基于LabVIEW的李薩如圖形的設計與實現(xiàn)

1、目錄1 技術要求 .12 基本原理 .13 利用 labview 創(chuàng)建李薩如圖的程序框圖.14 李薩如圖的實現(xiàn) .35 心得體會 .56 參考文獻 .6基于 labview 的李薩如圖形的設計與實現(xiàn)1 技術要求利用 labview 仿真軟件完成對李薩如圖形的設計與實現(xiàn)。2 基本原理李薩如圖形(lissajous figures) 是由互相垂直的方向上的兩個頻率成簡單整數(shù)比的簡諧振動所合成的軌跡圖形，因由法國物理學家李薩如發(fā)現(xiàn)而得名。在互相垂直的方向上，兩個頻率不同的簡諧振動的合運動一般比較復雜，其運動軌跡一般是不閉合的。當兩振動的頻率成簡單的整數(shù)比時，其合運動的軌跡才是一條閉合曲線，運動呈周期

2、性。在已知一個分振動的頻率時，根據李薩如圖形的花樣可以推測另一分振動的頻率及它們之間的相位差。在普通物理和電子技術實驗中，經常會利用李薩如圖形法，例如使用示波器測量求知信號頻率、測量音叉的頻率、驗證普通物理中“相互垂直的兩個簡諧運動的合運動”。隨著李薩如圖形在頻率計算、系統(tǒng)檢測等方面的應用，人們越來越重視研究李薩如圖形。李薩如圖的模擬實現(xiàn) labview 程序又稱虛擬儀器，即 vi ，其外觀和操作類似于真實的物理儀器(如示波器和萬用表) 。labview 提供眾多輸入控件和顯示控件用于創(chuàng)建用戶界面，即前面板。輸入控件指旋紐、按鈕、轉盤等輸入裝置。顯示控件指圖形、指示燈等輸出顯示裝置。labvi

3、ew 不僅可與數(shù)據采集、視覺、運動控制設備等硬件進行通信，還可與gpib、pxi、vxi、rs232 以及 rs485 等儀器通信。3 利用 labview 創(chuàng)建李薩如圖的程序框圖本例中使用的是 labview8.6 試用版，可以演示多種波形的合成，如正弦波、方波、鋸齒波和三角波及它們之間的相互垂直合成。使用 labview 建立一個顯示李薩如圖形的vi ，步驟如下：(1) 選擇文件新建，打開一個新的前面板窗口。(2) 選擇文件保存，把該 vi 保存在自選目錄中，命名為李薩如圖.vi 。(3) 數(shù)值輸入控件中選擇 1 個水平指針滑動桿、2 個垂直指針滑動桿，放置到前面板中，滑動桿長度、寬度設置

4、合適。(3) 從控制模板圖形顯示控件中選擇 express xy 圖放置到前面板中，尺寸大小設置合適。(4) 從控制模板圖形顯示控件中選擇波形圖放置到前面板中，尺寸大小設置合適。(5) 從控制模板按鈕與開關中選擇停止按鈕放置到前面板中，設置屬性為釋放時觸發(fā)，用來控制 while 循環(huán)的結束。(6) 打開流程圖，進行設計并連線，完成程序框圖的創(chuàng)建，如圖 1 所示。圖 1 李薩如圖程序框圖a. 從函數(shù)模板的編程結構中選擇 while 循環(huán)，把它放置在流程圖中。將其拖至適當大小，將相關對象移到循環(huán)圈內。b. 從函數(shù)模板中算術與比較中選擇公式。并且配置公式，x1： slider ，x2： trim，公

5、式為 slider + trim/ 500。c. 從函數(shù)模板中輸入中選擇仿真信號，把它放置在循環(huán)圈內，并且將仿真信號改名為水平方向。d . 從函數(shù)模板中輸入中選擇仿真信號，把它放置在循環(huán)圈內，并且將仿真信號改名為垂直方向。e. 從函數(shù)模板中執(zhí)行過程控制中選擇時間延遲，把它放置在循環(huán)圈內，配置時間延遲為 0. 01 秒。f. 用連線工具，將各對象按規(guī)定連接。將水平指針滑動桿改為x軸滑塊，將其接線端與公式里的slider端連接。將垂直指針滑動桿改為trim ，將其接線端與公式里的trim端連接。trim滑塊控制曲線運動的速度和方向。將公式的結果端與水平方向仿真信號的頻率端連接。將另一個垂直指針滑動

