基于LabWindows／CVI的虚拟仪器设计.pdf
基于LabWindows／CVI的虚拟仪器设计.pdf目录541功能描述……口中…14754.2设计原理…147543设计步骤………………4855设计举例4基数字滤波技术的虚找频率补偿仪…55I功能描述…………154552设计原理…………………………4154553设计步骤159第6章基于相关伪随机技术的虚拟仪器设计……………17161相关辨识的基础知识6l1系统数学模型的主要描述形式…吧看罪甲噜看音·自老·着着。甲曾會自·看着174612系统输入输出关系的卷积表述形式175613由系统的冲激响应函数求系统的频率特性…177614相关辨识法的优点………………1762伪随机信号—相关辨识实际采用的激励信号9621伪随机信号的性质……………180622M序列伪随机信号的产生62.3 Labwindows/cⅥ环境中M信号的产生…………184▲63设计举例口和2—伪随机相关辨识仿真仪灬194631例[一一阶系统辨识仿真仪………………194632例[2}_二阶系统辨识仿真仪……208▲64设计举例3}-系统参数辨识实测仪-25641功能描述…………………216642设计原理……………………216643设计步骤bb●自看是题bDpD命各备命罪即非国百D看山會看看看q看甲q:音ts223644系统参数辨识仪的性能检验…236645小结239第7章基于神经网络的虚拟仪器设计………吾号.·D罪D·咖自音噜唱日司看自命是··昏b●甲」24171概述……………………247.2神经网络基础知识…4721神经网络结构………244722神经元模型……246723神经元作用函数…247724BP神经网络250基于凵 abwindows/C的虚拟仪设计72.5径向基(RBF)神经网络……25573 MATLAB工具箱中的BP与RBF函数5731BP与RBF网络创建函数……257732网络训练函数………259733网络初始化函数2637.34网络学习函数pseD即■日■■曾264735网络仿真函数酯“着申自曲量ab血a▲bdd暴Db自合·看单■即非兽pD鲁26674设计举例[虚拟压力传感器温度补偿器…26266741功能描述…………742工作原理……267743设计步骤…命a4.品中B自●非昏·:·:是PP…271L75设计举例2一虚拟三组分气体成分分析仪的设计2837.51功能描述…单当香s·.甲命命甲二··········a283752工作原理……………283753设计步骤………87754设计小结…297第8章基于小波分析的虚拟仪器设计……2998.1小波分析基础…已得…,…下不已是811小波分析与短时傅里叶变换………301812离散小波与小波对偶品百·。命自日自目即合D即章矿●印·…306813小波级数多事品◆晶号提品4··B旨自D导看308814多分辨分析初步……309815正交小波…316816小波包分析………:32382 MATLAB王具箱中小波分析函数…325821小波包函数……p品a由自日自值合◆··年卓看自53483设计举例一虚拟小波消噪仪…340831小波消噪原理..340832虚拟小波消噪仪设计a品血吾春自白看令节自B导342L84设计举例2—虚拟特征信号提取仪8.41特征信号小波提取原理灬………………350842仪器功能中▲如婚+44“亠b白自自4·1··.……350843仪器设计………………350目录844运行测试…356第9章基于混沌技术的虚拟仪器设计·是Da命品西·盲血·鲁自D鲁唱唱非看4看a■自…357▲9.1概述………………35992混沌技术基础知识0921基于 Duffing方程实现频率测量检测原理…………360922基于 Logist迭代方程产生白噪声的原理…………36993设计举例一基于 Logist方程的虚拟白噪声发生器…375931设计举例1基于 Logist方程的虚拟白噪声仿真仪…375932设计举例[2]_基于 Logist方程的拟简易白噪声发生器…380933设计举例3}基于 Logist方程的虚拟白噪声发生器及其性能评估仪■D即口即即要号■………384h94设计举例基于混沌技术的频率仿真测试仪一941功能描述…………………389942工作原理……390943混沌精密频率仿真测试仪的实现396944性能校验……3999.5设计举例2]基于混沌技术的精密频率实测仪”399第10章基于模糊理论的虚拟仪器设计……●鲁看●4命1a!