第一篇：虛擬樣機實驗報告

機械原理課程虛擬樣機仿真

實驗報告

課題：雙滑塊機構虛擬樣機仿真實驗 姓名：

學號： 班級： 指導教師：

2012年5月1日

0 自主設計雙滑塊機構的虛擬樣機仿真

摘要

本實驗在學習的機械原理基礎課程上，通過自己構思，設計機構，用Adams軟件進行機構建模，并對機構的運動進行一些列的模擬和分析，以驗證所設計機構的運動規(guī)律及其可行性，并通過進一步思考，提出該機構可能的應用構想。

關鍵詞：雙滑塊、虛擬樣機、ADAMS應用、仿真 目錄

1、問題的分析..........................................................................................................3

2、雙滑塊機構虛擬樣機建模.....................................................................................3 2.1設置工作環(huán)境..............................................................................................3 2.2雙滑塊機構的模型創(chuàng)建................................................................................3

3、機構的相關運動量的分析.....................................................................................5 3.1滑塊6的運動量分析....................................................................................5 3.2滑塊7的運動量分析....................................................................................6 3.3滑塊7壓力角的補充分析.............................................................................7 3.4對滑塊6和滑塊7的運動性質進行對比........................................................7

4、基于機構分析的機構應用探討..............................................................................8

5、實驗感想.............................................................................................................8 參考文獻...................................................................................................................8

1、問題的分析

通過本學期機械原理課程的學習，使我對機械機構的相關知識有了一定的了解，激發(fā)了我對于機械機構運動的極大興趣，通過本次仿真實驗，我對機械機構中的最為簡單的桿和滑塊構件進行組合，設計出一種簡單的結構，以期通過對它的模型創(chuàng)建和運動分析找到其應用途徑。簡單的原理圖如圖1所示，通過曲柄的轉動，和桿的傳動帶動兩個滑塊做交替的往復運動。

2、雙滑塊機構虛擬樣機建模

新建一個ADAMS模型，對其命名，由于本機安裝軟件不支持漢語命名，所以采用英文命名。

2.1設置工作環(huán)境

在建立虛擬樣機之前，一般都需要進行必要的工作環(huán)境設置，如選擇坐標系、單位、工作柵格、重力方向等。由于本文只是簡略地建立模型進行仿真分析，對工作環(huán)境沒有特殊要求，因此使用默認設置即可。

2.2雙滑塊機構的模型創(chuàng)建

本文的建模對象是雙滑塊機構，這個機構是在連桿滑塊機構上改進而來，所以基本構件還是連桿和滑塊?？梢詮脑瓌蛹_始，先創(chuàng)建基本的構件體，然后將它們的位置做適當?shù)恼?，最后添加各個運動副，并在原動件上添加動力，實現(xiàn)整個機構的周期運動。整個機構共有7個可動構件，8個轉動副，2個移動副，所以機構自由度為1.2.2.1創(chuàng)建曲柄滑塊機構模型

創(chuàng)建機構成型所需的各連桿和滑塊。如圖2所示，各構件編號如圖。（后文中提到的構件編號均以本圖為依據(jù)）

2.2.2添加構件之間滿足運動要求的運動副 如圖3所示，各運動副編號在圖中給出。

2.2.3添加驅動力

根據(jù)最初設計，在桿1上添加驅動力，通過桿1的勻速圓周運動，帶動其余 構件的運動，實現(xiàn)桿1向末端兩滑塊的傳動。如圖4所示，桿1上的驅動為逆時針方向的勻角速度轉動。

3、機構的相關運動量的分析

對機構的運動關注主要集中于對兩滑塊兒的相關運動量的分析及它們之間的相互比較。

3.1滑塊6的運動量分析

首先觀察滑塊6，其位移，速度以及加速度曲線分別如圖5至圖7所示。

對其運動曲線進行分析可得一下結論：（1）對位移分析得極大值坐標（0.936,270.0515），極小值坐標（6.648，-32.78），所以滑塊6行程為302.8315mm，由左極限位置到右極限位置所用時間為5.712s，表明滑塊6具有較小的急回系數(shù)，急回特性并不是那么明顯。

（2）對速度分析可知，滑塊6的最大速度為86.7458mm/s，曲線顯示沒有速度突變。

（3）對加速度分析可知，最大加速度49.1055mm/s2，此時對應著最小的壓力角。

3.2滑塊7的運動量分析

然后觀察滑塊7，其位移，速度以及加速度曲線分別如圖8至圖10所示。

（1）對位移分析得極大值坐標（3.0,172.6973），極小值坐標（11.544,48.611），所以滑塊7的行程為124.0863mm，由左極限位置到右極限位置所用時間為8.544s，可見滑塊7的急回特性比滑塊6明顯得多。

（2）對速度分析可知82.0154m/s，速度雖然沒有突變，但是速度的變化規(guī)律比滑塊6復雜得多，這是由于滑塊7的間接傳動連桿尺寸及位置導致的。

（3）對加速度分析可知，最大加速度為158.2039mm/s2，并且在曲線上可以看到加速度的變化也更加尖銳。

3.3滑塊7壓力角的補充分析

分析結果如圖11所示。

從曲線觀察得壓力角極大值坐標為（11.544,55.6283），極小值坐標（4.272，1.3563），可見壓力角的在滑塊運動過程中會有較大波動，而且在左極限位置取得最大壓力角。

