基于LabVIEW的李薩如圖形的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、目錄1 技術(shù)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(shí)現(xiàn) .35 心得體會(huì) .56 參考文獻(xiàn) .6基于 labview 的李薩如圖形的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1 技術(shù)要求利用 labview 仿真軟件完成對(duì)李薩如圖形的設(shè)計(jì)與實(shí)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(gè)頻率成簡(jiǎn)單整數(shù)比的簡(jiǎn)諧振動(dòng)所合成的軌跡圖形，因由法國物理學(xué)家李薩如發(fā)現(xiàn)而得名。在互相垂直的方向上，兩個(gè)頻率不同的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)一般比較復(fù)雜，其運(yùn)動(dòng)軌跡一般是不閉合的。當(dāng)兩振動(dòng)的頻率成簡(jiǎn)單的整數(shù)比時(shí)，其合運(yùn)動(dòng)的軌跡才是一條閉合曲線，運(yùn)動(dòng)呈周期

2、性。在已知一個(gè)分振動(dòng)的頻率時(shí)，根據(jù)李薩如圖形的花樣可以推測(cè)另一分振動(dòng)的頻率及它們之間的相位差。在普通物理和電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常會(huì)利用李薩如圖形法，例如使用示波器測(cè)量求知信號(hào)頻率、測(cè)量音叉的頻率、驗(yàn)證普通物理中“相互垂直的兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)”。隨著李薩如圖形在頻率計(jì)算、系統(tǒng)檢測(cè)等方面的應(yīng)用，人們?cè)絹碓街匾曆芯坷钏_如圖形。李薩如圖的模擬實(shí)現(xiàn) labview 程序又稱虛擬儀器，即 vi ，其外觀和操作類似于真實(shí)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(zhuǎn)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(jù)采集、視覺、運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備等硬件進(jìn)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(gè)顯示李薩如圖形的vi ，步驟如下：(1) 選擇文件新建，打開一個(gè)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(gè)水平指針滑動(dòng)桿、2 個(gè)垂直指針滑動(dòng)桿，放置到前面板中，滑動(dòng)桿長(zhǎng)度、寬度設(shè)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(shè)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(shè)置合適。(5) 從控制模板按鈕與開關(guān)中選擇停止按鈕放置到前面板中，設(shè)置屬性為釋放時(shí)觸發(fā)，用來控制 while 循環(huán)的結(jié)束。(6) 打開流程圖，進(jìn)行設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)中選擇 while 循環(huán)，把它放置在流程圖中。將其拖至適當(dāng)大小，將相關(guān)對(duì)象移到循環(huán)圈內(nèi)。b. 從函數(shù)模板中算術(shù)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(hào)，把它放置在循環(huán)圈內(nèi)，并且將仿真信號(hào)改名為水平方向。d . 從函數(shù)模板中輸入中選擇仿真信號(hào)，把它放置在循環(huán)圈內(nèi)，并且將仿真信號(hào)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(shí)間延遲，把它放置在循環(huán)圈內(nèi)，配置時(shí)間延遲為 0. 01 秒。f. 用連線工具，將各對(duì)象按規(guī)定連接。將水平指針滑動(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)的速度和方向。將公式的結(jié)果端與水平方向仿真信號(hào)的頻率端連接。將另一個(gè)垂直指針滑動(dòng)

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(hào)的頻率端連接。將水平方向仿真信號(hào)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(hào)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(shí)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(yùn)行按鈕，運(yùn)行該vi ，調(diào)節(jié)各滑塊并觀察各種情況下的李薩如圖。 當(dāng)調(diào)節(jié)水平輸入正弦信號(hào)頻率至 20hz， 調(diào)節(jié)垂直輸入正弦信號(hào)頻率至 10hz時(shí)，此時(shí)滿足水平輸入和垂直輸入的兩正弦信號(hào)的頻率之比恰好為 2：1，此時(shí)輸出顯示圖形是特殊形狀的軌跡，效果與設(shè)想相同。如圖 3

7、所示，左圖為水平信號(hào)和垂直信號(hào)波形圖，右圖為合成信號(hào)波形。圖 2 當(dāng)水平輸入與垂直輸入頻率比為 2：1 時(shí)圖形當(dāng)調(diào)節(jié)水平輸入正弦信號(hào)頻率至 20hz， 調(diào)節(jié)垂直輸入正弦信號(hào)頻率至 20hz 時(shí)，此時(shí)滿足水平輸入和垂直輸入的兩正弦信號(hào)的頻率之比恰好為 1：1，此時(shí)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(shè)想相同。如圖 3 所示。圖 3 水平輸入和垂直輸入的信號(hào)頻率比為 1：1 時(shí)圖形當(dāng)調(diào)節(jié)水平輸入的正弦信號(hào)頻率至 10hz，垂直輸入的正弦信號(hào)頻率至 20hz 時(shí)，此時(shí)滿足水平輸入和垂直輸入的兩正弦信號(hào)的頻率之比為 1：2，此時(shí)輸出圖形如圖 4 所示，所得到效果基本與設(shè)想相同。圖 4

8、 水平輸入與垂直輸入信號(hào)頻率比為 1：2 時(shí)輸出圖 5 心得體會(huì)為期一周的能力拓展訓(xùn)練一轉(zhuǎn)眼就過去了，我覺得本次拓展訓(xùn)練對(duì)于我們非常有意義。在過去的三年中，我們學(xué)到的大多數(shù)是書本上的知識(shí)，但是很多電路、程序、設(shè)計(jì)原理是書本上學(xué)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(xué)到相關(guān)的專業(yè)知識(shí)。在這次能力拓展中，我受益匪淺。我認(rèn)識(shí)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(guān)使用方法，這就要求我更多的查閱參考書和相關(guān)資料，自己去研究，自己去設(shè)計(jì)。自己的虛席與研究，使我對(duì)信號(hào)處理方法以及軟件的操作有了更深更廣的認(rèn)識(shí)，也使我的相關(guān)專業(yè)知識(shí)學(xué)的更加牢

9、固，更加扎實(shí)。同時(shí)，此次能力拓展訓(xùn)練也鍛煉了我的動(dòng)手實(shí)踐能力，使我能夠熟練地應(yīng)用 labview 應(yīng)用程序。經(jīng)過此次鍛煉，感覺自己的實(shí)踐動(dòng)手能力有了一定的提高。同時(shí)，我深刻的認(rèn)識(shí)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(yīng)該靜下心來，沉著應(yīng)對(duì)，只有這樣才能把事情做好。在創(chuàng)建程序框圖并運(yùn)行的過程中，有時(shí)候一個(gè)小小的錯(cuò)誤能花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間去發(fā)現(xiàn)，去改正，這就需要我要有十足的耐心和細(xì)心，并且反復(fù)查閱相關(guān)資料，最終把程序運(yùn)行成功。另外，在課程設(shè)計(jì)中，我還認(rèn)識(shí)到，要注重同學(xué)間的討論和交流，集思廣益，不懂就問，一個(gè)人的力量畢竟有限，虛心求教可以收獲很多知識(shí)。最終，我終于把相關(guān)程序調(diào)試成功，我付出了努力，但付出就有回報(bào)，我學(xué)到了更多的知識(shí)，鍛煉了自己的能力，而這也是課程設(shè)計(jì)的目的所在。同時(shí)我也發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足，以及平時(shí)課程中的漏洞，我也會(huì)引以為戒，在以后的學(xué)習(xí)生活中不斷進(jìn)行改進(jìn)和完善?？傮w來講