虚拟仪器实验指导书（新）最后

虚拟仪器实验指导书

管雪梅

东北林业大学机电工程学院

2012年9月

1

http://www.ni.com/ 实验一 创建VI

一、实验目的

1、熟悉LabVIEW软件的基本编程环境；

2、学习虚拟仪器设计的基本方法、常用工具的使用方法和设计全过程； 3、学习创建VI的全过程。

二、实验内容

1、创建一个VI程序，并将此程序保存为子VI。此VI要实现的功能是：当输入发

动转速时，经过一定运算过程，输出发动机温度和汽车速度值。 已知：汽车速度=发动机转速*3/100

发动机温度=汽车速度/1.5

2、根据说明，完成一个虚拟压力显示器。

当一个控件输入传感器的输出电压u的数值时，另一个控件能按式公式关系给出传感器相应的输入压力p的数值。

kp?uH?u012.5(mV)?pH25.0(MPa)为了简便起见，我们取u0＝0。

三、设计步骤 1、

（1）启动LabVIEW，创建一个VI。

（2）在前面板中放置一个温度计控件，并修改控件标签名为发动机温度和设置最大值为100。该控件从“控件—经典—经典数值”子选项板中获得。

（3）按同样的方法在前面板中放置一个仪表控件，并修改仪表控件的标签名为汽车速度，标尺刻度范围为0～150。

（4）按同样的方法在前面板中放置一个数值输入控件，并修改控件标签名为发动机转速。

（5）从“窗口”下拉菜单中选择“显示程序窗口”切换到程序框图窗口。 （6）在程序窗口中创建乘法函数，该函数中函数选项板中的“函数—编程—数值”子选项板中选择，并和发动机转速输入控件连线，为乘法函数创建一个常量，修改为图中所示值。

（7）按同样的方法创建加法函数、平方根函数和除法函数，并按图中所示修改常量值和连好线。

（8）切换至前面板，在发动机转速控件中输入数值，点击运行按钮，运行VI程序。

（9）修改图标为T/V以表示该子VI输出量为发动机温度和汽车速度，并保存为vi.vi。

前面板

2

程序面板

2、

（1）前面板的设计：在前面板开发窗口设置两个数字控件（一个输入一个输出）控件1：用来输入电压值u，模拟一个压力传感器的输出电压。该压力传感器量程PH＝25.0 MPa，相应满量程输出uH＝12.5 mV，零点值p＝0时相应输出u0＝0。控件2：用来显示压力值p。 （2）比例常数kd的确定。压力显示器的输入－输出特性由公式确定。

（3）流程图编辑。打开流程图编辑窗口，放置乘法器和除法器和

常量。

（4）连线。用连线工具点击要连线的一对节点之一，移动光标至

另一个节点，点击该节点上的对应输入端子，两节点间就会出现一条彩色连线(不同的数据类型的连线色彩不同)。本设计中需要完成的连线有：电压值输入端口和乘法图标的输入端x。常量25.0和乘法图标的输入端y。乘法图标的输出端(x×y)与除法图标的输入端x。常量12.5和除法图标的输入端y。除法图标的输出端(x/y)与压力值显示终端端口。 前面板

程序面板

3

思考题

1、设计VI，把两个输入数值相加，再把和乘以20

2、设计VI，比较两个数，如果其中一个数大于另一个数，则点亮LED

指示灯 思考题提示 1

（1）前面板的设计

（2）程序框图的设计

2

（1）前面板的设计

（2）程序框图的设计

4

实验二 VI调用

一、实验目的：

熟悉子VI的调用。 二、实验内容：

1、创建一个VI程序，并在编写程序过程中调用实验一中创建的子VI。此VI要实现的功能是：通过旋钮控件来控件输入的发动机转速值，中间调用实验一中创建的子VI作为计算过程，从子VI输出的值分别输出至不同的数值显示发动机的温度以及当前汽车速度，同时判断当汽车速度超过100时，系统将产生蜂鸣声，报警提示。

