41213级虚拟仪器课程设计任务.docx

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41213级虚拟仪器课程设计任务

12级《虚拟仪器》课程设计任务书

课程设计题目：

虚拟仪器时间：

7周——12周

一、设计题目及任务

学生可根据喜好和兴趣，从以下题目中选择一题或经老师同意的其它题目进行设计。

1．虚拟相位差计（1人）（135、136）

●设计一个双路正弦波发生器，其频率和相位差可调；

●采用过零法、FFT频谱分析法和相关法设计一个相位计；

●仿真分析不同方法的优缺点及各自实用条件；

●分析信号幅值、噪声幅值、采样点数等值的变化对测量结果的影响。

分两种情况测量：

●不经过数据采集的仿真；

●经过数据采集。

（132）

2．通用串口调试工具设计（1人）（135、136）

按以下界面或自己设计一个通用串口调试工具。

要求能设置COM口、波特率、数据位、校验位、停止位等。

3.虚拟频谱仪（1人）（135、136）

●设计一个信号发生器，分别产生正弦波、方波、三角波信号；

●设计频谱分析仪，对正弦波、方波、三角波信号进行频谱分析；

●产生叠加谐波，并分析叠加谐波的周期信号的频谱分析。

●非周期信号的频谱分析。

分两种情况测量：

●不经过数据采集的仿真；

●经过数据采集。

（132）

4．网络化虚拟仪器设计（1人）（135、136）

●建立一个虚拟波形发生器或其它虚拟仪器面板；

●采用B/S模式实现仪器的网络化控制。

●采用C/S模式实现仪器的网络化控制，可采用DataSocket或TCP/IP方式。

5．基于声卡的虚拟仪器设计（1人）（135、136）

●可测试信号、频谱；

●可回放记录数据的图形，回放速度可调；

●产生多种信号，频率幅值可调。

6．通用虚拟滤波器设计（1人）（135、136）

●建立一个虚拟波形发生器，要求信号频率连续可调；

●设计通用滤波器，能进行高通、低通、带通及带阻滤波；

●分析各种数字滤波器频率响应特性，及各种数字滤波器性能比较。

7．AppleWatch仿真设计（1人）（135、136）

●设计AppleWatch界面，显示时间；

●设计连接天气、航班信息、播放音乐、测量心跳、计步、闹钟等功能键，及相关子界面及功能程序设计。

8．模拟汽车仪表盘的设计（1人）（135、136）

●模拟汽车控制面板，可以对显示面板中的参量进行控制；

●控制面板上带有车速表， 里程表， 转速表 ，燃油表（初始油量设为300升，当油量低于30升时，油量指示器闪烁报警）；

●左右转向灯，汽车转弯时，发出明暗交替的闪光信号，以表示汽车向左或向右转向行驶。

9.计算器设计（1人）（135、136）

按Windows系统附件中的计算器设计一个基于LabVIEW的计算器。

10.自动售货机（1人）（135、136）

自动售货机由三个投币口组成，可分别投入5角、1元、5元等三种硬币。

当购买一定数目的货物以后，在取物口取出商品，然后在退币口取出余额。

同时为了指示系统当前的状态，配有L1、L2指示灯，当系统出现错误时，会根据提前设定方式进行报警输出。

自动售货机界面请参见自动售货机示意图。

自动售货机示意图

11．锅炉温度监控系统的设计。

（1人）（132或135）RS232

●参考“锅炉温度控制实验平台”，根据温度控制原理进行系统设计；

●采用标准MODBUSRTU通讯协议通过计算机的RS232串行接口与锅炉温度控制实验平台的仪表通信获取锅炉温度反馈信号；

●用LabVIEW软件设计实时控制监视界面和控制算法，并通过RS232串行接口将控制信号输入仪表实现锅炉温度的控制；

●分析引起温度测量与控制误差的因素、及改进策略。

12.电机转速及角度控制的设计。

（1人）NIELVIS（132）

●参考“Quanser直流电机使用说明书”，采用NIELVIS实验平台，对电机转速控制系统进行设计；

●应用NIELVIS实验平台的DI口及AI口获取电机转速及角度信号；

●设计一个基于NIELVIS实验平台的电机转速及角度控制算法，实现转速及角度的精确控制；

●分析引起转速及角度测量与控制误差的因素、及改进策略。

