方波和单边指数信号的卷积.docx

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沈阳理工大学课程设计专用纸

NoII

学生姓名

班级学号

专 业

课程设计题目

评

语

组长签字：

成绩

日期

2013 年7月 日

成 绩 评 定 表

课程设计任务书

学 院

专

业

学生姓名

班级学号

课程设计题目

方波和单边指数信号的卷积

实践教学要求与任务:

1、学习LABVIEW软件知识及应用

2、学习并研究信号分析与处理课题有关理论

3、利用LABVIEW编程，完成相应的信号分析与处理课题

4、写出课程设计报告,打印程序，给出运行结果

工作计划与进度安排:

第一周：

周一：

1、布置课程设计任务、要求

2、每人一题

周二---周五：

利用LABVIEW编程，完成相应的信号分析与处理课题：

1、学习LABVIEW软件知识及应用

2、学习并研究信号分析与处理课题有关理论

3、利用LABVIEW编程，完成相应的信号分析与处理课题第二周：

周一---周四：

1、上机编程、调试

2、检查编程、运行结果

3、撰写课程设计报告书周五：

答辩，上交报告。

指导教师：

2013年

月

日

专业负责人：

2012 年 月

日

学院教学副院长：

2013 年 月 日

沈阳理工大学课程设计专用纸

NoIII

目 录

1引言 1

2虚拟仪器开发软件Labview8.2入门 2

2.1Labview8.2介绍 2

2.2利用LabVIEW8.2编程完成习题设计 9

3利用LabVIEW8.2实现方波和单边指数信号的卷积及卷积过程演示的设计 23

3.1方波和单边指数信号的卷积及卷积过程演示的基本原理：

23

3.2方波和单边指数信号的卷积及卷积过程演示的编程级实现 24

3.3运行结果及分析 24

4结论 26

5参考文献 27

沈阳理工大学课程设计专用纸

No11

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，激励信号分解为分解为脉冲序列的工作就狠容易玩成，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”。

不同的a值及N值产生的卷积不同且只有2序列有重叠的部分才有卷积和当矩形脉冲宽度值N=1是卷积和就是单边指数序列；且a值的大小只影响卷积和的大小不会影响卷积和的宽度而

N值的大小就影响卷积序列相交部分的范围宽度即卷积的宽度。

离散序列卷积即为对应相交序列对应N值的乘积之和。

一个离散线性系统输入与输出之间的关系可以用差分方程来描述,又可以用里卷积来描述,所不同的在于后者的即时输出仅表示为输入序列的加权和。

换句话说,输入与输出之间存在着非递归的关系。

即时输出没有明显的表示出与过去的输出有关。

显然,如果已知系统单位脉冲响应和输入序列,通过求卷积和就可直接求得任一时刻的输出值。

离散卷积不仅适用于离散系统,也可作为连续系统卷积积分的近

似计算。

用卷积和的数值计算来近似计算卷积积分,其近似程度取决于样点间隔T,通常选取较小的T可以获得较好的近似。

应该指出卷积和运算由于引入表征系统动

态特性的h（n）,所以有着明显的物理意义,它使叠加原理的表达式大为简化。

2 虚拟仪器开发软件Labview8.2入门

2.1Labview8.2介绍

LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench）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，而

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了程序的执行顺序。

它用图标表示函数，用连线表示数据流向。

图2-1程序框图

LabVIEW程序使用虚拟仪器（VirtualInstrument，缩写为VI）的概念。

它是指一台计算机和连接外部的端口（计算机的COM口，LPT口或内插板）在软件控制下可完全模拟替代传统的仪器。

因VI功能完全是由软件定义，故在硬件系统不变的情况下，用户可通过软件开发自行改变或扩充仪器的功能，实现自己的特殊要求，或用一套硬件系统实现多种仪器的功能，从而使虚拟仪器VI不但比传统仪器更灵活有效，而且也更经济。

VI的核心就是LabVIEW程序，所以在

LabVIEW中，所有程序均称之为VI程序，不管它是否通过端口和外界进行通讯。

每个VI程序均可作为一个功能模块被重复使用，因而使用LabVIEW来开发和扩

展程序极为方便。

LabVIEW编程语言同常规的程序语言不同，它采用更易使用和理解的图形化程序语言－G语言（Graphicalprogramminglanguage）。

G语言使用图标代替常规的一条或一组语句来实现一个功能，通过各功能图标间的逻辑连接实现程序功能。

其编程过程不是书写一行行语句，而是连接一个个代表一定功能的图标，其程序编制过程简单，不涉及复杂功能实现的算法，易于掌握。

同时，因为其编程过程基于可重复使用的功能模块，故可方便地使用由专业人员编制提供的专业级别的功能模块，开发出专业水平的程序。

所以，LabVIEW在世界范围内的众多领域如航空、航天、通信、汽车、半导体、化学和生物医学等得到了广泛的应用，从简单的仪器控制、数据采集到复杂的测试和数据处理，从工厂、科研院所到大学里的实验室，到处都可以发现LabVIEW的应用。