2、用子VI的形式完成实验一中的第二个问题。 三、实验原理

为了缩短虚拟仪器的开发周期，因此需在一个VI程序中调用一个已经存在的VI。建立一个子VI包括使用图标的绘制和连接器端口设置。

在任意一个VI程序的框图窗口里，都可以把其他的VI程序作为子程序调用，只要被调用VI程序定义了图标和联接器端口即可。

下面以一个VI 设计中调用压力值显示器子VI为例，详细叙述其过程。 1．绘制图标

一个子VI的图标就相当于它的“外形包装”，因此每个子VI 都需要用一个图标来表示，其绘制过程如下：（1）双击前面板开发窗口的右上角图标框。

（2）在图标编辑器中执行编辑-清除所有操作，清除默认图表。 （3）利用图标编辑器中的画图工具画出相应的图标。

（4）点击“确认”，关闭图表编辑器，生成的图标即出现在前面板窗口的右上角图标处。

2、创建连接器端口

图标绘制好后，LabVIEW会自动生成一个带端口的连接器，各端口分别对应不同的控件，设计者需要通过连线将端口与其对应的控件连接起来，这样才完成子VI的创建过程。具体步骤如下：用鼠标右键点击前面板窗口中的右上角子VI的图标，弹出一个快捷菜单。选择快捷菜单中的“显示连接板”项，将会看到图标转换为由几块彩色分区组成的方块，我们称之为连接器。其中每个彩色方块代表不同的端口。LabVIEW根据仪器面板上控件的数量自动选择一种连接器端口模式。本例中有三个端口，其中开关和电压输入控件做为输入端口，压力显示器为输出端口。 3、将连接器每个端口和其对应的控件连接起来

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（1）选择连线工具 在右上角图标位置上的连接器端口框内点击左侧两个方块中的某一个(该端口的色彩变暗)，用鼠标点击仪器面板上的开关控件，该端口的色彩变亮，再点击窗口工作区其它地方，则该连线端口就与开关相连。（2）用连线工具点击连接器端口左侧的另一个方块，再点击仪器面板上的电压输入控件， 将该端口与电压输入控件相连。

（3）将连接器端口框的右侧方块与仪器面板的压力显示器相连。至此，一个子VI就创建好了。使用时，左侧上面的输入端口连接布尔型常量或开关控件，下面的输入端口连接一数字量(欲转换电压值)，右侧输出端口连接显示控件或作为下一个节点的输入。

4、调用子VI

子VI的调用方法和从功能模板上调用某库函数图标的方法有所不同。从功能模板上调用某库函数，只需用鼠标点击对应的图标，然后将其放在流程图编辑窗口相应位置就可以了，而子VI的调用是通过执行选择子vi操作，打开选择文件对话框，从中选择该VI程序的文件名, 确认后，子VI图标即自动出现在流程图编辑窗口中。然后，设计者将其输入、输出端口分别与流程图中的其它节点通过连线连接起来，这样即完成该子VI 的调用。 四、实验步骤： 1、

（1）启动LabVIEW，创建一个VI。

（2）在前面板中创建一个旋钮控件，修改标签名为发动机转速，设置数值范围为0～5000，从旋钮控件中调出一个数字显示控件来同步显示旋钮控件当前值。

（3）在前面板创建两个数值显示控件，并修改标签名为汽车速度和发动机温度。

（4）切换至程序框图窗口。

（5）在程序框图中调用实验一的子函数，从函数选板中的“函数—选择VI”选在实验一创建的子vi.vi。

（6）切换至前面板，在发动机转速中输入数值，点击运行按钮运行。

前面板：

6

程序框图：

2、

前面板

程序框图

思考题

1、设计VI，产生一个0-10的随机数与10相乘，然后通过一个子VI将积与100相加后开方，子VI的功能为开方。

思考题提示：

（1）前面板的设计

7

）程序框图的设计

8

（2

实验三 循环、条件、顺序结构

一、 实验目的：

1、 掌握循环结构的用法和用途 2、 掌握条件结构的用法和用途 3、 掌握顺序件结构的用法和用途 二、 实验内容：

1、分别利用for循环和while循环实现s?3X?（M≤N，且M、X、N均为整NX?M数）

2、产生100个随机数并求其最小值和平均值 3、求一个数的平方根

4、创建一个VI程序，此VI要实现的功能是：利用顺序结构，并预先给定一个0～1范围内的定值，然后计算当程序运行时产生的随机数第一次大于给定值相等时程序运行时的时间与循环运行的次数。 三、 实验步骤： 1、

for循环

（1）新建一个VI，在前面板中创建两个数值输入控件，并修改其标签名分别为M、N。

（2）在前面板中创建两个数值显示控件，并修改其标签名分别为X和立方和。

（3）切换至程序框图，在程序框图中的编程结构中创建一个for循环结构，再确定他的初值为N-M+1。

（4）在循环框图的左边或者右边单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【添加移位寄存器】，连线实现X=M，X=X+1的循环操作。

