基于LabVIEW的测控电路实验教学仿真
基于LabVIEW与Proteus的测控仿真实验系统设计
基于LabVIEW与Proteus的测控仿真实验系统设计周春明【摘要】A method of design of measurement and control simulation experiment system based on LabVIEW and Proteus was proposed with the remote temperature controlling system as an example. AT89C51 in Proteus was used as the slave computer to achieve the functions of temperature acquisition, A/D conversion and data transmis-sion to the host computer. LabVIEW was employed to construct the master system to achieve the PID control of the received temperature. It transmitted the PID adjustmentdata to SCM in order to adjust its PWM wave’ s duty rati-o. So the working state of“OVEN” could be controlled and the purpose of the remote temperature controlling could be achieved. The master system communicated with the slave computer by a pair of virtual serial ports constructed by Virtual Serial Port Driver 6 . 9 . Simulation results demonstrated the validity of the methods of design of measure-ment and control system. It has a practicability in the field of experiment teaching and project development.%以单片机远程温度控制系统为例，给出了一种基于LabVIEW与Proteus的测控仿真实验系统的设计方法，利用Proteus中的AT89 C51单片机仿真下位机运行，实现温度的采集、 A/D转换器的控制及向上位机传输数据等功能。
如何使用LabVIEW进行电路仿真
如何使用LabVIEW进行电路仿真LabVIEW是一种流行的图形化编程环境，广泛用于电路仿真和系统设计。
本文将介绍如何使用LabVIEW进行电路仿真的基本步骤和技巧。
一、LabVIEW概述LabVIEW是一款由国家仪器公司（National Instruments）开发的面向工程和科学应用的图形化编程环境。
它采用了数据流编程模型，通过将虚拟仪器（Virtual Instrument）连接起来，构建出图形化的用户界面，以完成不同领域的数据采集、信号处理、电路仿真等任务。
二、LabVIEW电路仿真的基本步骤1. 准备工作在进行LabVIEW电路仿真之前，你需要准备一些必要的材料和环境。
首先，你需要将所需的电路拓扑图绘制清楚，并准备好相关的元件和测量仪器。
此外，确保你已经安装了LabVIEW软件，并且熟悉基本的操作。
2. 创建虚拟仪器在LabVIEW中，我们使用虚拟仪器来代表电路中的各个元件和测量仪器。
通过拖拽和连接各个虚拟仪器，构建出电路模型。
你可以从软件库中选择合适的元件，如电阻、电容、电感、运算放大器等，并将它们连接起来，以构建出你所需的电路框图。
3. 设定参数和信号源在进行电路仿真之前，我们需要设定各个元件的参数和信号源。
通过双击虚拟仪器，你可以设置电阻的阻值、电容的电容值等。
此外，你还可以添加信号源，如电压信号源或者电流信号源，并设置其参数，如频率、幅度等。
