J I A N G S U

　U N I V E R S I T Y

　 《虛擬儀器技術》

　實驗報告

　專

　業：

　測控技術與儀器

　班

　級：

　 測控 1301

　姓

　名：

　徐鵬

　學

　號：

　 3130302010

　2015 年

　 1 月

　精選文庫 — 1 實驗一 一

　 熟悉 LabVIEW 軟件的開發環境 一、

　實驗 內容 1． LABVIEW 啟動的初始化界面的 6 個選項功能； 2． 熟悉創建應用程序窗口的菜單條和工具條； 3． 熟悉 LABVIEW 的控件模板； 4． 熟悉 LABVIEW 的函數模板； 5． 熟悉 LABVIEW 的工具模板。

　二、

　實驗 需完成的作業

　隨機數發生器。

　精選文庫 — 2 實驗二 二

　 前面板設計

　一、

　實驗 內容 1． 前面板對象設計方法和屬性配置； 2． 前面板對象的大小和顏色的變化； 3． 前面板對象位置、排列及裝飾效果的設計； 4． 前面板對象快捷鍵設置； 5． 定制前面板控件及調用控件。

　二、

　實驗 需完成的作業 1． 前面板控件的生成及大小顏色的改變

　 2． 控件的自動排列及裝飾

　精選文庫 — 3

　3． 分配快捷鍵（附程序）

　 4． 自定制控件及調用

　精選文庫 — 4 實驗三 三

　編輯程序代碼

　一、

　實驗 內容 1． 代碼圖標創建及調整； 2． 代碼圖標的自動和手工連線； 3． 創建程序圖標及接口板； 4． 調用子程序。

　二、

　實驗 需完成的作業 1． 編輯一程序，調用子程序，子程序圖標自定義

　2． 用 LABVIEW 的基本運算函數編寫以下算式的程序代碼。

　63 5 31683 10076 25 1022 57 28? ???? ?? ?

　32 1 . 8 2 . 7 381 1253178? ? ? ??

　精選文庫 — 5

　3． 利用攝氏溫度與華氏溫度的關系℃＝5（℉－32）/9 編寫一個程序，求華氏溫度（℉為 32°，64°，4°，98.6°，104°，212°時的攝氏溫度。

　精選文庫 — 6 實驗四 四 數組、簇和字符串

　一、

　實驗 內容 1． 數組的創建及常用數組函數的使用 2． 簇創建及常用簇函數的使用 3． 字符串函數的使用 二、

　實驗 需完成的作業 1． 創建一個 2 行 3 列的二維數組控制件，為數組成員賦值如下：

　1.00

　2.00

　3.00

　 4.00

　5.00

　6.00

　 2． 用數組函數將習題 1 創建的二維數組改為一個一維數組，成員為

　1.00

　2.00

　3.00

　4.00

　5.00

　6.00

　 3． 用數組函數創建一個二維數組顯示件，成員為：

　精選文庫 — 7

　 1.00

　2.00

　3.00

　4.00

　5.00

　6.00

　 2.00

　3.00

　4.00

　5.00

　6.00

　1.00

　 3.00

　4.00

　5.00

　6.00

　1.00

　2.00

　 4.00

　5.00

　6.00

　1.00

　2.00

　3.00

　 4． 用數組函數求出習題 3 創建的數組的大小

　 5． 編程將習題 3 創建的數組轉置為：

　1.00

　2.00

　3.00

　4.00

　 2.00

　3.00

　4.00

　5.00

　 3.00

　4.00

　5.00

　6.00

　 4.00

　5.00

　6.00

　1.00

　 5.00

　6.00

　1.00

　2.00 6.00

　1.00

　2.00

　3.00

　精選文庫 — 8 實驗五 五 結

　構 構

　一、

　實驗 內容 1． For 循環結構 2． While 循環結構 3． 選擇結構 4． 順序結構 5． 公式節點 二、

　實驗 需完成的作業 1． 用 For 循環產生 4 行 100 列的二維數組，數組成員如下：

　1，2，3……100

　100，99，98……1

　6，7，8……105

　105，104，103，……6 從這個數組中提取出 2 行 50 列的二維數組，數組成員如下：

　50，49，48……1

　56，57，58……105

　 2． 產生 100 個隨機數，求最小值和平均值。

　精選文庫 — 9

　3． 求 100 個隨機數的最大值。

　 4． 用隨機數函數連續產生 0-1 的隨機數，求這些隨機數的平均值達 0.5 時所循環的次數及時間。

　 5． 編程實現 While 循環，先檢查條件端口再執行代碼。

　精選文庫 — 10 6． 猴子吃桃子，每天吃全部桃子的一半零一個，到第 10 天剩一個桃子，編程求第一天猴子摘了多少桃子。

　 7． 編程求“水仙花數”。“水仙花數”指一個三位數，它的各位數字立方和等于它本身，例如：3 3 31 7 3 371 ? ? ?