（5）在【数学】的【初等函数与特殊函数】中找到【指数函数】中找到【X的幂】，并确定X︿Y中的X=M，Y=3。

（6）按照第（4）的方法增加移位寄存器，并建立S=0，S=S+X︿3。 （7）将S计算的最终结果输出给立方和。 While循环

（1）新建一个VI，在前面板中创建两个数值输入控件，并修改其标签名分别为M、N。

（2）在前面板中创建两个数值显示控件，并修改其标签名分别为X和立方和。

（3）切换至程序框图，在程序框图中的编程结构中创建一个while循环结构， 将条件端口编程重复端口。

（4）设置循环条件为M

（5）增加移位寄存器，连线实现X=M，X=X+1的循环操作。

（6）在【数学】的【初等函数与特殊函数】中找到【指数函数】中找到【X的幂】，并确定X︿Y中的X=M，Y=3。

（7）增加移位寄存器，并建立S=0，S=S+X︿3。 （8）将S计算的最终结果输出给立方和。

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2、(1)启动LabVIEW，打开一个空白的VI。

(2)在前面板窗口适当位置放置两个数值型显示件，并把它们的标签分别修改为平均值和最小值。用自由“编辑文本”工具在适当位置，用适当的字体、字号填写实验名称、班级和姓名，图3.3所示前面板供参考。

(3)在框图程序窗口中从函数模板上找到“For 循环”并放置到适当位置，为记数端口连接一个32位整型数100；创建两个移位寄存器分别用来从一次循环向下一次循环传递当前最小值和当前随机数累加值；初始化移位寄存器即为移位寄存器左侧端口赋值，设置当前最小值移位寄存器初值为1，当前随机数累加值移位寄存器初值为0，所对应的程序框图如图3.4所示。创建移位寄存器的方法是在循环的左边框或右边框上弹出快捷菜单，然后选择“添加移位寄存器”。

(4)在框图程序窗口中从函数模板上找到 “最大值与最小值”、“除”、“加”、“随机数(0~1)函数”，设计框图程序如图所示。

3、(1)启动LabVIEW，打开一个空白的VI。

(2)在前面板窗口适当位置放置一个数值型控制件和一个数值型显示件，并把它们的标签分别修改为“x”和“sqrt(x)”。用编辑文本工具在适当位置，用适当的字体、字号填写实验名称、班级和姓名，图3.1所示前面板供参考。

(3)在框图程序窗口中，从函数模板上找到“大于等于?”、“单按钮对话框”，“平方根”和“条件结构”并放置到适当位置，设计框图程序如图所示。 4、

（1）新建一个VI，在前面板中创建一个数值输入控件，并修改其标签名为给定值。

（2）在前面板中创建两个数值显示控件，分别修改标签名为循环字数和运行时间。

（3）切换至程序框图，在程序框图中创建一个空的平铺式顺序结构，并增加到三个帧数。

（4）在第二帧中创建一个While循环，并移动鼠标箭头至条件接线端，当鼠标变为手状时单击鼠标左键，将修改条件接线端，表示当条件为真时循环继续。

（5）在While循环中添加一个随机数函数及一个大于比较函数，并按图示连线。

（6）在第一帧和第三帧中分别放置一个时间计数器函数，并将两个时间计数器函数的输入端子接入一个减法函数来计算程序的运行时间并送入运行时间数值显示控件。

（7）切换至前面板，在数值输入控件中输入数值，单击运行按钮运行程序，若要详细观察程序运行时的数据流，可以选择工具栏中的高亮执行按钮。最后保持程序。 1、 前面板

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实验四 事件、公式节点结构

一、 实验目的：

1、 掌握事件结构的用法和用途 2、 公式节点结构的用法和用途 二、 实验内容：

1、利用事件结构完成一个程序，要求：（1）由Hit Counter 统计 按下Hit me的次数。（2）当关闭窗口的时候出现超时提示；（3）当按下停止键停止程序。 2、利用公式节点结构完成：输入三角形的三条边，输出三角形的面积。 已知：s=1/2*(a+b+c)