3.4對滑塊6和滑塊7的運動性質進行對比 從以上分析可知，滑塊6在速度和加速度的變化上都比滑塊7要簡單，滑塊7的壓力角狀況也比滑塊6差，最大壓力角大并且波動明顯，對整個機構的可靠性造成很大影響。所以，整體來看，滑塊7的運動性能遠差于滑塊6，主要原因在于滑塊6是直接與主動曲柄相連，而滑塊7則是由曲柄帶動的搖桿間接帶動，其運動與搖桿的位置及中間連桿的尺寸都有密切關系。

4、基于機構分析的機構應用探討

從以上的分析可知及機構的實際運動情景的模擬可知，由曲柄帶動的兩個滑塊會做交替的往復運動。設想的一種應用是爬行機器人，兩個滑塊可以作為雙足，交替運動，實現(xiàn)前進。但是由于兩滑塊的運動并不協(xié)調，這將導致機器人的前進不穩(wěn)定，通過以上分析也可以知道，可以通過改變2桿和4桿的尺寸，以及4桿與地面之間的運動副的位置可以改善滑塊7的運動性能，可以設想，還能通過這種隨機調節(jié)，實現(xiàn)兩滑塊的運動的可控差異，實現(xiàn)爬行機器人的轉向等運動。

這樣的雙滑塊還可以進一步拓展，構建多滑塊機構，這樣可以增加從動件數(shù)量，實現(xiàn)多個不同要求的工作運動，提高工作效率和原動件的利用率。

5、實驗感想

本次虛擬樣機實驗是在機械原理課程基礎上進行的一次自主設計，通過建模到運動分析，我對機械機構的協(xié)調運動有了更為生動的理解，極大提高了對于機械學科的興趣。但是在操作過程中遇到的一些困難也說明我對ADAMS軟件的操作還存在很大不足，還需要以后更多的實驗來熟悉改進。

參考文獻

[1] 郭衛(wèi)東.機械原理.北京：科學出版社，2010.[2] 郭衛(wèi)東.虛擬樣機技術與ADAMS應用實例教程.北京：北京航空航天大學出版社，2008.

第二篇：基于Solidworks的攪拌機虛擬樣機設計

基于Solidworks的攪拌機虛擬樣機設計

引言

混凝土攪拌機是使混凝土配合料均勻拌和而制備混凝土的專用機械，是現(xiàn)代化建設施工中不可缺少的機械設備。為了適應不同混凝土攪拌要求，攪拌機有多種機型。按工作性質分，有周期式和連續(xù)式攪拌機;按攪拌原理分，有白落式和強制式攪拌機。本次設計的是生產(chǎn)率為75m3/h的雙臥軸強制式攪拌機，它是由攪拌系統(tǒng)、傳動裝置、卸料機構等組戊:攪拌系統(tǒng)由圓槽形攪拌筒和攪拌軸組成，在兩根攪拌軸上安裝了幾組結構相同的葉片，但其前后上下都錯開一定的空間，使拌合料在兩個攪拌筒內不斷地得到攪拌，一方面將攪拌筒底部和中間的拌合料向上翻滾，另一方面又將拌合料沿軸線分別向前推壓，從而使拌合料得到快速而均勻的攪拌。設置在兩只攪拌間底部的卸料門由氣缸操縱。卸料門的長度比攪拌筒長度短，80-90%的混凝土靠其自重卸出，其余部分則靠攪拌葉片強制向外排出，卸料迅速干凈。

SolidWorks軟件可以十分方便地繪制復雜的三維實體模型、完成產(chǎn)品裝配和生成工程圖。它能以立體的、有光的、有色的生動畫面表達大腦內產(chǎn)品的設計結果，較之于傳統(tǒng)的二維設計圖更符合人的思維習慣與視覺習慣，有利于發(fā)揮人的創(chuàng)造性思維，有利丁新產(chǎn)品、新方案的設計，幫助機械設計設計人員更快、更準確、更有效率地將創(chuàng)新思想轉變?yōu)槭袌霎a(chǎn)品。

為此，我們利用SolidWorks軟件來完成雙臥軸強制式攪拌機虛擬樣機設計

1、雙臥軸強制式攪拌機主要參數(shù)的確定

2、雙臥軸強制式攪拌機的主體樣機設計

在攪拌機的結構設計中，最困難、最繁瑣的工作就是運動機構的設計與運動軌跡校核。目前主要采用的軌跡圖法或根據(jù)幾何約束條件建立方程組來求解，但這種設計比較麻煩，且設計工作不直觀，設計結果不盡人意，而利用三維設汁軟件Solidworks則能較好地解決上述問題，首先建立零件的三維模型，再將其裝配起來，并可進行有限元分析計算，最后利用COSMOSMotion來模擬各零部件的運動情況。

2.1零件設計建模

利用拉伸、陣列、切除、掃描、鏡像等特征，建立雙臥軸強制式攪拌機主要零部件的三維參數(shù)化模型.包括攪拌臂、攪拌筒、各種襯板、8種規(guī)格的攪拌葉片、刮板、攪拌裝置等100多個零件。因電機、減速器、連軸器等為選購件，在設計時沒有建立這些零件的三維模型，僅建立雙臥軸強制式攪拌機主機上零件模型。在建模過程中，充分利用參數(shù)化尺寸、方程式共享數(shù)值、配置、派生零件等參數(shù)化設計和設計重用技術，便于虛擬裝配時發(fā)現(xiàn)零件結構不合適時對其進行修改。

2.2虛擬裝配

SolidWorks軟件提供了自上而下和自下而上兩種設計方式，因我們已完成了雙臥軸強制式攪拌機主要零部件設計，所以采用自下而上方式.按照同袖、共面等幾何約束關系先將側襯板、側攪拌葉片、攪拌葉片、攪拌裝置軸裝配體等小部件裝配起來.然后將子裝配體裝配成筒體攪拌裝置等較大的部件，最后將較大的子裝配體組裝成雙臥軸強制式攪拌機的整機裝配圖。采用分級裝配方法，既便于我們及時發(fā)現(xiàn)裝配問題，又便于修改。