13．智能数字PID调节器的设计（1人选）myDAQ（132）

●参考“智能PID调节器使用说明书”，采用myDAQ卡，根据智能PID调节器工作原理进行系统设计；

●应用myDAQ卡的AI口或DI口获取测量信号;设计模拟信号采集、处理、输出及人机接口电路，可在线键盘参数设置、定时检测、显示、报警等；

●掌握PID控制规律及算法，应用myDAQ卡的AO口实现数字PID控制。

14.一阶倒立摆平衡控制的设计。

（1人）NIELVIS（132）

●参考“Quanser倒立摆使用说明书”，采用NIELVIS实验平台，根据一阶倒立摆控制原理进行系统设计；

●应用NIELVIS获取一阶倒立摆电机的角度及摆臂的角度信号；

●设计一阶倒立摆平衡控制算法，实现一阶倒立摆的平衡控制；

●分析引起摆臂震荡和编码器线缆和倒立摆臂出现缠绕的原因，提出改进的策略。

15．步进电机变频调速及角度和方向控制设计。

（1人）myDAQ（132）

●参考“步进电机使用说明书”，采用myDAQ卡，根据步进电机控制原理进行系统设计；

●应用myDAQ卡的DI口及AI口获取测量信号；

●控制步进电动机变频调速、方向及角度。

16．直流电机闭环调速控制设计。

（1人）myDAQ（132）

●参考“直流电机使用说明书”，采用myDAQ卡，根据直流电机控制原理进行系统设计；

●应用myDAQ卡的DIO口及AIO口获取测量信号并输出控制信号；

●掌握PID控制规律及算法

●实现直流电动机的闭环调速。

17．通用音乐播放器的虚拟仪器设计。

（1人）myDAQ（132）

●要求用myDAQ播放多种格式的音乐文件；

●具有选择播放文件的功能，声音大小可调；

●能录音，并进行回复，任意设置播放位置；

●能显示音乐强度。

18.步进电动机角位移转为直线位移的位置测量与控制设计。

（1人）DAQ卡（132）

●参考“机电实验平台”，设计位置测量与控制系统；

●应用DAQ卡的DI口及AI口采集直线位移的位置信号，通过DAQ卡的DO及AO输出口控制步进电动机速度与方向；

●根据位置反馈信号，来调节步进电动机的运行速度与方向，实现步进电动机的角位移转为直线位移的位置测量与控制。

19.步进电动机角位移转为直线位移的位置测量与控制设计。

（1人）myDAQ（132）

●参考“机电实验平台”，设计步进电动机角位移的位置测量与控制系统；

●应用myDAQ卡的DI口及AI口采集直线位移的位置信号，通过myDAQ卡的DO及AO输出口控制步进电动机速度与方向；

●根据位置反馈信号，来调节步进电动机的运行速度与方向，实现步进电动机的角位移转为直线位移的位置测量与控制。

20.直流电动机角位移转为直线位移的位置测量与控制设计。

（1人）DAQ卡（132）

●参考“机电实验平台”，设计直流电动机角位移的位置测量与控制系统；

●应用DAQ卡的DI口及AI口采集直线位移的位置信号，通过DAQ卡的DO及AO输出口控制直流电动机速度与方向；

●根据位置反馈信号，来调节直流电动机的运行速度与方向，实现直流电动机的角位移转为直线位移的位置测量与控制。

21.直流电动机角位移转为直线位移的位置测量与控制设计。

（1人）myDAQ（132）

●参考“机电实验平台”，设计直流电动机角位移的位置测量与控制系统；

●应用myDAQ卡的AI口采集直线位移的位置信号，通过myDAQ卡的AO输出口控制直流电动机速度与方向；

●根据位置反馈信号，来调节直流电动机的运行速度与方向，实现直流电动机的角位移转为直线位移的位置测量与控制。

22.虚拟电子秤设计。

（1人）DAQ卡（132）

●参考“传感器与检测技术实验仪实验指导书”与“温度压力实验平台”，设计基于应变直流全桥的虚拟电子秤的系统电路；

●利用DAQMAX配置PCI-6024E卡；

●完成电子秤虚拟仪器的标定程序、测量程序设计；

●进行测量数据的低通滤波，应用编写的电子秤VI进行重量测量，记录数据并与实际值进行比较。

简要分析引起测量误差的原因；

●模拟实际电子称称小于200g的重物，并输入品名及单价，在显示器上显示品名、单价、重量及金额。

23.虚拟电子秤设计。

（1人）myDAQ（132）

●参考“传感器与检测技术实验仪实验指导书”与“温度压力实验平台”，设计基于应变直流全桥的虚拟电子秤的系统电路；