4. 运行仿真设置好电路参数和信号源后，你可以开始运行电路仿真。
点击LabVIEW界面上的运行按钮，LabVIEW会根据你所设置的参数和信号源，并结合电路拓扑图，计算出电路中各个节点的电压和电流。
5. 结果分析与优化仿真完成后，你可以对仿真结果进行分析和优化。
LabVIEW提供了丰富的工具和函数，用于展示仿真结果的波形图、频谱图等。
你可以查看电路中各个节点的电压和电流变化情况，以及各个元件的功耗和性能指标。
根据仿真结果，你可以进一步调整电路参数，以优化电路性能。
利用LabVIEW实现电气控制系统的设计与模拟
利用LabVIEW实现电气控制系统的设计与模拟电气控制系统在工业自动化领域有着广泛的应用，能够实现对各种设备和工艺过程的控制和监测。
而利用LabVIEW软件进行电气控制系统的设计与模拟，能够极大地提高系统的效率和可靠性。
本文将介绍利用LabVIEW实现电气控制系统的设计与模拟的方法和步骤。
一、LabVIEW简介LabVIEW是由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的一种图形化编程语言和开发环境。
它采用模块化设计，用户可以通过将不同的模块（面板）进行组合，快速构建各种应用程序。
LabVIEW具有用户友好的界面和强大的功能，广泛应用于各个领域，包括电气控制系统的设计与模拟。
二、设计流程1. 系统需求分析在进行电气控制系统的设计与模拟之前，首先需要进行系统需求分析。
明确系统的功能需求、输入输出要求、控制策略等方面的需求，为后续的设计和模拟提供依据。
2. 硬件选型与连接根据系统需求，选择合适的硬件设备并进行连接。
LabVIEW支持多种硬件设备的连接，包括传感器、执行器、PLC等。
根据具体需求，选择适合的硬件设备，并通过合适的接口与LabVIEW进行连接。
3. 用户界面设计利用LabVIEW的图形化编程能力，设计用户友好的界面。
通过添加按钮、控制元件、指示灯等界面元素，实现对系统的操作和状态显示。
同时，可以利用LabVIEW的强大绘图功能，绘制出系统的电气连接图、控制逻辑图等。
4. 程序编写根据系统需求和控制策略，利用LabVIEW进行程序编写。
LabVIEW采用数据流图的编程模型，用户通过将不同的模块进行拖拽和连接，实现对系统的控制和监测。
可以使用LabVIEW提供的各种功能块，如PID控制、状态机、定时器等，根据系统需求进行灵活配置和组合。
5. 仿真调试完成程序编写后，进行仿真调试。
利用LabVIEW的仿真功能，模拟各种工况和故障情况，验证程序的正确性和稳定性。
借助LabVIEW提供的调试工具，对程序进行单步调试和参数调整，确保系统在不同情况下能够正确运行。
如何利用LabVIEW进行虚拟仪器设计和仿真
如何利用LabVIEW进行虚拟仪器设计和仿真利用LabVIEW进行虚拟仪器设计和仿真LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种集数据采集、信号处理、仪器控制和虚拟仪器设计于一身的集成开发环境，广泛应用于各个领域的工程实验和测试中。
本文将介绍如何利用LabVIEW进行虚拟仪器设计和仿真，并提供一些实际案例来说明其应用价值。
一、LabVIEW介绍LabVIEW是由美国国家仪器公司（National Instruments, NI）于1986年推出的一种图形化编程语言。
与传统的文本编程语言相比，LabVIEW通过将函数块拖拽到界面上并进行连接来组成程序，使得程序的开发更加直观、易于理解。
LabVIEW提供了丰富的工具箱和函数库，可用于数据采集、信号处理、仪器控制和用户界面设计等方面。
二、虚拟仪器设计虚拟仪器是指利用计算机软件和硬件模拟真实仪器的功能。
利用LabVIEW可以轻松地设计各种虚拟仪器，如示波器、信号发生器、频谱分析仪等，用于实现数据采集和信号处理等功能。
LabVIEW提供了众多的仪器模拟器和控件，用户只需简单地拖拽和配置这些组件，即可实现一个功能完备的虚拟仪器。
三、虚拟仪器仿真利用LabVIEW进行虚拟仪器仿真可以帮助用户在设计阶段快速验证算法和性能，并且可以方便地进行多种参数的调整和测试。