在西方国家（如美国）的许多大学已将LabVIEW作为本科的教学内容，成为工程师素质培养的一个方面。

由于

LabVIEW虚拟仪器的强大功能，使得使用一套硬件系统就可进行多种不同要求的研究，故而可以用更小的消耗进行更多的研究，尤其适合在我国资金较少的科研单位用于研究工作。

LabVIEW6.-中，包含许多专家编写的VI供用户使用。

在数据采集方面有许多采集卡（DAQ）的支持模块，使采集程序的编制不必涉及低层控制；有各种数字、模拟信号I/O模块；有对GPIB（GeneralPurposeInterfaceBus,IEEE488标准）、

VXI（VMEbuseXtensionsforInstrumentation,扩展IEEE1014标准）和Serial端口

的支持和控制等VI。

在数据处理控制方面有各种数字信号处理和产生、频谱分析、滤波、平滑窗口、概率统计等VI。

本LabVIEW简介部分主要介绍LabVIEW语言的基础知识，包括界面、菜单、工具、模板、器件、函数等，通过这一部分的学习，读者即可使用LabVIEW编程并在实际工作中进行应用。

LabVIEW进阶部分将深入探讨LabVIEW的编程环境、

编程技巧以及优化策略等和更多的功能，考虑到篇幅限制，本书不与介绍，感兴趣的同学可参看下列参考书继续学习，不断提高自己的应用水平。

LabVIEW程序被称为VI（VirtualInstrument），即虚拟仪器。

LabVIEW的核心概念就是“软件即是仪器”，即虚拟仪器的概念。

LabVIEW还包含了大量的工具与函数用于数据采集、分析、显示与存储等。

LabVIEW在测试、测量和自动化等领域具有最大的优势，因为LabVIEW提供了大量的工具与函数用于数据采集、分析、显示和存储。

用户可以在数分钟内完成一套完整的从仪器连接、数据采集到分析、显示和存储的自动化测试测量系统。

它被广泛地应用于汽车、通信、航空、半导体、电子设计生产、过程控制和生物医学等各个领域。

LabVIEW不仅可以用来快速搭建小型自动化测试测量系统，还可以被用来开发大型的分布式数据采集与控制系统。

在美国LawrenceLivermore国家实验室，一个花费2000万美金的极为复杂的飞秒激光切割系统就是基于LabVIEW开发的。

在北京正负电子对撞机二期工程北京谱仪慢控制系统中，大约有30种物理量

共7000多点的现场数据点需要实时采集控制和分析记录等。

图2-2LabVIEW用户界面

图2-3LabVIEW程序框图

LabVIEW程序包括前面板（用户界面）和后面板（程序框图）

3种选板：

控件选板（为前面板添加控件）

函数选板（在程序框图中添加函数或数据等）

工具选板（选择各种编辑工具，前面板和后面板都要用到）

LabVIEW程序被称为VI，扩展名默认为.vi

图2-4

图2-5

图2-6

图2-7

控制选板在前面板显示，它包含创建前面板时可用的全部对象。

控件选板中的基本常用控件可以以现代（modern）、经典（classic）和系统（sysetem）三种风格显示。

选择主菜单View->Controls Palette选项或右击前面板空白处就可以显示控件

选板。

函数选板只能在编辑程序框图时使用，与控件选板的工作方式大体相同。

创建框图程序常用的VI和函数对象都包含在该选板中。

选择View->FunctionsPalette或右击框图面板空白处就可以显示函数选板。

在前面板和程序框图中都可以使用工具选板，使用其中不同的工具可以操作、编辑或修饰前面板和程序框图中选定的对象，也可以用来调试程序等。

可以选择View->ToolsPalette选项来显示工具选板

LabVIEW为用户提供了非常全面的帮助信息，有效地利用帮助信息是快速掌握LabVIEW的一条捷径。

LabVIEW提供了各种获取帮助信息的方法，包括实时上下文帮助（ShowContext Help）、联机帮助、LabVIEW范例查找器（Find Examples）、网络资源

（WebResources）等。

选择菜单栏中Help->Show Context Help选项或按下Ctrl+H，就会弹出ContextHelp窗口。

当鼠标移到某个对象或函数上时，上下文帮助窗口就会显示相应的帮助信息。

图2-8

当单击ContextHelp窗口中DetailedHelp会弹出相应的完整的帮助信息。

这是一个Windows标准风格的帮助窗口，包含了LabVIEW全部的帮助信息。

你也可以选择主菜单Help->SearchtheLabVIEWHelp选项打开它。

图2-9

2.2利用LabVIEW8.2编程完成习题设计

1.写一个类似于作图的正弦波发生器,要求频率和幅度可调

图2－10习题1前面板图

图2－10习题1程序面板图

程序连接如图：

选用波形显示器，停止开关，及量表2个按题意要求设置参数，后面板中选express后的信号分析并选择仿真信号设置为正弦波连线如图。

2