面积=sqrt (s*（s-a）*(s-b)*(s-c)) 三、 实验步骤： 1

（1）新建一个VI，在前面板中创建两个按键，一个hit me 和一个停止；创建一个输出，改名为hit Counter。

（2）切换到程序框图。增加while循环结构，并设置停止键按下为程序停止。 （3）增加一个事件结构，右键单击事件，在快捷菜单中点击【编辑本分支所处理的事件】。

（4）在弹出的菜单中选择控件中的hit me，事件选择【值改变】。

（5）单击hit Counter，创建【局部变量】，并设置局部变量为【转换为读取】。按照图中进行连线。

（6）右键【增加事件分支】，按照上面的方法创建【前面板关闭？】事件。 （7）增加【对话与应用界面】中的【单按钮对话框】，并按照图中进行连接。 2

(1)新建一个VI，在前面板中创建三个输入和一个输出，属性分别修改成为a，b，c和面积。

（2）切换到程序框图。增加公式节点结构，右键单击边框，在快捷菜单中增加三个输入节点和一个输出节点。

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（3）按照c语言的方式用公式表示输入量与输出量之间的关系。注意每句的结尾用分号隔开，中间量要有声明。

1、 前面板

程序框图

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2

前面板

程序框图

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思考题：

1、 使用事件结构处理鼠标按下事件，当鼠标按下的时候出现对话框，询问“停止

VI执行？”如果按“确认”键将停止，如果按“取消”键将取消。 2、 设计VI，使用公司节点完成下面公式的计算，结果显示在波形图表中。 Y1=x2+x+1 Y2=ax+b 思考题提示：

1、2、前面板

程序框图

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实验五 字符串、数组和簇、局部变量和全局变量

一、 实验目的：

1、 熟悉字符串的创建和字符串函数 2、 熟练掌握数组和簇的应用

3、 熟悉局部变量和全局变量的建立和调用方法 二、 实验内容：

1、将一些字符串和数值连接起来转换成一个新的输出字符串，要求数值小数点后要保留三个有效数字，并测量字符串的长度。

2、将输入的一个浮点数数组的非负数成员和负数成员分离形成2个新数组。

3、 (1)创建一个簇控制件，成员分别为字符型控制件“姓名”、数值型控制件“学号”、布尔型控制件“注册”；(2)用簇函数从这个簇控制件中提取出簇成员“注册”，显示在前面板上；(3)用簇函数将簇控制件中的姓名替换成“王小飞”，并在前面板显示新生成的簇。

4、利用全局变量在不同的VI中传递数值，要求一个VI测量温度，另一个VI显示温度。

三、 实验步骤： 1、字符串应用

（1）启动LabVIEW，打开一个空白的VI。

（2）在前面板上两个输入字符串和一个输出字符串，命名为题头，单位和输出字符串。增加一个数值输入和一个数值输出，命名为数值和字符串长度。 （3）转入程序框图界面。在编程-字符串中找到“格式化写入的字符串”，按照提示连接相应的输入到函数。并将输出连接到组合字符串上。 （4）点击“格式化写入的字符串”，中的%，弹出如下对话框，勾选使用指定精度选项，并填写3。

（5）在编程-字符串中找到“字符串长度”函数，并按提示进行连接。

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2、数组与数组函数的使用

(1)启动LabVIEW，打开一个空白的VI。

(2)在前面板窗口创建一个数值型一维数组控制件，并将其标签更改为“输入数组”，用“操作值”或“编辑文本”工具为数组成员赋值。用鼠标右击数组，从弹出的快捷菜单中选择“数据操作”中的“当前值设置为默认值”把当前数组值设置为默认值。

(3)在框图程序窗口中从函数模板上找到“初始化数组”，“创建数组”，“For 循环”，“条件结构”，“小于0?”并放置到适当位置，设计框图程序如图2.1所示。 (4)在框图程序窗口中，将连线工具放置在存储正数数组（负数数组）移位寄存器右端口上，在端口上点击右键弹出快捷菜单，选择“创建显示控件”产生一个一维数组显示控件，将该显示控件的标签更改为“正数数组”（“负数数组”）。 (5)在前面板窗口，将“输入数组”、“正数数组”、“负数数组”放置到适当位置，并将它们的显示区调整到适当大小。用“编辑文本”工具在适当位置，用适当的字体、字号填写实验名称、班级和姓名。

