级虚拟仪器专业课程设计任务.doc

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依照喜好和兴趣，从如下题目中选取一题或经教师批准其他题目进行设计。1虚拟相位差计（1人）（135、136）l 设计一种双路正弦波发生器，其频率和相位差可调；l 采用过零法、FFT频谱分析法和有关法设计一种相位计；l 仿真分析不同办法优缺陷及各自实用条件；l 分析信号幅值、噪声幅值、采样点数等值变化对测量成果影响。分两种状况测量：l 不通过数据采集仿真；l 通过数据采集。（132）2通用串口调试工具设计（1人）（135、136）按如下界面或自己设计一种通用串口调试工具。规定能设立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）l 设计一种信号发生器，分别产生正弦波、方波、三角波信号；l 设计频谱分析仪，对正弦波、方波、三角波信号进行频谱分析；l 产生叠加谐波，并分析叠加谐波周期信号频谱分析。l 非周期信号频谱分析。分两种状况测量：l 不通过数据采集仿真；l 通过数据采集。（132）4网络化虚拟仪器设计（1人）（135、136）l 建立一种虚拟波形发生器或其他虚拟仪器面板；l 采用B/S模式实现仪器网络化控制。l 采用C/S模式实现仪器网络化控制，可采用DataSocket或TCP/IP方式。5基于声卡虚拟仪器设计（1人）（135、136）l 可测试信号、频谱；l 可回放记录数据图形，回放速度可调；l 产生各种信号，频率幅值可调。6通用虚拟滤波器设计（1人）（135、136）l 建立一种虚拟波形发生器，规定信号频率持续可调；l 设计通用滤波器，能进行高通、低通、带通及带阻滤波；l 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。7Apple Watch仿真设计（1人）（135、136）l 设计Apple Watch界面，显示时间；l 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，及有关子界面及功能程序设计。8模仿汽车仪表盘设计（1人）（135、136）l 模仿汽车控制面板，可以对显示面板中参量进行控制；l 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，油量批示器闪烁报警）；l 左右转向灯，汽车转弯时，发出明暗交替闪光信号，以表达汽车向左或向右转向行驶。9. 计算器设计（1人）（135、136）按Windows系统附件中计算器设计一种基于LabVIEW计算器。10.自动售货机（1人）（135、136）自动售货机由三个投币口构成，可分别投入5角、1元、5元等三种硬币。当购买一定数目货品后来，在取物口取出商品，然后在退币口取出余额。同步为了批示系统当前状态，配有L1、L2批示灯，当系统浮现错误时，会依照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锅炉温度监控系统设计。（1人）（132或135）RS232l 参照“锅炉温度控制实验平台”，依照温度控制原理进行系统设计；l 采用原则MODBUS RTU通讯合同通过计算机RS232串行接口与锅炉温度控制实验平台仪表通信获取锅炉温度反馈信号；l 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控制；l 分析引起温度测量与控制误差因素、及改进方略。12.电机转速及角度控制设计。（1人）NI ELVIS（132）l 参照“Quanser直流电机使用阐明书”，采用NI ELVIS 实验平台，对电机转速控制系统进行设计；l 应用NI ELVIS 实验平台DI口及AI口获取电机转速及角度信号；l 设计一种基于NI ELVIS 实验平台电机转速及角度控制算法，实现转速及角度精准控制；l 分析引起转速及角度测量与控制误差因素、及改进方略。13智能数字PID调节器设计 （1人选） myDAQ（132）l 参照“智能PID调节器使用阐明书”，采用myDAQ卡，依照智能PID调节器工作原理进行系统设计；l 应用myDAQ卡AI口或DI口获取测量信号;设计模仿信号采集、解决、输出及人机接口电路，可在线键盘参数设立、定期检测、显示、报警等；l 掌握PID控制规律及算法，应用myDAQ卡AO口实现数字PID控制。14.一阶倒立摆平衡控制设计。（1人）NI ELVIS（132）l 参照“Quanser倒立摆使用阐明书”，采用NI ELVIS 实验平台，依照一阶倒立摆控制原理进行系统设计；l 应用NI ELVIS获取一阶倒立摆电机角度及摆臂角度信号；l 设计一阶倒立摆平衡控制算法，实现一阶倒立摆平衡控制；l 分析引起摆臂震荡和编码器线缆和倒立摆臂浮现缠绕因素，提出改进方略。15步进电机变频调速及角度和方向控制设计。（1人） myDAQ （132） l 参照“步进电机使用阐明书”，采用myDAQ卡，依照步进电机控制原理进行系统设计；l 应用myDAQ卡DI口及AI口获取测量信号；l 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）l 参照“直流电机使用阐明书”，采用myDAQ卡，依照直流电机控制原理进行系统设计；l 应用myDAQ卡DIO口及AIO口获取测量信号并输出控制信号；l 掌握PID控制规律及算法l 实现直流电动机闭环调速。