在設計過程中為便于方案論證和與領導、制造工程師及其他相關人員進行交流，我們使用了Animaior插件實現(xiàn)了攪拌機所有零部件的動態(tài)組裝模擬，并制作了裝配動畫，提高了設計的可視化。

2.3有限元分析計算

攪拌機在工作過程中，攪拌軸是主要的傳動和工作部件，利用SolidWorks內嵌集成的COSMOSWorks有限元分析軟件對裝配有攪拌臂和葉片的攪拌裝置軸裝配體進行有限元分析計算。首先將所建模型進行簡化，忽略圓角倒角鍵槽等設計細節(jié)，通過標準數(shù)據(jù)接口，調人到CosmosWorks有限元分析模塊，進行實體網(wǎng)格劃分，添加軸一端“不可平移”約束、軸承載荷和葉片上分布壓力，然后進行有限元分析計算，得到攪拌軸應力分布情況應變和變形狀況，計算出危險點的應力和應變，為攪拌軸的結構設計提供指導，同時對設計是否合理進行準確快速的評估。

2.4攪拌運動模擬

攪拌機螺旋葉片繞水平軸旋轉時使物料向上翻動，軸向力的作用將物料沿水平軸推向中問和另一端，物料的運動軌跡非常復雜在方案論證時，為形象地表達物料的運動情況，我們首先借助COSMOSMotion全功能運動仿真軟件，制作了攪拌機空轉工作的運行動畫，再建立單個物料和攪拌葉片碰撞的數(shù)學方程，借助Swift 3D制作了單個物料在攪拌簡運行狀況，模擬出物料在整個攪拌筒中形成的封閉式環(huán)流，反映出物料的拌合、離析狀態(tài)，為進一步借助控制方程模擬雙臥軸攪拌機的物料運動軌跡打下基礎。

3、結束語

利用SolidWorks軟件進行雙臥軸攪拌機設計，可以形象生動地表達產(chǎn)品的設計結果，既幫助設計人員更快更準確地進行新產(chǎn)品設計，同時提高了設計的可視性和可靠性。(作者：譚群燕 韋樂余 李剛)

第三篇：LabView虛擬示波器實驗報告

內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

虛擬儀器課程設計

報告

題目：雙通道虛擬示波器 姓名：朱夢元 學號：1067106207 班級：10自動化2班 指導教師：肖俊生內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

．1 緒論

在數(shù)字電路實驗中，需要使用若干儀器、儀表觀察實驗現(xiàn)象和結果。常用的電子測量儀器有萬用表、邏輯筆、普通示波器、存儲示波器、邏輯分析儀等。萬用表和邏輯筆使用方法比較簡單，而邏輯分析儀和存儲示波器目前在數(shù)字電路教學實驗中應用還不十分普遍。示波器是一種使用非常廣泛，且使用相對復雜的儀器。本章從使用的角度介紹一下示波器的原理和使用方法。

示波器工作原理是：示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。它是觀察數(shù)字電路實驗現(xiàn)象、分析實驗中的問題、測量實驗結果必不可少的重要儀器。示波器由示波管和電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、X軸偏轉系統(tǒng)、Y軸偏轉系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、標準信號源組成。

示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖象，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質的屏面上，就可產(chǎn)生細小的光點。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能 內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調幅度等等

示波器用來測量交流電或脈沖電流波的形狀的儀器，由電子管放大器、掃描振蕩器、陰極射線管等組成。除觀測電流的波形外，還可以測定頻率、電壓強度等。凡可以變?yōu)殡娦闹芷谛晕锢磉^程都可以用示波器進行觀測。虛擬儀器介紹

1.1 虛擬儀器簡介

虛擬儀器技術就是利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用。自1986年問世以來，世界各國的工程師和科學家們都已將NI LabVIEW圖形化開發(fā)工具用于產(chǎn)品設計周期的各個環(huán)節(jié)，從而改善了產(chǎn)品質量、縮短了產(chǎn)品投放市場的時間，并提高了產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)效率。使用集成化的虛擬儀器環(huán)境與現(xiàn)實世界的信號相連，分析數(shù)據(jù)以獲取實用信息，共享信息成果，有助于在較大范圍內提高生產(chǎn)效率。虛擬儀器提供的各種工具能滿足我們任何項目需要。

20年來，無論是初學乍用的新手還是經(jīng)驗豐富的程序開發(fā)人員，虛擬儀器在各種不同的工程應用和行業(yè)的測量及控制的用戶中廣受歡迎，這都歸功于其直觀化的圖形 內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

編程語言。虛擬儀器的圖形化數(shù)據(jù)流語言和程序框圖能自然地顯示您的數(shù)據(jù)流，同時地圖化的用戶界面直觀地顯示數(shù)據(jù)，使我們能夠輕松地查看、修改數(shù)據(jù)或控制輸入。

美國國家儀器公司NI（National Instruments）提出的虛擬測量儀器（VI）概念，引發(fā)了傳統(tǒng)儀器領域的一場重大變革，使得計算機和網(wǎng)絡技術得以長驅直入儀器領域，和儀器技術結合起來，從而開創(chuàng)了“軟件即是儀器”的先河。