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3、簇与簇函数的使用

(1)启动LabVIEW，打开一个空白的VI。

(2)在前面板窗口创建一个簇控制件，成员分别为字符型控制件“姓名”，数值型控制件“学号”，布尔型控制件“注册”，如图3.4所示。如簇壳内的成员不够紧凑，可在簇壳边框上弹出快捷菜单，选择“自动调整大小”选项，其中的“水平排列”将簇成员按逻辑顺序水平排列并收紧外壳；“垂直排列”将簇成员按逻辑顺序垂直排列并收紧外壳；“调整为匹配大小”不移动成员只收紧外壳。（注：“学号”用数值型控制件时，学号0100203将显示成100203）。

(3)在框图程序窗口中从函数模板上找到“捆绑”，“按名称解除捆绑”函数并放置到适当位置，设计框图程序如图2.5所示。其中前面板的三个显示件“输出簇”、注册、学号推荐采用在数据端口上用连线工具弹出快捷菜单，在快捷菜单中选择“创建显示控件”的方法创建。

(4)在前面板窗口，将各控件放置到适当位置，用“编辑文本”工具在适当位置，用适当的字体、字号填写实验名称、班级和姓名。

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4、

（1）启动LabVIEW，打开一个空白的VI。 （2）在程序面板中按照图中给出的内容进行编写。

（3）创建一个全局变量，方法是：在结构子面板上选择一个全局变量，将其放在程序框图中，双击程序“全局变量”节点，在相应的前面板中放置显示对象；保存全局变量，右键单击全局变量，在快捷菜单中的【选择项】，根据需要选择相应的对象。 （4）再打开一个VI，按图进行前面板和程序面板的设置。在选择VI中选择刚才建立的全局变量，并放置在相应的位置。 （5）执行时，需要将两个VI同时执行。 第一个VI的程序框图如下：

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第二个VI的前面板和程序框图

思考题

1、 设计VI，将两个字符串链接成为一个字符串

2、 设计VI，建立一个簇，包含个人姓名、性别、年龄、民族、专业等信息，并使

用“解除绑定”函数，将簇中的各个元素分别取出。

3、 设计VI，利用全局变量将一个VI产生的正弦波送另一个VI显示 思考题提示 1、前面板

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程序框图

2、前面板

程序框图

3、前面板 （1）

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（2）全局变量

程序框图

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实验六 文件操作、图形显示 一、 实验目的

1、掌握这种文件的读写

2、掌握各种图形显示器的用法 二、 实验内容

1、用三维曲面图显示曲面z?sin?，??[0,2?]，X，Y坐标步长为?/50。 2、创建一个VI程序，程序中需要使用For循环波形图控件与波形图表控件。此VI要实现的功能是：利用For循环生成100个随机数分别在波形图控件和波形图表控件中显示，并比较波形图控件和波形图表控件中数据显示上的区别。 3、创建一个VI程序，此VI要实现的功能是：使用一个For循环并执行100此循环，在循环中将产生100个随机数，同时使用一个正弦函数来生成正弦波形，正弦波形的周期通过数值函数来调整。通过For循环生成的两条曲线的数据通过创建数组函数转换成一个二维数组，用户使用一个数值显示控件和波形图控件来分别显示两条曲线的数据和波形。最后使用文件写入函数将曲线数据写至一个电子表格文件中。 三、 实验步骤 1、（1）创建一个VI，在前面板中创建一个波形图控件。 （2）在前面板添加一个三维曲面图控件。 （3）切换到程序窗口图。

（4）在程序框图中建立一个双重循环，并按照图中内容进行连接。

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2、（1）创建一个VI，在前面板中创建一个波形图控件。 （2）在前面板添加一个波形图表控件。 （3）切换到程序窗口图。

（4）在程序框图中创建一个For循环，并给For循环创建一个常量，设置值为50.

（5）在For循环中放置一个随机数函数。

（6）在For循环中放置一个整数倍毫秒函数，并为期创建常量，设置常量值为100.