模糊集合理论概述”010L1模糊集合的定义及其表示方法…P·●吾音p聊·品日.···P.身10.12隶属函数的确定方法及常用形式10.1.3模糊集合的基本运算……41010.14模糊关系的定义及合成……●pb自●哥司q■P省…4ll10.1.5语言变量与模糊推理…………………413102模糊传感器系统“……………1021测量结果“符号化表示”的概念…4151022模糊传感器的基本概念和功能………中中416102.3模糊传感器的结构………备合自看司q·是即即罪罪看血咖音看叠看4q●命4171024模糊传感器语言描述的产生方法……………4200.25模糊传感器对测量环境的适应性………………4241026模糊传感器隶属函数的训练算法…………426103设计举例1虚拟模糊热点温度分析仪301031功能描述…………430蒹于 Labwindow/QⅥ的盧拟仪暴设计1032工作原理着看■舞非罪阜444■p●鲁看要1033设计步骤432110.4设计举例2]高级虚拟模糊热点温度分析仪…………43810.1功能描述…4381042实现原理………………………………4381043设计步骤……43第11章网络化虚拟智能传感器系统……………………4611112网络体系结构与协议……………“4631111网络体系结构……4631112 Lab windows/CⅥ中的主要协议…………4671113 DataSocket技术……472112组建网络化虚拟智能传感器系统的模式…475112,1CS模式…………………………476122B/S模式476网络化虚拟正弦波发生器1131设计原理………1画画D备即命●●看卓自白自↓td.自占即命自咖自·t477113,2仪器功能描述478113.3仪器设计……………4781134编译运行……D。春明中血自■■…487114设计举例2)基于C模式的远程开关控制器的设计………48114.1系统的工作原理4881142仪器功能描述…4881143仪器设计…咖·d日·自·暴■■非罪自咖4●看省·b导···号q48944编译运493参考文献…………95VIll绪论成拟伙器还应数伙器饱发展及持点原书空白第1章蜻忪由于电子技术、计算机技术的高速发属及其在电子测量技术与仪器领域的应用,新的测试理论、测试方法、测试领域以及仪器结均不断出现,电了测量仪器的功能和作用发了质的变化,计算机处于核心地位,计算机软件技术和测试系统更紧密地结合成了个有机整休,仪器的结构概含和设计观点等都发生了突破性的变化。在上述的背景下,出现、仝新概念的仪器—虚拟仪器。本章在介絰有关虚拟仪器的基本概念、组成、发展过程及发展趋势的基础上,重点阐述“软件就是仪器,仪器就足软件”的观点。在本章中,将学到如下内容≥虚拟仪器的基本概念虚拟仪器的组成特点虚拟仗器的设计与实现方法少虚拟仪器的发展过程及发展趋势1.痃担仪欲枇遗虚拟仪器( Virual instrurenent,简称ⅥI)是现代计算机技术和仪器技深层次结合的产物,是当今计算机辅助澳试(CAT)领域的一项重要技术。虚拟仪器是计算机硬件资源、仪器与测控系统硬件资源和虚拟仪器软件资源三者的有效结合。1.11虚戏仪器的基本概念所谓虚拟仪器,就是在以计算机为核心的硬件平台上,由用户设计定义具有虚拟面板,其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。虚拟仪器的实质是利用计算机显示器模拟传统仪器的控制面板,以多种形式输出检测结果;利用计算机软件实现信号数据的运算、分析和处理;利用O接口设备完成信号的采集、测量与调理,从而完成各种测试功能的一和计算机仪器系统。使用者用鼠标或键盘操作虚拟面板,就如同使用一台专用测量仪器虚拟仪器的“虚拟”两字主要包含以下两方面的含义。1.虛拟仪器的面板是虚拟的虚拟仪器面板上的各种“控件”与传统仪器面板上的各种器付所元成的功能是相同約,并扫各种开关、按钮、显示器等实现仪器电源的“通”或“断暴于 Labwindow/Ⅵ的姒仪器谩计被测信号“输入通道"、“放大倍数”等参数设置,测量结果的“数值显示或“波形显示”等。传统仪器面板上的器件都是“实物”,而且是由“手动”和“触摸”进行探作的,而虚拟仪器面板控件是外形与实物相像的“图标”个控科的j”“断”、“放大”等动作是通过用户对计算机鼠标或键益的操作米完成!。