　精選文庫 — 11 實驗六 六

　圖形顯示

　一、

　實驗 內容 1． 常用的圖形顯示件 Waveform Chart 和 Waveform Graph 的功能

　圖 6-1

　Waveform Graph 的圖形控件

　圖 6-2

　Waveform chart 的圖形控件 2． 圖片子模板的使用 曲線圖例 刻度圖例 (Scale Legend) 圖形模板 (Graph Palette) 光標圖例 (Cursor Legend) 標簽(Label) 說明 (Caption) 數字顯示 （Digital Display）

　精選文庫 — 12 二、

　實驗 需完成的作業 板 用圖片顯示子模板 Picture.Ctl ，畫出一張臉。

　 三、

　編程作業 1. 編程求 Josephus 問題：m 個小孩圍成一圈，從第一個小孩開始順時針方向每數到第 n 個小孩時這個小孩就離開，最后剩下的一個小孩是勝利者。求第幾個小孩是勝利者。

　 2. 編程求 1000 內的“完數”。

　“完數”指一個數恰好等于它本身的因子之和。例如

　精選文庫 — 13 28=14+7+4+2+1

　 3. 創建一個 VI，實現對按鈕狀態的指示和按鈕“按下”持續時間的簡單計算功能，按下按鈕時，對應的指示燈亮，對應的數字量顯示控件中開始計時。松開按鈕時，指示燈滅，計時停止。

　 4. 溫度報警程序，當溫度值大于 30 則報警，小于-25 則退出運行狀態。

　 5. 設計一評分程序，輸入不同的分數會得到不同的評論。分數小于 60，“警告”指示燈會亮起來，同時顯示字符串“你沒有通過考試！”；分數在 60~99 之間，“通過”指示燈會

　精選文庫 — 14 亮起來，同時顯示字符串“你考試通過了！”；分數為 100，“恭喜”指示燈會亮起來，同時顯示字符串“你是第一名!”;如果輸入為 0~100 以外的數字，會有錯誤提示，同時顯示字符串“錯誤！”。

　6. 建立一個實現計算器功能的 VI。前面板有數字控制件用來輸入兩個數值，有數值顯示件用來顯示運算結果。運算方式有加、減、乘、除，可用一個滑動條實現運算方式的設定。

　 7. 用順序結構實現數值匹配：輸入 1~100 之間的任意 1 個整數，然后系統隨機產生 1~100之間的整數，直到和預先輸入的整數一樣，然后輸出匹配的次數和時間。

　8. 建立一個 VI，只用一個公式節點計算下面的方程。

　y1=x*x*x+x*x-3*x+7

　y2=x*x-m*x+b

　精選文庫 — 15

　 9. 在“XY 圖”控件中顯示半徑分別為 1 和 2 的同心圓。

　10. 在一個波形圖表中顯示 3 條隨機數組成的曲線，分別用紅、綠、藍 3 種顏色表示，其取值范圍分別為 0~1、 1~5 和 5~10。

　精選文庫 — 16

　實驗一．溫度測量 實驗原理：

　1. 本實驗的熱敏電阻阻值與溫度關系為

　其中：

　R1、R2 為絕對溫度下 T1、T2 時的電阻值（kΩ）；B：B 值（K）

　 實驗所用熱敏電阻 B=3470(K)，T=298K 時，R=5K。與一 3K 電阻分壓得 5)]2981 1( 3470 [ 5 33?? ? ? ??TEXPV

　對上式進行曲線擬合可近似得到溫度與電壓的線性關系

　 T=23.68*V-19.59 (O C) 2、熱敏電阻RT1構成的測溫電路圖如下圖所示：

　熱敏電阻RT1與R1串聯分壓，電路輸出電壓與溫度成正比。

　3、測量電路輸出的模擬電壓通過U18 接口轉化為數字信號輸入PC機，這一AD 轉換功能由U18 硬件平臺提供，U18軟件內的U18 軟件功能模塊實現硬件接口的驅動和通信及信號處理等基本功能的實現。