“軟件即是儀器”這是NI公司提出的虛擬儀器理念的核心思想。從這一思想出發(fā)，基于電腦或工作站、軟件和I／O部件來構建虛擬儀器。I／O部件可以是獨立儀器、模塊化儀器、數(shù)據(jù)采集板（DAQ）或傳感器。NI所擁有的虛擬儀器產(chǎn)品包括軟件產(chǎn)品（如LabVIEW）、GPIB產(chǎn)品、數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品、信號處理產(chǎn)品、圖像采集產(chǎn)品、DSP產(chǎn)品和VXI控制產(chǎn)品等。

1.2 虛擬儀器的特點和優(yōu)勢

虛擬儀器具有傳統(tǒng)獨立儀器無法比擬的優(yōu)勢，但它并不否定傳統(tǒng)儀器的作用，它們相互交叉又相互補充，相得益彰。在高速度、高帶寬和專業(yè)測試領域，獨立儀器具有無可替代的優(yōu)勢。在中低檔測試領域，虛擬儀器可取代一部分獨立儀器的工作，但完成復雜環(huán)境下的自動化測試是虛擬儀器的拿 內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

手好戲，是傳統(tǒng)的獨立儀器難以勝任的，甚至不可思議的工作。

LabVIEW是NI推出的虛擬儀器開發(fā)平臺軟件，它們能夠以其直觀簡便的編程方式、眾多的源碼級的設備驅動程序、多種多樣的分析和表達功能支持，為用戶快捷地構筑自己在實際生產(chǎn)中所需要的儀器系統(tǒng)創(chuàng)造了基礎條件。

LabVIEW采用圖形化編程語言--G語言，產(chǎn)生的程序是框圖的形式，易學易用，特別適合硬件工程師、實驗室技術人員、生產(chǎn)線工藝技術人員的學習和使用，可在很短的時間內掌握并應用到實踐中去。特別是對于熟悉儀器結構和硬件電路的硬件工程師、現(xiàn)場工程技術人員及測試技術人員來說，編程就像設計電路圖一樣；因此，硬件工程師、現(xiàn)場工程技術人員及測試技術人員們學習LabVIEW駕輕就熟，在很短的時間內就能夠學會并應用LabVIEW。也不必去記憶那眼花繚亂的文本式程序代碼。

LabVIEW這么容易學習和使用，是不是LabVIEW的功能十分有限呢？不。像C或C++等其它計算機高級語言一樣，LabVIEW也是一種通用編程系統(tǒng)，具有各種各樣、功能強大的函數(shù)庫，包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串行儀器控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲，甚至還有目前十分熱門的網(wǎng)絡功能。LabVIEW也有完善的仿真、調試工具，如設置斷點、單步等。LabVIEW的動態(tài)連續(xù)跟蹤方式，可以連續(xù)、動態(tài)地觀察程序 內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

中的數(shù)據(jù)及其變化情況，比其它語言的開發(fā)環(huán)境更方便、更?有效。而且LabVIEW與其它計算機語言相比，有一個特別重要的不同點：其它計算機語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼行，而LabVIEW采用圖形化編程語言--G語言。

LabVIEW程序又稱為虛擬儀器，它的表現(xiàn)形式和功能類似于實際的儀器；但LabVIEW程序很容易改變設置和功能。因此，LabVIEW特別適用于實驗室、多品種小批量的生產(chǎn)線等需要經(jīng)常改變儀器和設備的參數(shù)和功能的場合，及對信號進行分析研究、傳輸?shù)葓龊稀?/p>

總之，由于LabVIEW能夠為用戶提供簡明、直觀、易用的圖形編程方式，能夠將繁瑣復雜的語言編程簡化成為以菜單提示方式選擇功能，并且用線條將各種功能連接起來，十分省時簡便，深受用戶青睞。與傳統(tǒng)的編程語言比較，LabVIEW圖形編程方式能夠節(jié)省85％以上的程序開發(fā)時間，其運行速度卻幾乎不受影響，體現(xiàn)出了極高的效率。使用虛擬儀器產(chǎn)品，用戶可以根據(jù)實際生產(chǎn)需要重新構筑新的儀器系統(tǒng)。例如，用戶可以將原有的帶有RS232接口的儀器、VXI總線儀器以及GPIB儀器通過計算機，聯(lián)接在一起，組成各種各樣新的儀器系統(tǒng)，由計算機進行統(tǒng)一管理和操作。可以預見，由于LabVIEW這些其他語言無法比擬的優(yōu)勢，已經(jīng)成為該領域的一朵奇葩！最終將引發(fā)傳統(tǒng)的儀器產(chǎn)業(yè)一場新的革命。內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

實驗內容

一．設計題目: 雙通道虛擬示波器 二．設計目的: 通過實驗，初步了解虛擬儀器的概念，基本掌握labview8.5的操作方法，掌握各種控件和編程函數(shù)的用法。以labview8.5為操作環(huán)境，創(chuàng)建示波器vi，并實現(xiàn)一定的功能。

三.設計要求: 運用labview8.5軟件，創(chuàng)建一個虛擬雙通道示波器VI，并實現(xiàn)以下功能：

? 運行、停止

? 可顯示兩路圖形，X、Y軸調整

? 顯示模式：單通道、多通道模式，運算模式(兩通道相加、兩通道相減等)。

? 測量：頻率、周期、幅值、上升時間、占空比等參數(shù)

四.設計思想

虛擬示波器是由信號調理器，PCI總線的數(shù)據(jù)采集卡組成的外部采集系統(tǒng)加上軟件構成的分析處理系統(tǒng)組成。被測信號送到信號調理電路，進行隔離、放大、濾波整流后送數(shù) 內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

據(jù)采集卡進行A/D轉換，最后由控制軟件對測試信號進行數(shù)據(jù)處理，完成波形顯示，參數(shù)測量、頻譜分析等功能。系統(tǒng)結構如圖1顯示