LabVIEW提供了灵活且强大的仿真工具，用户可以根据需要配置仿真场景、定义仿真信号和操作流程，并通过动态调整参数和监测仿真结果来完成虚拟仪器的性能评估。
四、LabVIEW在工程实践中的应用1. 数据采集和处理利用LabVIEW可以方便地搭建数据采集系统，并通过各种传感器和硬件设备获取实时数据。
同时，LabVIEW提供了丰富的信号处理函数和算法，可以对采集的数据进行滤波、降噪、频谱分析等处理，从而提取出有效信息。
2. 仪器控制和自动化LabVIEW支持与各类仪器设备的通讯和控制，可以通过GPIB、USB、Ethernet等接口与仪器进行连接，并通过LabVIEW编写程序来实现仪器的自动化控制。
基于LabVIEW环境的电路实验仿真研究
已成 为 各大 高校 面 临 的主要 问题 。 ２ 实 验 内容 设 计 比较有效 的解决办法是 ： 将虚拟仪器技术用于实 验教 学 ， 在计 算 机 上创 造 一 个 虚 拟 的实 验 环 境 ， 仅 ２ １ ５ ５定 时器 及其 应 用 不 ． ５ 降低 了实验教 学 成本 ， 而且 能将 以“ 手 ” 动 为主 的验 证 ５５定 时 器 是 一 种 模 拟 和 数 字 功 能相 结 合 的 中 ５ 性实验 ， 提升 到 以“ 动手 ＋动脑 ” 结合 的综 合设 计 性 规 模 集 成 器 件 ， 本 较 低 ， 能 可靠 ， 需 要 外 接 几 相 成 性 只 实 验 ， 宽 了实 验 范 围和空 间 ， 能 发 挥 学 生 的 主动 个 电 阻 、 拓 还 电容 ， 可 以实 现 多 谐 振 荡 器 、 稳 态 触 发 就 单 性 和创造 性 ， 实 验教学 的一 个重 要 发展方 向 。 是 器及施密特触发器等脉冲产生与变换 电路 。其常作 为定 时器 广泛 应 用 于 仪器 仪 表 、 用 电器 、 家 电子 测量
综合性 、 计性 实验 ， 宽 了实验范 围和 空间， 学生不 受实验 时间、 设 拓 使 实验场地 、 实验设备 以及 实验 项 目等等的约束 ， 实
验过程更 能充分发挥 学生参 与 自创 实验的设计和 。
基于LabVIEW的控制系统仿真(毕业设计论文)
摘要
在控制理论教学和实验中，存在着设备短缺、教学手段单一等问题，采用虚拟控制系统实验方式可有效地解决这些问题。本文对控制系统仿真的意义与研究现状作了介绍，提出并确定了基于LabVIEW的控制系统仿真的实施方案。应用NI公司的LabVIEW 2009、控制设计工具包作为软件开发工具，实现了控制系统的建模、分析与设计这一系列过程的计算机仿真。经过编写程序和发布应用程序，最终开发出了一种交互式实验教学系统。该系统包含信号发生器、典型环节、质点－弹簧－阻尼器系统和一级倒立摆系统四个子模块，用户可进行控制系统建模、性能分析、PID设计、LQR设计等方面的研究。各个子模块运行良好，整个系统具有操作简单、界面友好和实时交互的特点；对于教学和实验的改革和创新具有一定的指导意义。
1.2
随着计算机仿真理论与技术的发展，目前各个科学与工程领域均已开展了仿真技术的研究。系统仿真是通过对系统模型的实验，研究一个存在或设计中的系统。系统仿真技术已经被公认为是一种新的实验手段，在科学与工程领域发挥着越来越重要的作用。
早期的控制系统设计可以由纸笔等工具容易地计算出来。但随着控制理论的迅速发展，只利用纸笔以及计算器等简单的运算工具难以达到预期的效果，加之计算机领域取得了迅速的发展，于是很自然地出现了控制系统的计算机辅助设计方法。控制系统的计算机辅助设计技术的发展目前已达到了相当高的水平，并一直受到控制界的普遍重视。
(2)控制理论中典型实例选择与理论分析
选取控制理论教学和实验中常见的、典型的实例，完成其理论方面的建模、分析、设计。
(3)控制模型相应的仿真VI设计
在(2)的基础上，基于LabVIEW2009平台，使用必要的工具包完成建模、分析、设计的相应的VI设计，完成控制系统仿真的主要程序设计。
利用LabVIEW进行电子电路仿真与设计
利用LabVIEW进行电子电路仿真与设计近年来，随着科技的不断进步，电子电路在各行各业中扮演着越来越重要的角色。
为了提高电子电路的设计和测试的准确性，LabVIEW作为一款功能强大的虚拟仪器平台被广泛应用于电子电路的仿真与设计。
本文将介绍如何利用LabVIEW进行电子电路仿真与设计。