17通用音乐播放器虚拟仪器设计。（1人）myDAQ（132）l 规定用myDAQ播放各种格式音乐文献；l 具备选取播放文献功能，声音大小可调；l 能录音，并进行回答，任意设立播放位置；l 能显示音乐强度。18. 步进电动机角位移转为直线位移位置测量与控制设计。（1人）DAQ卡（132）l 参照“机电实验平台”，设计位置测量与控制系统；l 应用DAQ卡DI口及AI口采集直线位移位置信号，通过DAQ卡DO及AO输出口控制步进电动机速度与方向；l 依照位置反馈信号，来调节步进电动机运营速度与方向，实现步进电动机角位移转为直线位移位置测量与控制。19.步进电动机角位移转为直线位移位置测量与控制设计。（1人）myDAQ（132）l 参照“机电实验平台”，设计步进电动机角位移位置测量与控制系统；l 应用myDAQ卡DI口及AI口采集直线位移位置信号，通过myDAQ卡DO及AO输出口控制步进电动机速度与方向；l 依照位置反馈信号，来调节步进电动机运营速度与方向，实现步进电动机角位移转为直线位移位置测量与控制。20. 直流电动机角位移转为直线位移位置测量与控制设计。（1人）DAQ卡（132）l 参照“机电实验平台”，设计直流电动机角位移位置测量与控制系统；l 应用DAQ卡DI口及AI口采集直线位移位置信号，通过DAQ卡DO及AO输出口控制直流电动机速度与方向；l 依照位置反馈信号，来调节直流电动机运营速度与方向，实现直流电动机角位移转为直线位移位置测量与控制。21. 直流电动机角位移转为直线位移位置测量与控制设计。（1人）myDAQ（132）l 参照“机电实验平台”，设计直流电动机角位移位置测量与控制系统；l 应用myDAQ卡AI口采集直线位移位置信号，通过myDAQ卡AO输出口控制直流电动机速度与方向；l 依照位置反馈信号，来调节直流电动机运营速度与方向，实现直流电动机角位移转为直线位移位置测量与控制。22. 虚拟电子秤设计。（1人）DAQ卡（132）l 参照“传感器与检测技术实验仪实验指引书”与“温度压力实验平台”，设计基于应变直流全桥虚拟电子秤系统电路；l 运用DAQ MAX配备PCI-6024E卡；l 完毕电子秤虚拟仪器标定程序、测量程序设计；l 进行测量数据低通滤波，应用编写电子秤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因素；l 模仿实际电子称称不大于200g重物，并输入品名及单价，在显示屏上显示品名、单价、重量及金额。23. 虚拟电子秤设计。（1人）myDAQ（132）l 参照“传感器与检测技术实验仪实验指引书”与“温度压力实验平台”，设计基于应变直流全桥虚拟电子秤系统电路；l 应用myDAQ卡AI口采集信号；l 完毕电子秤虚拟仪器标定程序、测量程序设计；l 进行测量数据低通滤波，应用编写电子秤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因素；l 模仿实际电子称称不大于200g重物，并输入品名及单价，在显示屏上显示品名、单价、重量及金额。24.基于LabVIEW便携式按键钢琴myDAQ（132）l 运用myDAQ8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声音，通过D/A变换后通过Audio Out端口放大输出。程序中通过设立不同谐波组合可以最后混合出不同乐器音色。25洗衣机自动控制系统设计（135、136）l 系统控制规定： 可以设立工作方式（洗涤或甩干） 可以人工或自动设立洗涤水位 自动控制洗衣机进水； 可以人工或自动设立洗涤次数； 自动排水； 自动甩干； 具备暂停/继续洗涤功能； 具备报警功能（洗涤完毕或缺水）。l 规定用软件模仿洗衣机自动控制过程，并规定计算机屏幕上模仿软控制按钮作用与洗衣机面板上开关、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）l 某大型停车场共有300个停车位，出入控制口各2个；l 按泊松分布模仿车辆到达和离开，并进行动画显示；l 建立车辆收费管理系统，依照车辆类型（VIP、暂时等）进行计时收费；l 能依照卡号和车辆号查询车辆收费信息，若干天前或在存信息；l 动态显示停车场占用状况，并提示空车位信息。27基于myRIO远程监控系统（135）l 参照NI myRIO入门指南，学会使用myRIO进行图像采集。l 应用myRIOwifi模块连接电脑端进行远程通信。l 将myRIO采集图像传到电脑端实现远程监控。l 扩展：学习LabVIEW中图像解决内容内容，对传回图像进行解决，实现监控报警等功能。28基于myRIO远程温控系统（135）l 参照NI myRIO入门指南，学会使用myRIO，依照温度控制原理进行系统设计。l 应用myRIO卡DIO口及AIO口获取测量信号并输出控制信号。l 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l 并可以进行远程参数设定和监控。