圖1

五．設計實現(xiàn)過程

啟動LabVIEW8.5,進入程序運行界面，進入程序框圖，擊右鍵進行選擇：

1．面板的設計

將文字，旋鈕的指示的顏色通過屬性進行修改，使其美觀，再將面板上的各控件布置整齊，使其大方?？偸?，只需使前面板美觀，整齊，大方！

參數(shù)旋鈕如圖示：

內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

圖2

圖3

前面板整體結構圖如下：

內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

圖4

2．程序圖的設計

（1）波形測量通道的設計

①在程序框圖頁面右擊選執(zhí)行過程控制 →條件結果和while循環(huán)

②在程序框圖中右擊選信號處理→波形生成→信號仿真，進行屬性設置

③分別設置數(shù)值作為信號仿真頻率和幅值的輸入并連接。

內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

圖5（2）同理，可以完成兩通道相加的程序設計

圖6

（3）兩通道相減的程序設計

內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

圖7（4）在前面板運行此程序，看是否出現(xiàn)預期的結果，如出現(xiàn)錯誤進行調整(通道選擇，頻率和幅值的調整)，直至正常。

（5）進行數(shù)據(jù)采集的設計

在程序框圖中右擊，選輸入→DAQ，input→在程序框圖中右擊選輸入找出DAQ，用兩個，雙擊進行屬性設置；具體設置如下：

圖8 雙擊進行屬性設置，在輸入選a0,a1,即得，通過其便可將所產(chǎn)生的信號送入采集卡，在第二個DAQ也雙擊得 到

選a0,a1及連續(xù)信號得，并進行采樣頻率,采樣點數(shù)的輸入控件設置，內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

便可將信號從數(shù)據(jù)卡中信號輸出，通過波形圖便可驗證所產(chǎn)生信號的實用性。

（6）DAQ數(shù)據(jù)采集卡的使用

參考模擬信號生成之后，利用數(shù)據(jù)采集卡對其信號進行采集，步驟是在程序框圖中擊右鍵（Acquire Signals），選擇“Analog Input→Voltage”單，在函數(shù)選板的“輸入”子目錄中打開“DAQ Assistant”，然后配置采集信號類單擊進入，再選擇“Dev1(PCI-6221)→ai0,ai1” 單擊“Finish”，進入配置選板，選擇“Terminal Configuration→RSE”,再“Timing settings”中設置“Acquisition Mode→Continuous Samples”然后單擊“Run”看是否能夠采集到信號，若不能，再重復上述步驟，直至能采集到信號才完成通道配置。并且加上一個“采樣點數(shù)和采樣頻率”，信號采集通道完成，接著用一個拆分信號將信號拆分，并與條件語句相連，配置信號采集通道完成。

（7）數(shù)據(jù)的統(tǒng)計

在后面板中，擊右鍵，從Express中的信號分析控件中，選擇旋分析控件，在后面板面板生成一個相應的控件，雙 內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

擊這個控件得到配置統(tǒng)計界面。

后面板整體結構圖如下：

圖9 六．LabVIEW設計的心得體會

通過這次labview的課程設計，具體的來說我掌握了了公式節(jié)點的用法；濾波器的用法；圖形編輯器的用法和子VI的建立過程及調用；掌握了while循環(huán)、for循環(huán)、條件結構循環(huán)的用法；初步了解了順序結構的用法；了解了數(shù)據(jù)采集的基本知識；熟悉了寫入測量文件及保存數(shù)據(jù)的基本操作、程序調試過程中的單步執(zhí)行、斷點設置以及探針工具的使用方法、延時程序的調用方法等等。

我明白了課堂中學習到的知識得到運用，課堂學的東西遠遠不能滿足實際應用，我深刻的知道實驗對于理論知識的 14 內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

升華的重要性。在今后的求學過程中，注重對自己動手能力的培養(yǎng)，全面發(fā)展自己，做個真正意義上的大學生。

第四篇：LabView虛擬示波器實驗報告

內蒙古科技大學 虛擬儀器課程設計說明書

題 目：虛擬示波器學生姓名：潘佳琪學 號：專 業(yè)：指導教師：肖俊生

1067106205 10自動化2班

一.基于LABVIEW的雙通道示波器設計

摘要：

虛擬儀器是現(xiàn)代計算機軟硬件技術飛速發(fā)展的產(chǎn)物，他正逐步取代傳統(tǒng)的電子儀器，是現(xiàn)代電工電子儀器的發(fā)展方向。虛擬儀器主要由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理。數(shù)據(jù)輸出與顯示三部分模塊組成。本次實驗設計使用了LABVIEW的各種課程知識（如分支、循環(huán)等常用編程邏輯結構；族、簇數(shù)組等常用數(shù)據(jù)結構；波形生成控件。邏輯控件、數(shù)值控件等多個控件和自創(chuàng)建的多個子功能）利用LABVIEW成功模擬了簡單數(shù)字雙通示波器的各種功能。設計的虛擬示波器涉及的主要功能包括：雙通道信號輸入、觸發(fā)控制、通道控制、時基控制、波形顯示、參數(shù)自測量等。本示波器的數(shù)據(jù)采集的功能與普通示波器一樣：波形顯示模式：通道A或B、A+B及A-B等。經(jīng)測試，本示波器可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，并可對采集信號進行運算。

二．設計目標: 通過實驗，初步了解虛擬儀器的概念，基本掌握labview8.5的操作方法，掌握各種控件和編程函數(shù)的用法。以labview8.5為操作環(huán)境，創(chuàng)建示波器vi，能夠對不同頻率的輸入信號進行清晰的輸出波形顯示（單通道波形輸出顯示或雙通道波形輸出顯示）能夠選擇觸發(fā)器極性，能進行水平和垂直分度的調節(jié)，并能夠隨時控制波形顯示的停止與開

