 年 月 日一、 本课题的研究意义、研究现状和发展趋势（文献综述） 随着计算机和信息科学的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并且迅速发展，目前已经形成为一门独立且成熟的重要的新兴学科。信号处理几乎涉及到所有的工
2、程技术领域，而频谱分析正是信号处理中的一个非常重要的分析手段。一般的信号分析仪给我依靠传统的分析来完成，价格昂贵，体积庞大，不便于工程技术人员携带，而基于Labview的信号处理设计便是采用虚拟仪器软件平台LabVIEW实现对信号的分析处理，设计主要包括信号采集与生成模块、时域分析模块、滤波模块、FFT分析处理模块、各种频谱显示模块等的实现与波形参数显示。利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。自1976年以来，NI通过将传统的独立仪器分成两个基本部分为仪器带入了一种新的观念，这两个部分是：对信号进行数字化所需的硬件和分析显示结果所需的软件。允许最终用户使
3、用用户定义的软件为其应用建立最终仪器，这样仪器的局限性就被解决了，虚拟仪器的概念就是这样诞生的。将软件作为仪器，仪器就可以扩展到测试、控制和设计中。相对于传统的独立仪器而言，虚拟仪器的优点与数字信号处理相对于模拟信号处理而言的优点是相似的。例如，模拟滤波器通常使用运算放大器、电容和电阻等模拟电子元件实现，相对于使用浮点或定点机器实现的数字滤波器而言灵活性十分有限。尽管模拟滤波器比较便宜、易于建立，模拟滤波器的标定和维护十分困难。要对设计进行修改也十分难以实现。例如，如果后来发现需要一个更高阶的滤波器，就必须改动硬件实现新的设计。由于数字滤波器是用软件建立的，并没有这个问题，从而在单一硬件上提供
4、了可以实现多种应用的灵活平台。除了虚拟仪器和数字信号处理都发挥了基于软件平台的优点，虚拟仪器通过利用图形化编程开发环境NI LabVIEW使得易用性的优点得到进一步的发展，它能够让更多人参与到软件开发和仪器设计中去。LabVIEW不仅提供了完全与传统的基于文本的编程语言所不同的图形化编程方式，使得编程过程变得更加直观与方便，同时还通过自带的Mathscript兼容了文本的编程语言，使得用户可以兼容已有的算法，或者根据实际应用来选择合适的编程方式。这样大大节省了需要熟悉编程环境和语法所需要的大量的时间。二、主要设计（研究）内容 计算信号的时频域各项参数指标是信号分析处理的一个重要环节，仅限于采用
5、传统仪器进行实现，涉及设备众多，而且体积庞大，使用不方便，如果能利用现在先进的计算机技术，在同一个系统中实现多参数显示，将具有很大的应用价值。本设计改变原始仪器的设计思想，用软件替代硬件，要求借用计算机，采用虚拟仪器软件平台LabVIEW实现对信号的分析处理，设计主要包括信号采集与生成模块、时域分析模块、滤波模块、FFT分析处理模块、各种频谱显示模块等的实现与波形参数显示。要求有完整的软件程序并完成调试三、研究方案及工作计划（含工作重点与难点及拟采用的途径） 本次毕业设计首先的要求是对Labview的熟悉和使用，通过对信号的处理从而传统仪器和虚拟仪器的认识，这是本次设计的最主要目的。Labvi
6、ew的学习在之前已经学过，但是由于深入不足，还需要继续学习。还有便是对数字信号处理的各种信号处理变换的学习，这二者是本次毕业设计的重要基础。按照毕业设计的内容来计划，首先要设计出信号的采集模块和生成模块，因为这两部分才是信号来源的依据，其次是对来源的信号处理分析，这边是本次设计最总要的内容，通过时域分析模块、滤波模块、FFT分析处理模块、各种频谱显示模块等对信号进行处理实现与波形参数的显示，得到预期的结果。在软件设计过程大致可是四个部分。 第一是系统主页面的设计部分，设计主页面按钮，包括信号采集和生成，信号选择，启动，相应的分析，结束等按钮开关。如（1）配置数据采集卡参数：设置卡的ID、采样模
7、式、采样频率、通道数、采样位数等；（2）启动采集：经数据采集转换和保存；（3）信号分析：对形影数据的读取等相应的分析。 第二部分是信号采集及保存模式，模块运行时首先选择信号的保存路径，然后启动数据采集卡开始信号采集，采集过程中利用波形图控件实现显示采集信号的波形。第三部分是信号分析与处理模块设计，这一部分是核心部分，通过各种子模块对信号进行处理，设计主要包括信号时域分析模块、滤波模块、FFT分析处理模块、各种频谱显示模块等的实现与波形参数显示部分。最后便是调试与修改部分，模拟各种信号的分析，和理论结果做对比，调整控件布局，美化界面，完善功能。结合个人能力以及课程的相关安排，作了本次毕业设计的具
8、体工作表，如表-1所示。表-1 工作计划表起止时间（日/月）周次计划内容备注02.22-02.281熟悉课题、收集相关资料02.29-03.062研究方案（选取）、撰写开题报告03.07-03.133提交开题报告、参加开题03.14-03.204确定设计方案、实施改进设计方案03.21-03.275加深学习Labview语言03.28-04.036加深学习数字信号处理04.04-04.107软件设计（一）04.11-04.178软件设计（二）04.18-04.249软件调试（一）04.25-05.0110软件调试（二）05.02-05.0811整理资料、撰写毕业设计论文（一）05.09-5.1
9、512整理资料、撰写毕业设计论文（二）05.16-05.2213完成设计论文（电子版）初稿05.23-05.2914进行毕业设计论文修订05.30-06.0515完善毕业设计论文06.07-06.1216提交毕业设计论文（打印版），参加论文互评06.13-06.1917提交毕业设计论文（打印版），参加毕业答辩06.20-06.2618完成论文答辩后修订，完成毕业设计论文四、阅读的主要参考文献（不少于10篇，期刊类文献不少于7篇，应有一定数量的外文文献，至少附一篇引用的外文文献（3个页面以上）及其译文）1周鹏,马晓瑜等.精通Labview信号处理.北京:清华大学出版，20132美国NI公司.La
10、bVIEW基础教程M.汪敏生,等,译.北京:电子工业出版社,2002 3杨乐平,李海涛,等.LabVIEW高级程序设计M.北京:清华大学出版社,2003 4黄松岭，吴静等.虚拟仪器设计基础教程.北京：清华大学出版社.2008.10 5 阎石.数字电子技术基础 第四版.北京：高等教育出版社.1998.126周毅基于虚拟仪器的网络虚拟实验室构建.7李明齐基于虚拟仪器技术的综合实验平台的研究与开发，南京航空航天大学，2001.28National Instruments Corporation.LabVIEWTM Analysis Concepts R.March 2004 Edition.9Nat
11、ional Instruments Corporation.NI Vision for LabVIEWTM User Manual R.November 2005 Edition.10NI ELVISPrototyping Board Pinouts.11Professor Barry Paton.Introduction to NI ELVIS.Course Software Version 2.0,2009外文文献LabVIEWLabVIEW is a highly productive graphical programming language for building data ac