一、LabVIEW简介LabVIEW是由美国国家仪器公司（NI）开发的一种图形化编程环境。
它提供了丰富的函数库和工具，使得用户可以通过拖拽、连接和配置的方式来构建电子电路的仿真模型和测试程序。
相对于传统的编程语言，LabVIEW更加直观和易于理解，因此成为了许多工程师和科研人员的首选。
二、LabVIEW的电路模拟功能LabVIEW提供了一系列的模拟器件和函数，能够帮助用户构建包括电源、电阻、电容、电感等元件的电路模型。
通过拖拽和连接这些模拟器件，用户可以快速搭建起电路的拓扑结构，并配置其参数。
LabVIEW还提供了丰富的信号源和测量器件，使得用户可以直接在虚拟仪器界面上产生和测量各种信号，方便进行电路的测试和调试。
三、LabVIEW的仿真功能在电路搭建完成后，LabVIEW提供了强大的仿真功能，能够帮助用户对电路的性能进行评估和分析。
通过设置不同的输入信号和参数，LabVIEW可以对电路进行静态和动态的仿真，并输出各种性能参数，如电压、电流、功率等。
用户可以通过观察和分析这些参数，进一步改进和优化电路的设计。
四、LabVIEW的调试功能LabVIEW不仅提供了电路的仿真和分析功能，还可以帮助用户快速定位和解决电路中的问题。
当电路出现异常或者性能不达标时，用户可以利用LabVIEW提供的调试工具，对电路进行逐步调试。
LabVIEW的调试功能包括数据采集、波形显示、信号分析等，能够帮助用户准确定位到问题所在，并提供解决方案。
五、LabVIEW的电路设计功能除了仿真和调试功能，LabVIEW还具备强大的电路设计功能。
用户可以通过运用LabVIEW中的算法和模块，进行电路的分析和设计。
LabVIEW中的模拟电路设计和仿真
LabVIEW中的模拟电路设计和仿真随着科技的不断发展，电子工程在各个领域中扮演着重要的角色。
而模拟电路设计和仿真是电子工程中的重要环节之一。
为了能够更加高效地进行模拟电路设计和仿真，工程师们常常使用LabVIEW这一款功能强大的软件工具。
本文将介绍LabVIEW在模拟电路设计和仿真方面的应用。
一、LabVIEW简介LabVIEW是由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的一款图形化编程环境软件。
它允许工程师们以图形化的方式进行编程，从而简化了复杂的代码编写过程。
LabVIEW通过构建各种图形化的模块和线连接来实现电路设计和仿真。
二、LabVIEW在模拟电路设计中的应用1. 构建电路拓扑图在LabVIEW中，可以轻松地建立电路的拓扑图。
使用LabVIEW的用户界面可以选择并放置各种元件、导线和电源，形成电路的基本拓扑结构。
这大大加快了电路设计的速度。
此外，LabVIEW还提供了丰富的元件库，用户可以根据需要选择不同的电子元件。
2. 仿真电路行为在电路设计完成后，LabVIEW还可以帮助用户进行电路仿真，以验证电路的正确性和性能。
通过输入合适的信号源和参考电压，LabVIEW可以模拟电路的工作状态，并实时显示电路的响应。
这可以帮助用户发现并解决可能存在的问题。
3. 优化电路性能LabVIEW提供了丰富的工具和分析方法，以帮助用户优化电路的性能。
用户可以根据仿真结果调整电路参数，以实现更好的性能。
此外，LabVIEW还可以进行参数扫描和优化算法，以找到最佳的电路设计方案。
三、LabVIEW在模拟电路仿真中的优势1. 可视化设计LabVIEW以图形化的方式展示电路设计和仿真结果，使得整个过程更加直观、易于理解。
用户可以通过观察电路图和仿真波形，深入了解电路的工作原理和特性。
2. 灵活性和可扩展性LabVIEW提供了丰富的工具和函数库，使用户可以根据需要对其进行扩展和定制。
用户可以根据实际需求，添加自定义模块和算法，以满足更复杂的电路设计和仿真要求。
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( 3) 执行 / 停止按钮。 ( 4) 信号波形显示部分。 包括参考信号、 输入信 号、 运放输出端, 模拟开关控制端以及输出信号的波 形显示图。 ( 5) 说明部分。 包括实验题目, 实验电路图, 操 作说明和实验原理说明。 设计完成的前面板如图 2 所示。 2 . 3 程序框图的设计 前面板基于用户的需要来确定 , 而程序框图则 根据实验的原理设计出具体的算法来实现程序的功 能。 首先 , 对应 5种参考信号输入模式 , 由函数条件 结构分别建立相应的 5 种情况的分支。 每个分支中 选用相应的波形生成函数来生成需要的波形, 参考 信号为正弦信号时, 只需要在输入信号的基础上加 上适当的相移即可。 把正弦波转换为方波的过程等 效为符号函数 sgn , 输出的方波向上平移, 经过幅值