因此,设计虚拟面板的过程就是在板设计窗口中摆放所需的控件,然后对控件进行合逗的属性投置。2.虍拟仪器则量功能是由软件编程来实现的在以计算机为核心组成的硬件平台支持,通过软件编程设计来实现仪器的功能,可以通过组合不同的测试功能软性模块来实现多种测试功能,因此,在硬件平台确定后,有“软件就是仪器”的说法,这也体现了测试技术与训算机的深层次结合。1.12虚拟仪器的构成及其分类虚拟仪器通用仪器硬件平台(简称硬什平台)和应用软件两大部分构成。1.虚拟仪器的硬件平台构成拟仪器的硬件平台包括两部分。(1)计算机它-般为-台PC或者工作站,是硬件平台的核心(2)JO接口设备IAO接口设备要完成被测输入信号的采集、放大、愧数转换。不同的总线有其坩应的IO接口硬件设备,如利用PC总线的数据采集卡版(DAQ)GPB总线仪器、VXI总线仪器模块.串口总线仪器等。虚拟仪器的构成方式主要有五种类型,如图1.1所示。≯ PC-DAQ系统PC-DAQ系统是以数据采集板、信号调理电路及计算机为仪器硬件平台组成的插卡式虚拟仪器系统。这种系练用PCI或IA计算机本身的总线将数釆卡板(DAQ〕插入计算机的PCI或ISA插槽中。4
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基于PIC单片机的风光互补路灯照明控制器
基于PIC单片机的风光互补路灯照明控制器薛林,等基于PC单片机的风光互补路灯照明控制器成对蓄电池的充电。当光照较弱时,由于此时光DC-DC电路、实时时钟电路、充放电保护电路、伏板先将电能储存在电容,当电容的电压达到最路灯开关电路等组成;从控制器由液晶显示以及大功率点时再将电能转到蓄电池上,即只要光伏键盘组成(图3)。两个单片机之间通过RS232板产生电能,无论其电流多小都可以对蓄电池进DB9接口进行异步串行通信,即通过从控制器的行充电,最大限度地提取光伏板中的电流,充分键盘设置相关系统信息(主要包括日期设置、时利用光伏板。间设置、平均开灯时间设置、平均关灯时间设置3硬件电路时差设置、节能管理时数设置、蓄电池过充电压本文设计了一种新型的路灯控制器,其微处设置、蓄电池过放电压设置),然后传给主控制理器芯片均采用的是PC16F877。控制器包含主器。同时,在两个控制器相连时,主控制器的时间控制器和从控制器两个部分:主控制器主要由信息在从控制器的液晶上显示。NL ELtasRM4IAAnAAARWNF-I7 noa图3时钟及PWM产生电路Fig 3 Clock and the PWM generation circuit主控制器能够实现对蓄电池的充放电管理,DS12C887能够自动产生世纪、年、月、日、时、防止过充、过放。它有两路脉宽调制器(PWM)通分、秒等时间信息。DS12C887中自带有锂电道和8路可编程AD转换器通道,通过AD输池,外部掉电时,其内部时间信息还能够保持入口实现对蓄电池的采样测量,实现蓄电池的过10a。对于一天内的时间记录,有12h制和充、过放保护以及路灯光控开关。充电开关电路24h制两种模式,在12h制模式中,用AM和由两根控制线(光伏充电电路的PWM信号和风PM区分上午和下午。时间的表示方法有两机的PWM信号)与微处理器的PWM端口相连种:一种用二进制数表示,一种是用BCD码表接,实现PwM控制脉冲充电,能够极大地提高示。DS12C887中带有128字节RAM,其中有系统充电效率。放电开关电路也由两根控制线与11字节RAM用来存储时间信息,4个字节微处理器相连,控制开关动作,它能够实现光源RAM用来存储DS12C887的控制信息(称为控的开关和功耗调节。本控制器采用的节能管理方制寄存器),113字节通用RAM便于用户使式是在一个灯杆上安装两个灯,从天黑时到晚上用。另外,用户还可对DS12C887进行编程以节能管理时间之前两盏灯同时点亮,系统全功率实现多种方波输出,并可对其内部的3路中运行;到节能管理时数之后关掉其中一盏灯,系断,通过软件进行屏蔽。统半功率输出;为了延长路灯的使用寿命,采用基于时钟芯片Ds12C887,本文所设计的控两盏灯循环利用方式,即日期为偶数,在节能管制器是采用时空方式进行开关灯控制的,一年四理时间关掉A灯,日期为奇数,在节能管理时间季的开关灯时间变化如图4所示。可以通过在从关掉B灯。