12、quisition an instrumentation systems.With LabVIEW, you quickly create user interfaces that give you interactive control of your software system. To specify your system functionality,you simply assemble block diagrams - a natural design notation for scientists and engineers. Tis tight integration wit
13、h measurement hardware facilitates rapid development of data acquisition ,analysis,and presentation solutions.LabVIEW contains powerful built -in measurement analysis and a graphical compiler for optimum performance. LabVIEW is available for Windows 2000/NT/Me/9x, Mac OS, Linux, Sun Solaris, and HP-
14、UX, and comes in three different development system options.Faster DevelopmentLabVIEW accelerates development over traditional programming by 4 to 10 times! With the modularity and hierarchical structure of LabVIEW, you can prototype ,design, and modify systems in a short amount of time. You can als
15、o reuse LabVIEW code easily and quickly in other applications.Better Investment Using a Lab VIEW system, each user has access to a complete instrumentation laboratory at less than the cost of a single commercial instrument. In addition, user configurable LabVIEW systems are flexible enough to adapt
16、to technology changes, resulting in a better bong-term investment.Optimal Performance All LabVIEW applications execute at compiled speed for optimal performance. With the LabVIEW Professional Development System or Application Builder, you can build stand-alone executables or DLLs for secure distribu
17、tion of your code. You can even create shared libraries or DLLs to call LabVIEW code from other programming languages.Open Development Environment With the open development environment of LabVIEW, you can connect to other applications through ActiveX, the Web, DLLs, shared libraries, SQL(for databas
18、es), DataSocket, TCP/IP,and numerous other protocols.Use LabVIEW to quickly create networked measurement and automation systems that integrate the latest technologies in Web publishing and remote data sharing. LabVIEW also has driver libraries available for plug-in data acquisition, signal condition
19、ing , GPIB,VXI,PXI, computer-based instruments,serial protocols, image acquisition, and motion control. In addition to the LabVIEW development systems, National Instruments offers a variety of add-on modules and tool sets that extend the functionality of LabVIEW .This enables you to quickly build cu
20、stomizable, robust measurement and automation systems.LabVIEW Datalogging and Supervisory Control Module For high channel count and distributed applications, the LabVIEW Datelogging and Supervisory Control Module provides a complete solution. This module delivers I/O management, event logging and al
21、arm management, distributed logging, historical and real-time trending, built-in security, configurable networking features, OPC device connectivity, and over 3,300 built-in graphics.LabVIEW Real-TimeFor applications that require real-time performance, National Instruments offers LabVIEW Real-Time.