6、桿改名為y軸滑塊，將y軸滑塊接線端與垂直方向仿真信號的頻率端連接。將水平方向仿真信號的正弦輸出端與創(chuàng)建xy圖的x輸入端連接。將垂直方向仿真信號的 sine 輸出端與創(chuàng)建 xy 圖的 y 輸入端連接。將 x 輸入與 y 輸入與示波器相連接。4 李薩如圖形的實現(xiàn)建立程序框圖完成后，返回前面板(按ctrl + e 切換窗口) 中，單擊運行按鈕，運行該vi ，調節(jié)各滑塊并觀察各種情況下的李薩如圖。 當調節(jié)水平輸入正弦信號頻率至 20hz， 調節(jié)垂直輸入正弦信號頻率至 10hz時，此時滿足水平輸入和垂直輸入的兩正弦信號的頻率之比恰好為 2：1，此時輸出顯示圖形是特殊形狀的軌跡，效果與設想相同。如圖 3

7、所示，左圖為水平信號和垂直信號波形圖，右圖為合成信號波形。圖 2 當水平輸入與垂直輸入頻率比為 2：1 時圖形當調節(jié)水平輸入正弦信號頻率至 20hz， 調節(jié)垂直輸入正弦信號頻率至 20hz 時，此時滿足水平輸入和垂直輸入的兩正弦信號的頻率之比恰好為 1：1，此時輸出顯示圖形是特殊形狀的軌跡，為橢圓李薩如圖形，效果與設想相同。如圖 3 所示。圖 3 水平輸入和垂直輸入的信號頻率比為 1：1 時圖形當調節(jié)水平輸入的正弦信號頻率至 10hz，垂直輸入的正弦信號頻率至 20hz 時，此時滿足水平輸入和垂直輸入的兩正弦信號的頻率之比為 1：2，此時輸出圖形如圖 4 所示，所得到效果基本與設想相同。圖 4

8、 水平輸入與垂直輸入信號頻率比為 1：2 時輸出圖 5 心得體會為期一周的能力拓展訓練一轉眼就過去了，我覺得本次拓展訓練對于我們非常有意義。在過去的三年中，我們學到的大多數(shù)是書本上的知識，但是很多電路、程序、設計原理是書本上學不到的，只有自己親手去做，自己到參考書上查閱，自己不斷地摸索與思考，才能真正學到相關的專業(yè)知識。在這次能力拓展中，我受益匪淺。我認識到了一款沒有接觸過的仿真軟件，labview，在此前，我沒有接觸過相關使用方法，這就要求我更多的查閱參考書和相關資料，自己去研究，自己去設計。自己的虛席與研究，使我對信號處理方法以及軟件的操作有了更深更廣的認識，也使我的相關專業(yè)知識學的更加牢

9、固，更加扎實。同時，此次能力拓展訓練也鍛煉了我的動手實踐能力，使我能夠熟練地應用 labview 應用程序。經過此次鍛煉，感覺自己的實踐動手能力有了一定的提高。同時，我深刻的認識到，做事一定要有耐心，無論過程中出現(xiàn)了多少困難、意外，我們都應該靜下心來，沉著應對，只有這樣才能把事情做好。在創(chuàng)建程序框圖并運行的過程中，有時候一個小小的錯誤能花費很長的時間去發(fā)現(xiàn)，去改正，這就需要我要有十足的耐心和細心，并且反復查閱相關資料，最終把程序運行成功。另外，在課程設計中，我還認識到，要注重同學間的討論和交流，集思廣益，不懂就問，一個人的力量畢竟有限，虛心求教可以收獲很多知識。最終，我終于把相關程序調試成功，我付出了努力，但付出就有回報，我學到了更多的知識，鍛煉了自己的能力，而這也是課程設計的目的所在。同時我也發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足，以及平時課程中的漏洞，我也會引以為戒，在以后的學習生活中不斷進行改進和完善?？傮w來講