l 设立myRIO程序为上电自启动。29基于LabVIEW图像解决人脸辨认（135、136）l 熟悉LabVIEW图像解决模块，依照人脸辨认原理进行系统设计。l 通过LabVIEW打开电脑摄像头进行图像采集，进行人脸辨认。30基于myRIO智能循迹小车设计（135）l 课题提供智能车模、两个直流电机、一种伺服舵机、两个测速编码器、myRIO解决器、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。依照系统功能自主安装接线。l 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。l 编写程序使小车自主辨认黑色跑道并可循环跑完若干圈。l 使用PD算法是小车行驶平稳。l 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。31LabVIEW考试系统设计（135、136）l 今年熊教师虚拟仪器课程考试加入了选取题内容，试用LabVIEW为熊教师设计一种考试软件，让学生可以在软件上进行选取题考试，l 该系统能实现自动阅卷得出成绩，并把学生答错题标出，给出对的答案及解释l 该系统用于考试，因此请注意答案保密性。3224点游戏LabVIEW设计（135、136）l 设计24点游戏LabVIEW程序；l 随机生成4个牌。以每张牌标签为变量，输入计算表达式。l 点击计算，显示状态。状态至少有4种，如 “错误，计算成果为18，请重新思考； 计算表达式有误，请重新输入； 恭喜你，答对了； 对的成果为a+b*(d-c)-当点击按键我不会时，给出正解。l 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）l 集合课程表、日程表、备忘提示以及日记功能。l 结合中南大学校历，提示第几周，节假日等。l 顾客可自定义本学期课表，提示顾客准时上课。l 顾客可自定义日程表，系统准时提示。l 日记，顾客可添加当前日期日记。34其他征得教师批准自选方案。二、设计规定 1. 自觉遵守实验室各项规章制度；2. 认真完毕所选题目程序调试，编写设计阐明书。三、成绩评估 成绩评估由3某些构成：1. 设计成绩:（占40%）2. 课程设计报告:（占40%）3. 考勤:（20%）四、参照资料：1. 黄松岭. 虚拟仪器设计基本教程，清华大学出版社， 2. 侯国屏. LabVIEW 7.1编程与虚拟仪器设计，清华大学出版社，3. 石博强. labview6.1编程技术实用教程. 中华人民共和国铁道出版社，4. 杨乐平. labview高档程序设计. 清华大学出版社，五、时间安排课程设计地点时间：民主楼132、135、136（硬件设计在民主楼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：其她时间自行安排进实验室。题目1虚拟相位差计（1人）（135、136）12通用串口调试工具设计（1人）（135、136）13.虚拟频谱仪（1人）（135、136）14网络化虚拟仪器设计（1人）（135、136）25基于声卡虚拟仪器设计（1人）（135、136）26通用虚拟滤波器设计（1人）（135、136）27Apple Watch仿真设计（1人）（135、136）28模仿汽车仪表盘设计（1人）（135、136）29. 计算器设计（1人）（135、136）210.自动售货机（1人）（135、136）311锅炉温度监控系统设计。（1人）（132或135）RS232312.电机转速及角度控制设计。（1人）NI ELVIS（132）313智能数字PID调节器设计 （1人选） myDAQ（132）314.一阶倒立摆平衡控制设计。（1人）NI ELVIS（132）415步进电机变频调速及角度和方向控制设计。（1人） myDAQ （132）416直流电机闭环调速控制设计。（1人）myDAQ（132）417通用音乐播放器虚拟仪器设计。（1人）myDAQ（132）418. 步进电动机角位移转为直线位移位置测量与控制设计。（1人）DAQ卡（132）419.步进电动机角位移转为直线位移位置测量与控制设计。（1人）myDAQ（132）420. 直流电动机角位移转为直线位移位置测量与控制设计。（1人）DAQ卡（132）521. 直流电动机角位移转为直线位移位置测量与控制设计。（1人）myDAQ（132）522. 虚拟电子秤设计。（1人）DAQ卡（132）523. 虚拟电子秤设计。（1人）myDAQ（132）524.基于LabVIEW便携式按键钢琴myDAQ（132）525洗衣机自动控制系统设计（135、136）626 大型停车场监控及收费管理系统（135、136）627基于myRIO远程监控系统（135）628基于myRIO远程温控系统（135）629基于LabVIEW图像解决人脸辨认（135、136）730基于myRIO智能循迹小车设计（135）731LabVIEW考试系统设计（135、136）73224点游戏LabVIEW设计（135、136）733时间规划表软件设计（135、136）834其他征得教师批准自选方案。8