22、LabVIEW Real-Time downloads standard LabVIEW code to a dedicated hardware target running a real-time operating system independent from Windows.LabVIEW Vision Development Module The LabVIEW Vision Development Module is for scientists, automation engineers,and technicians who are developing LabVIEW ma
23、chine vision and scientific imaging applications. The LabVIEW Vision Development Module includes IMAQ Vision, a library of vision functions, and IMAQ Vision Builder, an interactive environment for vision applications. Unlike any other vision products, IMAQ Vision Builder and IMAQ Vision work togethe
24、r to simplify vision software development so that you can apply vision to your measurement and automation applications. Countless ApplicationsLabVIEW applications are implemented in many industries worldwide including automotive, telecommunications, aerospace, semiconductor, electronic design and pr
25、oduction, process control, biomedical, and many others, Applications cover all phases of product development from research to design to production and to service. By leveraging LabVIEW throughout your organization you can save time and money by sharing information and software.中文翻译虚拟仪器（LabVIEW）虚拟仪器是
26、一种高效用于构建数据采集与监测系统图形化编程语言。使用虚拟仪器，您快速创建用户界面，让您交互控制您的软件系统。要指定您系统的功能，您只需装配块关系图一种自然的设计表示科学家和工程师。测量硬件紧密集成方便了数据采集、分析与演示文稿解决方案的快速发展。虚拟仪器包含强大的内置度量分析和一个图形的编辑器实现最佳性能。虚拟仪器是使用于Windows 2000/NT/Me/9x、Mac OS、Linux、Sun Solaris 和HP-UX，有三种不同的开发系统选项。更快地发展虚拟仪器通过加快发展了对传统的编程提升了4至10倍！使用模块化和层次结构的虚拟仪器，可以原型，设计，并且在一个短时间内修改系统。您
27、也可以重用虚拟仪器代码轻松快速地在其他应用程序中应用。更好的投资使用虚拟仪器系统，每个用户有权访问单一的商业文书的成本低于一个完整的检测实验室。此外，用户还可配置的虚拟仪器系统足够的灵活性，从而更好地长期投资的技术变化与适应。优化性能虚拟仪器的所有应用程序执行以获得最佳性能的编译速度。用虚拟仪器专业开发系统或应用程序生成器，可为您的代码的安全通讯生成独立可执行文件或dll。您甚至可以创建共享的库或从其他编程语言中调用虚拟仪器代码的dll。开放的开发环境用虚拟仪器在开放开发环境，您可以连接到通过ActiveX、Web、dll、共享的库、SQL（数据库）、DataSocket、TCP/IP和许多其
28、他协议的其他应用程序。虚拟仪器用于快速创建网络的测量和Web发布和远程数据共享最新的科技集成的自动化系统。虚拟仪器也可以用于插件数据采集、信号调理、GPIB、VXI、PXI、基于计算机的仪器、串行协议、图像采集和运动控制的驱动程序。除了在虚拟仪器的开发系统国家仪器还提供多种附加模块和扩展功能的虚拟仪器的工具集。这使您可以快速构建可定制、鲁棒的测量和自动化系统。虚拟仪器数据记录和监督控制模块高通道数的分布式应用程序日志记录的虚拟仪器数据和监督控制模块，提供了一个完整的解决方案。此模块提供了I/O管理、事件日志和警报管理、分布式日志记录、历史和实时趋势分析、内置安全、网络功能，可配置、OPC设备的
29、连接和超过3,300内置图形。实时虚拟仪器对于需要实时性能的应用国家仪器，提供了实时虚拟仪器。虚拟仪器从Windows运行独立的实时操作系统实时下载标准虚拟仪器代码到专用的硬件目标。虚拟仪器视觉开发模块虚拟仪器视觉开发模块是为科学家、自动化的工程师和技术人员正在开发虚拟机器视觉和科学的图像处理应用程序。虚拟仪器视觉开发模块包括IMAQ视觉，视觉的函数库和IMAQ视觉一起工作来简化视觉软件开发，以便您可以应用视觉测量和自动化应用程序。广泛的应用在很多行业全球包括汽车、电讯、航空航天、半导体、电子设计和生产、过程控制生物医学，以及许多其他实现虚拟仪器的应用程序。应用程序覆盖产品从设计到生产和服务的研究开发的所有阶段。利用虚拟仪器在整个组织您可以节省时间和金钱的共享信息和软件。五、指导教师意见（签名）201 年 月 日