●应用myDAQ卡的AI口采集信号；

●完成电子秤虚拟仪器的标定程序、测量程序设计；

●进行测量数据的低通滤波，应用编写的电子秤VI进行重量测量，记录数据并与实际值进行比较。

简要分析引起测量误差的原因；

●模拟实际电子称称小于200g的重物，并输入品名及单价，在显示器上显示品名、单价、重量及金额。

24.基于LabVIEW的便携式按键钢琴myDAQ（132）

●利用myDAQ的8个数字I/O通道作为琴键输入，通过LabVIEW编程合成出所需频率的声音，经过D/A变换后通过AudioOut端口放大输出。

程序过设置不同的谐波组合可以最终混合出不同乐器的音色。

25．洗衣机自动控制系统设计（135、136）

●

系统控制要求：

1可以设置工作方式（洗涤或甩干）

2可以人工或自动设置洗涤水位

3自动控制洗衣机进水；

4可以人工或自动设置洗涤次数；

5自动排水；

6自动甩干；

7具有暂停/继续洗涤功能；

8具有报警功能（洗涤完毕或缺水）。

●要求用软件模拟洗衣机的自动控制过程，并要求计算机屏幕上的模拟的软控制按钮的作用与洗衣机面板上的开关、按钮作用一致。

洗衣机自动控制示意图

26大型停车场监控及收费管理系统（135、136）

●某大型停车场共有300个停车位，出入控制口各2个；

●按泊松分布模拟车辆到达和离开，并进行动画显示；

●建立车辆收费管理系统，根据车辆类型（VIP、临时等）进行计时收费；

●能根据卡号和车辆号查询车辆收费信息，若干天前或在存信息；

●动态显示停车场占用情况，并提示空车位信息。

27基于myRIO的远程监控系统（135）

●参考《NImyRIO入门指南》，学会使用myRIO进行图像采集。

●应用myRIO的wifi模块连接电脑端进行远程通信。

●将myRIO采集的图像传到电脑端实现远程监控。

●扩展：

学习LabVIEW中图像处理容容，对传回的图像进行处理，实现监控报警等功能。

28基于myRIO的远程温控系统（135）

●参考《NImyRIO入门指南》，学会使用myRIO，根据温度控制原理进行系统设计。

●应用myRIO卡的DIO口及AIO口获取测量信号并输出控制信号。

●通过wifi模块将控制系统信息（控制参数，当前温度，设定温度等，上下限报警）传回上位机PC监控

●并能够进行远程参数设定和监控。

●设置myRIO程序为上电自启动。

29基于LabVIEW图像处理的人脸识别（135、136）

●熟悉LabVIEW的图像处理模块，根据人脸识别原理进行系统设计。

●通过LabVIEW打开电脑摄像头进行图像采集，进行人脸识别。

30基于myRIO智能循迹小车的设计（135）

●课题提供智能车模、两个直流电机、一个伺服舵机、两个测速编码器、myRIO处理器、电机驱动电路模块、充电电池、循迹光电电路模块等所需机械及硬件资源。

根据系统功能自主安装接线。

●自主制作小车跑道。

背景为白色，跑道为黑色，可使用黑色胶带贴出或黑色油笔绘出。

●编写程序使小车自主识别黑色跑道并可循环跑完若干圈。

●使用PD算法是小车行驶平稳。

●编写LabVIEW上位机监控程序，实时显示当前舵机角度及行驶速度。

31．LabVIEW考试系统设计（135、136）

●今年熊老师的虚拟仪器课程考试加入了选择题的容，试用LabVIEW为熊老师设计一个考试软件，让学生能够在软件上进行选择题考试，

●该系统能实现自动阅卷得出成绩，并把学生的答错的题标出，给出正确答案及解释

●该系统用于考试，所以请注意答案的性。

32．24点游戏的LabVIEW设计（135、136）

●设计24点游戏的LabVIEW程序；

●随机生成4个牌。

以每牌的标签为变量，输入计算表达式。

●点击计算，显示状态。

状态至少有4种，如

  “错误，计算结果为18，请重新思考"；

    "计算表达式有误，请重新输入"；

    "恭喜你，答对了"；

    "正确结果为a+b*（d-c）"-----当点击按键"我不会"时，给出正解。

●每次洗牌后，计时。

点击按键"再来一次"，清空计时，洗牌。

33．时间规划表软件设计（135、136）

●集合课程表、日程表、备忘提醒以及日志功能。