啟。三.設計要求:（1）連續(xù)、定時采集一個電壓信號可顯示電壓的峰值、平均值（2）可顯示電壓的峰值、平均值（3）具有數(shù)據(jù)存儲、回放功能、4主要功能（1）運行、停止

（2）可顯示兩路以上圖形x,y軸調整。（3）顯示模式:單通道，多通道，運算模式

（4）測量:頻率，周期，幅值，上升時間，占空比等參數(shù)。

高級功能:FFT，儲存，網(wǎng)絡等。

四.設計思路: 在while循環(huán)內創(chuàng)建一個選擇窗口，用開關來選擇真假，只有當真時才讓示波器啟動，在選擇框內創(chuàng)建一個示波器看的輸入通道，使用差分方式并設置采樣率等等，將通道接入while循環(huán)，在循環(huán)內進行波形的統(tǒng)計顯示，并能夠對波形進行存儲和回放。

圖1 五．設計實現(xiàn)過程

啟動LabVIEW8.5,進入程序運行界面，進入程序框圖

1.前界面的創(chuàng)建和設計

在本章創(chuàng)建雙通道的設計過程中，首先對該LabVIEW的VI前界面進行整體創(chuàng)建和設計。前界面的主要創(chuàng)建設計為：創(chuàng)建波形圖顯示控件，用于

示波器的波形圖顯示；創(chuàng)建簡單示波器的LOGO圖標部分；創(chuàng)建觸發(fā)器面板，在該觸發(fā)器面板山，完成基本觸發(fā)選項的布局，包括觸發(fā)源、觸發(fā)極性和觸發(fā)電位；創(chuàng)建通道選擇面板，可以對示波器可以顯示的通道波形進行選擇；創(chuàng)建定位面板，可以對示波器的水平分度和幅值分度進行調節(jié)；創(chuàng)建程序控制面板，對示波器控件的程序功能進行控制和調節(jié)

根據(jù)設計思路，設計成的前面板如圖所示。

2．布置雙通道示波器界面的其他面板

如前文所述，本章創(chuàng)建雙通道波形圖VI控件，首先創(chuàng)建該波形圖控件的外觀界面。根據(jù)外觀界面的整體布局，需要在前面板界面上，布置多個面板，用于對不同調節(jié)功能、說明功能和控件功能的調節(jié)、顯示和完成控件目的。

需要布置的主要包括以下一些面板：LOGO面板（用于顯示簡單雙通道示波

器的LOGO屬性）、觸發(fā)器面板（用于布置觸發(fā)源、觸發(fā)極性和出發(fā)電平大小的調節(jié)等功能控件的布置）、程序控制面板（控制簡單雙通道示波器的信息顯示和程序終止命令的執(zhí)行任務）、通道選擇面板（選擇示波器不同通道的信號，如單通道還是雙通道信號顯示）和定位面板（水平分度的調節(jié)及數(shù)值分度的調節(jié)和顯示）。

3.雙通道示波器VI的程序框圖

如圖所示為本章創(chuàng)建的雙通道示波器的程序框圖。該雙通道示波器的主要功能通過以下幾個主要功能塊的編程來實現(xiàn)。在程序框圖上，已對主要的功能快進行標記。下面，將對這幾個主要功能塊要實現(xiàn)的功能和作用分別進行介紹。

（1）觸發(fā)器功能塊

觸發(fā)器功能塊是雙通道示波器的一個主要功能。觸發(fā)器主要設定濾波器的觸發(fā)源、觸發(fā)極性和觸發(fā)電位，也是一般示波器的主要功能之一。

本章在創(chuàng)建觸發(fā)器功能塊時，包括觸發(fā)源性質，通道B觸發(fā)（CH B）或外觸發(fā)（EXT）。如果觸發(fā)源是外觸發(fā)，那么，濾波器的觸發(fā)源通過本章設置的示波器的內置其他功能來實現(xiàn)。此時，觸發(fā)源的其他兩個選項，即觸發(fā)極性選擇和觸發(fā)電位調節(jié)旋鈕就不可用。觸發(fā)極性邏輯開關選擇設定觸發(fā)器為正觸發(fā)（POS）還是負觸發(fā)（NEG），表明觸發(fā)器的觸發(fā)沿由何種性質的觸發(fā)信號產(chǎn)生。通過調節(jié)觸發(fā)電位旋鈕，可以調節(jié)觸發(fā)器的觸發(fā)電位高低。

（2）通道選擇功能

通道選擇功能塊通過調節(jié)選擇，可以表明示波器顯示哪一通道信號，可以選擇的通道信號為通道A、通道B以及通道A和通道B兩路信號同時顯示。常見的一般示波器都可以進行單通道信號顯示或兩路通道信號顯示。通道選擇以及示波器中的信號顯示同樣是一般示波器的主要功能之一。本章在創(chuàng)建雙通道示波器進行簡單的期間模擬時，對這部分功能進行了實現(xiàn)和模擬。

（3）水平分度調節(jié)

水平分度大小調節(jié)功能塊可以調節(jié)示波器顯示窗口的波形在水平方向，即x

方向的水平分度的大小，進而可以改變波形圖窗口能夠顯示的完整波形的數(shù)目。本章所創(chuàng)建的雙通道示波器可以實現(xiàn)3個水平分度大小的調節(jié)。一般的示波器能夠在一定范圍內，對水平方向的分度大小進行連續(xù)調節(jié)。這部分功能時一般常見示波器的主要功能之一。本章創(chuàng)建的這部分功能只是對常見示波器水平調節(jié)功能的簡單演示。感興趣的讀者可以根據(jù)LabVIEW提供的函數(shù)功能，對這部分調節(jié)功能進行完善，使之能夠連續(xù)調節(jié)。