控制器上对当地的平均开关灯时间(即春分和秋本控制器采用的时钟芯片是 DALLAS公分时的开关灯时间)和时差进行设置,利用软件司生产的实时日历时钟芯片DS12C887,计算出当天的开关灯时间。可耳能骠2011,29(1)外,用户通过键盘对系统信息进行修改后,由从开灯时间控制器发送给主控制器进行处理。5结语本文介绍了一种用于风光互补路灯照明系关灯时间统的新型智能控制器。控制器由主控制器和从控制器组成,微处理器均采用PC16F877芯片。主控制器主要由DC-DC电路、实时时钟电路、充放春分夏至秋分冬至电保护电路、路灯开关电路等组成,从控制器由节气液晶显示以及键盘组成。两个单片机之间通过图4开关灯时间变化图RS232DB9接口进行异步串行通信,即通过从控Fig4 Turnon and turn off time variation制器的键盘设置相关的系统信息(主要包括:日从控制器主要由液晶显示和键盘组成。显示期设置时间设置、平均开灯时间设置、平均关灯部分是人机对话的窗口,具有重要作用。根据用时间设置时差设置、节能管理时数设置蓄电池户需求,控制器要实现的显示功能有日期设置、过充电压设置、蓄电池过放电压设置),然后传给时间设置、平均开灯时间设置、平均关灯时间设主控制器。同时,在两个控制器相连时,将主控制置、时差设置、节能管理时数设置、蓄电池过充电器的时间信息在从控制器的液晶上显示。试验和压设置、蓄电池过放电压设置。从控制器使用运行结果表明,应用此智能控制器的照明系统,LCD12864-12液晶显示模块,这种字符型液晶模具有效率高、稳定性好的优点,并能长期自动运块是一种带汉字库的液晶显示模块,可以进行4行在免维护状态下,具有广阔的应用前景。行字符显示。模块允许单片机随时访问显示参考文献RAM并可进行位操作。用户通过键盘模块对充昊理博,赵争鸣刘建政用于太阳能照明系统的智放电各种参数进行设置,本控制器采用中断的方能控制器[J清华大学学报(自然科学版),2003,43式进行按键处理。由于PIC单片机的 PORTB各(9):1195-1198端口具有弱上拉功能,只要通过软件设置相应的[2]谢小英,阴文平黄成德,阀控式铅酸电池的研究现控制位即可。并且 PORTB端口的高四位,即状与展望[电池,2009,39(1):47-48RB4~RB7引脚的电平发生变化时会产生中断。 KirCHEV A, DELAILLE A, KAROUI F,etat, Studies用电平变化产生中断的方式可以大大提高效率。of the pulse charge of lead-acid batteries for PV applications (I), Factors influencing the mechanism of the4软件设计pulse charge of the positive plate[J]. J Power Sources,主控制器和从控制器之间会实时地进行通2008,177(1):217-225信,主控制器通过异步通信方式把从时钟芯片凹张月滨,王星博,任永乐,等,延长铅酸电池寿命保护DS12C877读取的时钟信息传送到从控制器,从装置的设计门电池,2007,37(3):226-228控制器将其在液晶模块12864上进行显示。另DOI】CNKI:21-1469/TK201101261721006一++十“+“m+m“+“太阳能产业将成新兴能源支柱产业太阳能是目前最具发展前景的新能源。近几年我国全国能源工作会议上表示,下一步将加强太阳能行业规t太阳能产业发展势头迅猛,2010年全国光伏发电装机规划和准入管理,引导产业健康发展,把它培养成为我国模约达到60万kW。但光伏行业也承受着产能过剩、高先进的装备制造产业和新兴能源支柱产业。在具体落实牦能、高污染的质疑。上,要继续推广利用太阳能热水器,加大对太阳能发电经过多年发展,我国已形成了比较完整的太阳能光技术研发的支持。建设国家级太阳能研发试验中心,增伏产业链,对国内太阳能光伏发电市场的评价是:启动加财政和企业的研发投入。要在太阳能资源丰富、具有有序,起步良好。当前的主要问题是太阳能光伏发电转荒漠和荒芜土地资源的地区,建设一批大型并网光伏示化效率较低,发电成本较高。范电站。在内蒙古、甘肃、青海、新疆、西藏的适宜地区,国家发展改革委副主任、国家能源局局长张国宝在开展太阳能热发电试点〈来源中国经济网〉·110
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