摘
要 : 虚拟仪器软件应用于实验教学为 实验课 程的改 革提供 了一个 很好 的方向。 该文阐 述了 虚拟仪 器软 件
LabV IEW 开发平台的特点以及在实验教学 中的应用 , 并以开关式 全波相敏 检波电 路实验演 示为例 , 阐 述了具 体 的实现方法 , 实践表明 L abVIEW 应用于实验教学有良好的效果。 关键词 : LabVIEW; 实验教学 ; 相敏检波 中图分类号 : TP 391 . 9 文献标识码 : A do i : 10 . 3969 /j. issn. 1672 - 4305 . 2010 . 03 . 039
[ 1- 2]
然地显示数据流 , 同时地图化的用户界面直观地显 示数据 , 使用户能够轻松地查看、 修改数据或控制输 入。 L abV IEW 作为高效的虚拟仪器开发平台 , 以其 灵活、 紧凑、 功能强和图形编程方式使系统软件开发 更省时省力。 与 C 和 BA SIC 一样, L abV IEW 也是通用的编程 系统, 有一个可完成任 何编程任务的庞 大函数库。 L abV IEW 的函数库包括数据采集、 GP IB 、 串口控制、 数据分析、 数据显示及数据存储 , 等等。 L abV IEW 也 有传统的程序调试工具, 如设置断点、 以动画方式显 示数据及其子程序 (子 V I) 的结果、 单步执行等等 , 便于程序的调试。 利用 L abV IEW, 可 产生 独立运 行的可 执行文 件 , 它是一个真正的 32 位编译器。 像许多重要的软 件 一 样, L abV IEW 提 供 了 W in dow s 、 UN IX、 L inux、 M ac into sh 的多种版本。
[ 8- 10]
。
图 2
前面板设计布局
3
结语
基于 L abV IEW 的开关式全波相敏检波电路实
参考文献 ( Re ferences):
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收稿日期 : 2008 - 10 - 29 修稿日期 : 2010 - 04 - 28 作者简介 : 王莹 ( 1986 - ), 女 , 河南鲁山人 , 05 级测控专 业本 科 , 保送研究生。
择一项, 使用菜单下拉列表实现这 5 种具体功能的 选取。 结合具体的实验演示需要, 确定对用户的前面 板的内容 : ( 1) 参考信号输入选择。 包括上述 5 种输入模 式, 及自定义移相角模式下的移相角数值输入栏。 ( 2) 输入信号参数选择。 包括输入正弦信号的 幅值和频率。
118 处理变换为所需的方波, 取反后与输入正弦信号相 乘即得到输出信号。 程序框图如图 3 所示
A si m ulat ion of teach ing experi m ent in m easur ing and controling c ircu it based on LabV I EW
W ANG Y ing, L IH ua - jin , LI U M ing
( Schoo l of P rec ision Instrum ent and Opto - electronics E ng ineering , T ian jin U nive rsity , T ian jin 300072 , Ch ina) A b stract : T he v irtua l instrum en t so ftw are app lied in expe ri m en t teach ing prov ides a good direct ion for exper i m ent course refo r m. Th is pape r illustrates the characters and applica