●结合中南大学校历，提示第几周，节假日等。

●用户可自定义本学期课表，提醒用户按时上课。

●用户可自定义日程表，系统按时提醒。

●日志，用户可添加当前日期的日志。

34其它征得老师同意的自选方案。

二、设计要求

1.自觉遵守实验室各项规章制度；

2.认真完成所选题目的程序调试，编写设计说明书。

三、成绩评定

成绩评定由3部分组成：

1.设计成绩:

（占40%）

2.课程设计报告:

（占40%）

3.考勤:

（20%）

四、参考资料：

1.黄松岭.《虚拟仪器设计基础教程》,清华大学,2008

2.侯国屏.《LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计》,清华大学,2005

3.石博强.《labview6.1编程技术实用教程》.中国铁道，2002

4.乐平.《labview高级程序设计》.清华大学，2003

五、时间安排

课程设计地点时间：

楼132、135、136（硬件设计在楼132）

测控13级虚拟仪器课程设计设计时间安排：

第七周

1-2节3-4节

5-8节

9-12节

星期一

测控01、02、03选题

第七周

1-4节

5-8节

星期二

星期三

星期四

星期五

第八周

1-4节

5-8节

星期二

星期三

星期四

星期五

第九周

1-4节

5-8节

星期二

星期三

星期四

第十周

1-4节

5-8节

星期二

星期三

星期四

星期五

第十一周

1-4节

5-8节

星期二

星期三

星期四

星期五

第十二周

1-4节

5-8节

星期二

星期三

备注：

其他时间自行安排进实验室。

题目

1．虚拟相位差计（1人）（135、136）1

2．通用串口调试工具设计（1人）（135、136）1

3.虚拟频谱仪（1人）（135、136）1

4．网络化虚拟仪器设计（1人）（135、136）2

5．基于声卡的虚拟仪器设计（1人）（135、136）2

6．通用虚拟滤波器设计（1人）（135、136）2

7．AppleWatch仿真设计（1人）（135、136）2

8．模拟汽车仪表盘的设计（1人）（135、136）2

9.计算器设计（1人）（135、136）2

10.自动售货机（1人）（135、136）3

11．锅炉温度监控系统的设计。

（1人）（132或135）RS2323

12.电机转速及角度控制的设计。

（1人）NIELVIS（132）3

13．智能数字PID调节器的设计（1人选）myDAQ（132）3

14.一阶倒立摆平衡控制的设计。

（1人）NIELVIS（132）4

15．步进电机变频调速及角度和方向控制设计。

（1人）myDAQ（132）4

16．直流电机闭环调速控制设计。

（1人）myDAQ（132）4

17．通用音乐播放器的虚拟仪器设计。

（1人）myDAQ（132）4

18.步进电动机角位移转为直线位移的位置测量与控制设计。

（1人）DAQ卡（132）4

19.步进电动机角位移转为直线位移的位置测量与控制设计。

（1人）myDAQ（132）4

20.直流电动机角位移转为直线位移的位置测量与控制设计。

（1人）DAQ卡（132）5

21.直流电动机角位移转为直线位移的位置测量与控制设计。

（1人）myDAQ（132）5

22.虚拟电子秤设计。

（1人）DAQ卡（132）5

23.虚拟电子秤设计。

（1人）myDAQ（132）5

24.基于LabVIEW的便携式按键钢琴myDAQ（132）5

25．洗衣机自动控制系统设计（135、136）6

26大型停车场监控及收费管理系统（135、136）6

27基于myRIO的远程监控系统（135）6

28基于myRIO的远程温控系统（135）6

29基于LabVIEW图像处理的人脸识别（135、136）7

30基于myRIO智能循迹小车的设计（135）7

31．LabVIEW考试系统设计（135、136）7

32．24点游戏的LabVIEW设计（135、136）7

33．时间规划表软件设计（135、136）8

34其它征得老师同意的自选方案。

8