　4. 如圖所示，當溫度變大時，熱敏電阻RT1電阻變小，在分壓點產生一線性電壓，經電壓跟隨器保持后，經過LM324進行一級和二級放大，輸出一個正向、與溫度變化大小成正比的線性電壓。

　精選文庫 — 17 實驗步驟：

　1． 接線：用DB37電纜將實驗板的模擬口XS1與采集卡的模擬口XS1連接。

　2． 調節硬件測溫電路中的RX1電位器阻值，從而調節輸入信號幅度和電路的放大倍數，確定電路的電壓輸出幅度與溫度變化之間的比例關系。

　3． 最終結果是：當溫度升高時，響應的電壓顯示曲線也響應增大；反之亦然，當溫度降低時，響應的電壓顯示曲線也響應減小。

　4． 利用labview 軟件的設計平臺及U18 提供的功能模塊，設計溫度監測及顯示用虛擬儀器。

　軟件流程:

　說明：由于電路中反饋大于1，所以在數據處理時 b CH a T ? ? ? 0 中，a應大于23.68，通過調節RX1校正。

　 初始化設備 初始化 AD 部件 讀取模擬口 CH0 數據 數據處理 釋放 AD 部件 是否結束 Y N 釋放設備

　精選文庫 — 18

　 Labview 面 板圖：

　Labview流程圖：

　思考題：怎樣確定溫度為實際實時溫度？ 將熱敏電阻置于常溫下，運行程序得到溫度值與實際溫度比較，將熱敏電阻升到一定溫度，保持恒定，得到另一溫度值并與實際溫度比較，如果兩次溫度都相同，則此程序可以實時檢測溫度值。（實際溫度可用家用溫度顯示計觀察得到）

　精選文庫 — 19 實驗五. 模擬電梯工作（步進電機）

　實驗原理：

　1. 本實驗使用的步進電機用直流+12V 電壓，電機線圈由A、/A、B、/B 四相組成。

　 2. 驅動方式為四相四拍方式,各線圈通電順序如下表。表中首先向A 線圈輸入驅動電流， 接著/A、B、/B 線圈驅動，最后又返回到A 線圈驅動，按這種順序切換，電機軸按順時針方向旋轉。若通電順序相反，則電機軸按逆時針方向旋轉。（注：為提高步進電機負載能力和運行平穩可使用四相八拍驅動方式。）

　四相四拍

　四相八拍 3．電路原理 圖:a.步進電機的原理圖

　 0 1 2 3 4 5 6 7 A 1 1 0 0 0 0 0 1 /A 0 1 1 1 0 0 0 0 B 0 0 0 1 1 1 0 0 /B 0 0 0 0 0 1 1 1

　精選文庫 — 20

　 DO3-DO6 分別控制電機的四相，“1”代表該相加電流工作。霍爾元件T1-T8 檢測旋轉臂的位置，旋轉臂上帶有一磁鋼，當霍爾元件輸出為“0”代表旋轉臂到了它的上方，經74HC14整形反向后，連接至DI0— DI7，即當DI0— DI7 某一位檢測到“1”的時候代表旋轉臂到了某一霍爾元件的上方。

　 實驗步驟：

　1．接線：用電纜將實驗板數字口XS2與采集卡數字口XS2連接。

　2．調試與結果：控制DO3－DO6 使步進電機旋轉，當霍爾元件檢測到磁鋼時，對應的LED點亮，并通過U18的DI0-DI7傳入PC，經處理后控制U18 的DO7~DO13 端的高或低電平狀態，通過數碼管顯示對應數值。

　3．軟件設計：用labview 編程來模擬8 層電梯的工作過程。

　精選文庫 — 21 軟件流程

　 說明：步進電機的驅動可采用 for loop 嵌套 CASE 實現。

　 初始化設備 驅動方式 TURE FALSE 四相四拍 四相八拍 依 序 輸 出 至DO3-DO6 控制步進電機 讀入 DI0-DI7 的數據，轉換為整型 A A=0?樓層 N 不變 Y N=log 2 A+1 七段譯碼輸出至 DO7-DO14 是否結束 釋放設備 Y N

　精選文庫 — 22 w Labview 面板圖：

　w Labview 流程圖

　精選文庫 — 23

　思考題：理解四相四拍、四相八拍的含義？ 四相是說步進電機中有四組線圈。四拍是說步進電機 A，B，C，D 四組線圈的通電時序，四拍的驅動正轉通電順序為 A-B-C-D-A-B-C-D-A-……循環往復，-A-B-C-D-四拍為一個循環周期。八拍的通電時序，A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。

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