tion of the L abV IEW p la tform in exper i m ent teach ing . In add it ion , the paper descr ib es the dem onstrat io n of sw itch ing fu ll - w ave phase sensitive de tect ion c ircu it and the i m p lem entat ion m ethod . P ract ice show s tha t the app lica tion o f L abV IEW in exper i m ent teaching has achieved a good effec. t K ey word s : L abV IEW; experim en t teach ing; phase sensitive detect ion 运用虚拟仪器配合实验教学 , 作为理论与实践 教学的补充, 教师可以在实验课堂上结合教学内容, 利用虚拟仪器制作的演示课件, 讲授实验原理, 演示 实验内容 , 解释实验结果。 便于学生对实验的深刻理 解和掌握 , 同时也对动手实验起到了非常好的指导 作用
ISSN 1672 - 4305 CN 12 - 1352 /N
实
验 室 LA BO RATORY源自科 学 SC I EN CE
第 13卷 第 3期 V ol 13 N o 3
2010年 6月 Jun 2010
基于 LabVIEW 的测控电路实验教学仿真
王 莹, 李华晋, 刘 鸣
300072 ) ( 天津大学 精仪学院实验教学中心 , 天津
。
1
L abV IEW 虚拟仪器开发平台
L abV IEW 是一种程序开发环境, 由美国国家仪
器 ( N I) 公司研制开发的 , 类似于 C 和 BA SIC 开发环 境, 但是 L abV IEW 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 L abV IEW 使用的是图形化的程序语言 G 语 言编写程序, 产生的程序是框图的形式。 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。 虚拟仪器的图形化数据流语言和程序框图能自
验演示已经用于实验教学, 该课件能够很好的满足 实验教学的要求, 也能够方便地在实验中将测得的 波形与理论波形进行比对, 查找错误。 提高了学生对 实验的兴趣, 调动了课堂气氛 , 同时能让学生更深刻 理解和掌握实验的原理和内容 , 对动手实验起到了 很好的指导作用。
图3
程序框图
而实现虚拟仪器与硬件的结合将会更高的提高实 验的效率, 实现对实验结果高效快速的分析和处理。 可 见虚拟仪器将在实验教学中有更大的发展空间。
[ 3- 4]
。
2
基于 L abV IEW 的开关式全波相敏检波电 路实验
。
图 1
开关式全波相敏检波电路实验电路图
2 . 2
前面板的设计布局 本实验要求有 5 种输入模式: ( 1) 在 # 端输入 + 2V 直流电压; ( 2) 在 # 端输入 - 2V 直流电压; ( 3) 在 ∀ 端输入 0∃音频信号 ; ( 4) 在 ∀ 端输入 180∃音频信号 ; ( 5) 在 ∀ 端输入自定义移相信号。 因此在 L abV IEW 的程序中, 在参考信号输入选
[ 5- 7 ]
117
下面以开关式全波相敏检波电路实验为例, 对 利用 L abV IEW 的实验教学演示进行具体介绍。 2 . 1 实验原理分析 : 实验电路如图 1 所示。 由电路图结合测控电路 的知识 , 依照实验设计方案中的要求 , 对该实验现象 进行分析: ! 端输入正弦信号 , ∀ 或 # 端输入参考 信号, 参考信号经电容、 运放和二极管的作用生成方 波 , 来控制模拟开关的导通和关闭。 在 UG 电平为负 的半周期, 模拟开关断开, 输入信号同时从同相输入 端和和反相输入端输入, 放大器的放大倍数为正, 输 出信号与输入信号同相 ; 在 UG = 0 的半周期 , 模拟 开关闭合, 同相输入端被接地, 输入信号只从反相输 入端输入, 放大器的放大倍数为 - 1 , 输出信号与输 入信号反相