（4）幅值分度調節(jié)

同水平分度大小調節(jié)功能一樣，幅值分度調節(jié)功能可以對示波器波形顯示窗口的分度大小進行調節(jié)，根據(jù)不同的輸入波形大小，調節(jié)示波器的分度大小，從而能夠顯示完整的輸入信號的波形。常見的一般示波器能夠對幅值的分度大小進行連續(xù)調節(jié)，從而能夠對輸入波形進行比較完整的顯示。本章在創(chuàng)建雙通道示波器時對這部分功能進行了簡單的實現(xiàn)，可以對3個大小不同的分度進行調節(jié)。同樣，感興趣的讀者可以對這部分功能進行進一步的擴充和完善。

（5）主體控制

這部分功能是本章創(chuàng)建的雙通道示波器程序的主體控制部分，能夠對本章創(chuàng)建的雙通道示波器的信息內容和主要功能進行說明和提示。同時也可以對本章所創(chuàng)建的雙通道示波器終止運行過程進行控制。

（6）波形顯示窗口

波形顯示窗口是雙通道示波器進行波形顯示的主界面。一般的示波器都通過波形顯示窗口對出入示波器的兩路信號進行顯示。在雙通道示波器的調節(jié)過程中，對所有調節(jié)功能進行調節(jié)測試，觀察相應的波形變化情況時，也可以通過這部分波形顯示部分進行顯示。本章在創(chuàng)建雙通道示波器時采用LabVIEW8.2提供的波形圖VI控件，對輸入波形圖控件的信號可以進行比較簡單的顯示。

六．LabVIEW設計的心得體會

LabVIEW是美國國家儀器公司（簡稱VI公司）研制的一個功能強大的開發(fā)平臺，主要是為儀器系統(tǒng)的開發(fā)者提供建立，檢測和修改

儀器系統(tǒng)的圖形軟件系統(tǒng)。

LabVIEW的特點：采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件；可充分發(fā)揮計算機的能力，有強大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強的儀器；用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。

通過這次labview的課程設計，具體的來說我掌握了了公式節(jié)點的用法；濾波器的用法；圖形編輯器的用法和子VI的建立過程及調用；掌握了while循環(huán)、for循環(huán)、條件結構循環(huán)的用法；初步了解了順序結構的用法；了解了數(shù)據(jù)采集的基本知識；熟悉了寫入測量文件及保存數(shù)據(jù)的基本操作、程序調試過程中的單步執(zhí)行、斷點設置以及探針工具的使用方法、延時程序的調用方法等等。

我明白了課堂中學習到的知識得到運用，課堂學的東西遠遠不能滿足實際應用，我深刻的知道實驗對于理論知識的升華的重要性。在今后的求學過程中，注重對自己動手能力的培養(yǎng)，全面發(fā)展自己，做個真正意義上的大學生。

七 參考文獻

[1] 楊樂平，李海濤，楊磊編著.LabVIEW程序設計與應用（第二版）.北京：電子工業(yè)出版社，2007 [2] 劉君華主編.基于LabVIEW的虛擬儀器設計.北京：電子工業(yè)出版社，2003 [3] 黃松林，吳靜編著.虛擬儀器設計教程.北京：清華大學出版社，2008 [4] 陸綺榮編著.基于虛擬儀器技術個人實驗室的構建.北京：電子工業(yè)出版社

八.程序調試過程中發(fā)現(xiàn)的問題和解決辦法

1）完成了一部分并查看波形的時候，發(fā)現(xiàn)波形向左移動的非?？?，這樣很不利于觀察波形信號。通過查資料發(fā)現(xiàn)可以通過在前面板上添加時間延遲Express VI，設置程序循環(huán)延時時間可以解決這一問題。但是要在程序框圖上添加并設置，這很不方便，后來發(fā)現(xiàn)模板上的VI波形圖都可以均勻的慢速的向左移，經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，只要修改配置仿真信號的屬性即可，具體操作時將定時區(qū)域的“以可達到的最快速度運行”取消，并勾選中“仿真采集時鐘”。

2）在選擇CH1條件結構的“假”分支時，因為不用輸出波形，所以我沒有連接輸出隧道，這是幸運星出現(xiàn)錯誤，這個錯誤是因為條件結構中多個分支的輸出隧道公用輸出。僅執(zhí)行結構的某一幀時，各個幀必須給所有的輸出賦值，不賦值時要使用默認。解決辦法是右鍵單擊隧道并選擇“未連線時使用默認”，即可以滿足該要求。

3）幅值測量用模擬波形-波形測量里面的“幅值和電平”函數(shù)時發(fā)現(xiàn)，當北側通道處于關的狀態(tài)時發(fā)生了錯誤，顯示的是“輸入波形的大小為0”，這是因為這個函數(shù)測量模塊當波形輸入為0時就會發(fā)生錯誤。解決辦法是將它替換為波形測量里面的“幅值和電平測量”子VI，這個子VI在輸入波形為0時滿足了輸出幅值電平是0。