（7）按照程序框图连好线，切换至前面板，点击运行按钮运行程序。

前面板：

程序框图：

3、（1）新建一个VI，在前面板中添加一个波形图控件。

（2）在前面板中添加一个显示二维数组中元素的数值显示控件。首先创建一个空数组和一个数值显示控件，然后将数值显示控件拖放入空的数组中作为数组的输入数据类型。用鼠标拖动数组显示要求的行数和列数。

（3）切换至程序框图，在程序框图中放置一个For循环，并设置循环总数为100.

（4）For循环中放置一个随机数函数、两个乘法函数、一个除法函数和一个正弦函数。

（5）在程序框图中创建一个数组函数和一个写入电子表格文件函数并将其

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拖放至图中合适位置。

（6）按图示连好线，并为两个数值常量函数的输入端创建常量，分别为50和2。

（7）切换至前面板，点击运行按钮运行程序。

前面板：

程序框图：

思考题：

1、设计VI，将含有10个随机数的一维数组存储为电子表格文件

2、设计VI，将三角波信号生成器产生的三角波数据存储为二进制文件

3、设计VI，在波形图上用两种不同的颜色显示一条正弦曲线和一条余弦曲线，每条曲线长度为128点，其中正弦曲线的X0=0，△X=1，余弦曲线的X0=2，△X=5. 4、 设计VI，用XY图显示一个半径为5的圆 思考题提示： 1、程序框图

2、前面板

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程序框图

3、前面板

程序框图

30

4、前面板

程序框图

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实验7 信号采集分析与通信

一、实验目的

1、熟悉信号发生、分析相关方法和技巧 2、学会信号处理的各种发放的运用 二、实验内容

1、首先创建两个正弦波形，并为每个正弦波形函数设置不同的频率、幅值和相位。通过加法函数将两个正弦波形合成一个波形并输入到合成波形图的显示控件中，同时将合成的波形图输入幅度谱和相位谱函数，并从该函数的相位谱输出接线端输出至波形图控件中。

2、信号发生器的设计，功能要求：通过功能键的设置可产生正弦波、三角波、方波和锯齿波，并可以设置采集信号相应的参数。 3、对方波信号进行微分和积分运算。

4、用信号生成函数生成正弦波，进行FFT变换，显示到另一个图中。

5、使用多项式拟合函数，对热电偶测温系统测得的一组实验数据进行多项式拟合，计算出多项式拟合曲线的系数和对应于输入温度值的拟合值。

输入温度：0，50，100，150，200，250，300，350，400，450，500，550，600，650，700，750，800。 热电势（mV）：0.000，2.021，4.423，6.736，8.938，10.950，12.205，14.392，15.391，18.412，20.642，22.772，25.501，28.021，29.128，31.212，33.275。 三、实验步骤

（1）新建一个VI，在前面板中创建两个波形图控件，并分别修改标签为合成波形图和相位谱分析。

（2）切换至程序框图，在程序框图中放置一个正弦波函数。

（3）为正弦函数创建输入控件，修改标签为频率1，幅值1和相位1，设置参数值分别为5Hz、3Hz、90Hz。

（4）接步骤（2）、（3）再创建一个正弦函数，并设置相应值为3Hz、2Hz、0Hz。

（5）在其中一个正弦函数的采样信息输入端子处点击鼠标右键，创建一个输入控件，该控件包含采样频率和采样数，设置参数为100Hz和200Hz，并将其输入至另一个正弦波形函数的采样信息输入端子。

（6）在程序框图中添加一个加法函数和一个幅度谱和相位谱函数，并按照图示连好线。

（7）切换至前面板，单击运行按钮运行程序。最后保存此VI程序。

前面板：

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程序框图：

2、步骤提示：

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可以利用【新式】-【下拉列表与枚举】中选择建立函数类型。

3、 提示：

4、提示：

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5、提示：

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实验8 串行通信

一、实验目的

根据前面的知识，进行设计 二、实验内容

1、根据前面的知识设计一个数据采集仪器（模拟也可以），并将信号用某种通信协议传送出去，设计一个接收机接收现有的信号，并做有关处理，例如进行FFT，卷积等。

三、实验步骤 简单提示： 发送端：

接收端：

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qvq6.html