Информационные технологии. Моделирование и отображение детерминированного сигнала
 Скачать 1.52 Mb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Кафедра ИИСТ отчет по лабораторной работе №1 по дисциплине «Информационные технологии в приборостроении» Тема: «Моделирование и отображение детерминированного сигнала»
Санкт-Петербург 2022 Цель работы: получение навыков моделирования и отображения детерминированных сигналов в среде LabVIEW. Описание лицевой панели. Лицевая панель (front panel) – представляет собой интерактивный пользовательский интерфейс виртуального прибора и названа так потому, что имитирует лицевую панель традиционного прибора (рис. 1). На ней могут находиться ручки управления, кнопки, графические индикаторы и другие элементы управления (controls), которые являются средствами ввода данных со стороны пользователя, и элементы отображения (indicators) – выходные данные из программы. Пользователь вводит данные, используя мышь и клавиатуру, а затем видит результаты действия программы на экране монитора.  Рисунок 1 - Лицевая панель ВП Описание блок-схемы. Блок-диаграмма или блок-схема (block diagram) – является исходным программным кодом ВП, созданным на языке графического программирования LabVIEW. Блок-схема представляет собой реально исполняемое приложение (рис. 2). Компонентами блок-схемы являются: виртуальные приборы более низкого уровня, встроенные функции LabVIEW, константы и структуры управления выполнением программы. Для того чтобы задать поток данных между определенными объектами или, что тоже самое, создать связь между ними, следует нарисовать соответствующие проводники (wires). Объекты на лицевой панели представлены на блок-схеме в виде соответствующих терминалов (terminals), через которые данные могут поступать от пользователя в программу и обратно.  Рисунок 2 - Блок-схема ВП Виртуальные инструменты моделирования и отображения детерминированного сигнала Вид Название Назначение Тип входа Тип выхода  Add Функция возвращает сумму входов. Целочисленный, с плавающей точкой Целочисленный, с плавающей точкой  Subtract Функция возвращает разность входов. Целочисленный, с плавающей точкой Целочисленный, с плавающей точкой Numeric constant Числовая константа. - Целочисленный  Waveform Chart Графический индикатор, имитирующий работу самописца. Поступающие данные нумеруются по оси абсцисс целыми числами. Индикатор может быть многолучевым и многоэкранным. Кластер (числа с плавающей точкой) -  Синусоидальный сигнал (Sine Waveform) Генерирует синусоиду с заданными параметрами: частотой, фазой, амплитудой, задержкой. Целочисленный, с плавающей точкой Кластер числовых типов  (Numeric control) Выдаёт значения целочисленного типа (с плавающей точкой) - Целочисленный, с плавающей точкой  Равномерный белый шум (Uniform white noise waveform ) Генерирует равномерно распределенный псевдослучайный шаблон, значения которого находятся в диапазоне [–a:a], где a — абсолютное значение амплитуды. Целочисленный, с плавающей точкой Кластер числовых типов  Power control При нажатии stop кнопка останавливает цикл while loop. - Логический  Wait until Next ms Multiple Функция заставляет ВП ожидать, пока показания внутренних часов не сравняются или не превысят кратного количества миллисекунд, поданных на вход функции кратность, миллисекунды. Целочисленный -  Formula Node Вычисляет математические формулы и выражения, аналогично C на блок-схеме. Кластер числовых значений Кластер числовых значений  Цикл по условию (While Loop) В структуре While Loop есть два терминала:  Loop Iteration (Повторение цикла). Имеет один контакт,расположенный справа – выход, значение которого соответствует количеству выполненных повторений цикла. Синий цвет терминала и контакта показывает, что выходное значение представлено целым числом. Loop Condition (Условие цикла) терминал условия выхода из цикла. Имеет один контакт слева – вход. Он может работать в двух режимах: а) или б) а) Stop if True (остановить, если Истина) – цикл прерывается, если на этот терминал поступает значение булевой переменной True (Истинный). б) Continue if True (продолжать, если Истинный) – цикл продолжается до тех пор, пока значение этого терминала True. Логический - Алгоритм работы программы Построение графика заданной функции   Рисунок 3 – Блок-схема ВП графика заданной функции  Рисунок 4 – Лицевая панель построенной функции   Начало  i = <начальное значение> = i - 25     нет i < = <конечное значение> = 50   да     Построение графика      Конец Рисунок 5 – Блок-схема алгоритма построения графика заданной функции Построение графика синусоиды  Рисунок 6 – Блок –схема ВП построения синусоиды  Рисунок 7 – Лицевая панель графика синусоиды Начало  Задание частоты, амплитуды, фазы и задержки сигнала    ложь Кнопка Stop не нажата   правда  ложь Время таймера кратно  правда   Построение синусоиды Конец Рисунок 8 – Блок-схема алгоритма построения графика синусоиды Сигнал с зашумлением Рисунок 9 – Блок –схема ВП добавления белого шума к графику синусоиды  Рисунок 10 – Лицевая панель построения зашумлённого сигнала Начало  Задание частоты, амплитуды, фазы и задержки, амплитуда шума,   Кнопка Stop не нажата ложь     Время таймера кратно правда ложь правда  Расчёт значения синусоиды в  (кратное ) Конец  Расчёт значения белого шума в (кратное )  Расчёт значения суммы сигнала синусоиды плюс белый шум в (кратное )  Построение зашумлённого сигнала Рисунок 11 – Блок-схема алгоритма построения графика зашумлённого синусоидального сигнала Выводы. В ходе лабораторной работы в программе LabVIEW был построен виртуальный инструмент, выводящий график функции. Необходимыми средствами для создания систем сбора, обработки, анализа данных и управления его технологическими процессами данного задания стали такие элементы, как Digital constant, выводящий константу; Subtract, возвращающий разность входов; Formula Node, вычисляющий математические формулы и выражения; XY Graph, отображающий график изменения одной величины от другой. Еще одним заданием данной лабораторной работы являлось задание графика, выводящего синусоиду. Необходимыми средствами для создания систем сбора, обработки, анализа данных и управления его технологическими процессами данного задания стали такие элементы, как Digital constant, выводящий константу; Numeric control, выдающий значения целочисленного типа; Sine Waveform, производящий расчёт значений синусоиды; Waveform chart, отображающий график изменения сигнала со временем; Wait until Next ms Multiple, заставляющий ВП ожидать, пока показания внутренних часов не станут кратными заданному количеству миллисекунд; While Loop, обеспечивающий повторение цикла, пока не появится прекращающее условие; Power control, прекращающий действие цикла While Loop. Программа LabVIEW позволяет с каждым этапом виртуально создавать возможные внешние факторы, расширяя стандартные возможности. Так к построенной синусоиде был добавлен белый шум, реализованный с помощью элемента Uniform White Noise. Объединение произведено с помощью элемента Add. |