第五篇：LabView虛擬示波器實驗報告

內蒙古科技大學課程設計說明書

虛擬儀器課程設計

報告

題 目：雙通道虛擬示波器 姓 名：楊玉志 學 號：1067106202 班 級：10自動化2班 指導教師：肖俊生

內蒙古科技大學課程設計說明書

目錄

一、引言…………………………………………………………………3

二、設計要求……………………………………………………………3

三、設計思路……………………………………………………………3

四、設計過程……………………………………………………………3

1、雙通道虛擬示波器前面板的設計……………………………………3（1）波形圖………………………………………………………………4（2）確定（開始）、停止和退出按鈕及其屬性設置……………………4（3）X（時間）、Y（幅值）軸調整旋鈕及其屬性設置………………6（4）水平指針滑動桿（通道選擇）及其屬性設置……………………7(5)前面板的整體設計…………………………………………………8

2、雙通道虛擬示波器程序框圖的設計…………………………………8（1）系統(tǒng)開始、停止和退出運行模塊的設計…………………………8(2)信號的采集和讀取模塊的設計……………………………………9(3)通道選擇模塊的設計………………………………………………9(4)示波器顯示時間和幅值調節(jié)模塊設計……………………………9(5)示波器程序框圖的整體設計 ……………………………………10

五、測量結果顯示 ……………………………………………………10

六、心得體會 …………………………………………………………11

內蒙古科技大學課程設計說明書

基于LabVIEW2013的雙通道虛擬示波器設計

一、引言

虛擬儀器(VI-Virtual Instrument)是指通過應用程序將通用計算機與功能化硬件結合起來，用戶可通過友好的圖形界面操縱計算機，就像在操縱自己定義，自己設計的單個儀器一樣，從而完成對被測量的采集、處理、分析、判定、顯示、數(shù)據(jù)存儲等。在這種儀器系統(tǒng)中，各種復雜測試功能、數(shù)據(jù)分析和結果顯示都完全由計算機軟件完成，在很多方面較傳統(tǒng)儀器有無比巨大的優(yōu)點，如使用靈活方便、測試功能豐富、價格低廉、一機多用等，這些使得虛擬儀器成為未來電子測量儀器發(fā)展的主要方向之一。

二、設計要求 使用虛擬儀器軟件

LabVIEW2013設計一個雙通道虛擬示波器，可實現(xiàn)的功能如下：運行、停止；顯示兩路波形；X、Y軸可調整；單通道、多通道顯示模式，運算模式(兩通道相加、兩通道相減等)；可測量頻率、周期、幅值、上升時間、占空比等參數(shù)；所有功能必須通過硬件板卡PCI-6221來實現(xiàn)。

三、設計思路

虛擬示波器是由信號調理器，PCI總線的數(shù)據(jù)采集卡組成的外部采集系統(tǒng)加上軟件構成的分析處理系統(tǒng)組成。被測信號送到信號調理電路，進行隔離、放大、濾波整流后送數(shù)據(jù)采集卡進行A/D轉換，最后由控制軟件對測試信號進行數(shù)據(jù)處理，完成波形顯示，參數(shù)測量等功能。

四、設計過程

1、雙通道虛擬示波器前面板的設計

運行軟件LabVIEW2013，新建一個VI文件，先進行前面板的設計。鼠標 右擊空白處，在控件里邊依次選擇波形圖，確定按鈕，停止按鈕，旋鈕，水平指針滑動桿控件放在前面板上。為了滿足設計要求，考慮到各個控件的參數(shù)和物理特性對圖形顯示的影響，將其屬性分別進行設置，例如對最大值和最小值的設置，對外觀的設計等。如下所示：

內蒙古科技大學課程設計說明書

（1）波形圖：

（2）確定（開始）、停止和退出按鈕及其屬性設置：

內蒙古科技大學課程設計說明書

內蒙古科技大學課程設計說明書

（3）X（時間）軸調整旋鈕及其屬性設置：Y（幅值）軸調整旋鈕及其屬性設置：

內蒙古科技大學課程設計說明書

（4）水平指針滑動桿（通道選擇）及其屬性設置：

內蒙古科技大學課程設計說明書

（5）前面板的整體設計

在不影響雙通道虛擬示波器正常工作的前提下，為了使前面板的設計美觀大方，將各個控件進行合理地布局，其整體結構圖如下：

2、雙通道虛擬示波器程序框圖的設計：

（1）系統(tǒng)開始、停止和退出運行模塊的設計

示波器程序開始運行由條件結構來實現(xiàn)，在程序框圖面板上右擊，在結構中選擇條件結構，如下圖所示：

示波器程序停止運行由While循環(huán)條件來實現(xiàn)，如下圖所示：

內蒙古科技大學課程設計說明書

示波器程序退出運行由最外層While循環(huán)條件來實現(xiàn)，如下圖所示:

（2）信號的采集和讀取模塊的設計

此模塊中時鐘采樣方式設置為連續(xù)采樣，如下圖所示：

（3）通道選擇模塊的設計

示波器各通道的選擇均由條件結構來實現(xiàn)，如下圖所示： 通道AB: 通道A：

通道B：

（4）示波器顯示時間和幅值調節(jié)模塊設計

如下圖所示：

內蒙古科技大學課程設計說明書

（5）示波器程序框圖的整體設計：

五、測量結果顯示

內蒙古科技大學課程設計說明書

六、心得體會

通過本次課程設計，我對虛擬儀器這門課程和LabVIEW這款軟件有了更 為深刻的理解和掌握。學習掌握了while循環(huán)、for循環(huán)、條件結構循環(huán)的用法，了解了數(shù)據(jù)采集的基本知識和硬件調試的基本方法。我們只有通過實驗才能真正做到理論聯(lián)系實際，從而提高自己的動手能力。在整個設計過程中，我所學到的不僅僅是LabVIEW本身所包含的知識，更重要的是學會了更多發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的方法，這對我以后的學習和工作都帶來了很大的幫助。