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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8个数据库设计典型实例
人事管理系统 工资管理系统 考勤管理系统 员工培训管理系统 仓库管理系统内部行文管理 销售管理系统 酒店管理系统由于数据库设计的重要性,人们提出了许多数据库结构设计的技术。但这些设计方法和设计者的工作经验有很大的关系。因此要从根本上解决所有数据库结构设计的问题,就需要多实践,在实饯中积累经验和教训,最终成为数据库结构设计的专家、数据库需求分析数据库结构设计的第个阶段,也是非常重要的个阶段是数据库需求分析。在这个阶段主要是收集基本数据以及数据处理的流稈,为以后进一步设计打下基础。需求分析主要解决两个问题:内容要求。调査应用系统用户所需要操作的数据,决定在数据库中存储什么数据。●●处理要求。调査应用系统用户要求对数据进行什么样的处理,理淸数据库中各种数据之间的关系。解决这两个问题的时候,程序编制人员需要冋应用系统用户详细调査,保证信息收集的完整性。否则有可能后面所有的工作都白费。在数据库需求分析后,应该得到一个数据字典文档,包括3方面内容●数据项。包括名称、含义、类型、取值范围、长度以及和其他数据项之间的逻辑关系数据结构。若十个数据项的有意义的集合,包括名称、含义以及组成数据结构的数据项●●数据沇。指薮据中数据的处理过程,包括输入、处理和输岀这个数据字典在程序的开发过程中会不断发生变化。对于一个大型的软件开发过程,般都需要一份详尽的数据字典针对本实例,通过对企业员工管理内容和过程分析,设计的数据项和数据结构如下●员工基本情况。包括的数据项有员工号、员工姓名、性别、所在部门、身份证号、生日、籍贯、国籍、民族、婚姻状況、健康状况、政治面貌、参加时间血型、参加工作时间、员工状态、状态时间、家庭住址、联系电话等工婚姻状况。包括的数据项有员工号、爱人姓名、爱人出生年月、结婚时间、爱人工作单位、爱人攻治面貌、爱人上作职务等员工学历信息。包括的数据项有员工号、学历、专业、毕业时间、毕业学校学校类型、外语1、外语1等级、外语2、外语2等级等。企业工作岗位信息。包括的数据库项有工作岗位代号、工作岗位名称、工作岗位杈力范围等。●企业部门信息。包括的数据项有部门代号、部门名称、部门经理、部门副经理等有了上面的数据结构和数据项基础,我们就能进行下面的数据库设计了。二、数据库概念结构设计这一设计阶段是在需求分析的基础上,设计出能够满足用户需求的各种实体,以及它们之间的关系,为后面的逻辑结构设计打下基础。这个阶段不用考虑所采用的数据库管系统、操作系统类型、机器类型等问题。这阶段可用的工具很多。用的最多的是ER图( Entity-Relation,实体-关系图),另外还有许多计算机辅助工具( Computer Aided Software Engineering,CASL)可以榘助进行设计本书的实例都是采用ER图的方法来进行数据库概念结构设计,在本书的第一个例子中先对ER图的方法进行简单介绍。E-R图是描述数据实体及其关系的一种直观的描述工具。这种图中有:实体。用方框表示,方框内为实体的名称。实体的各种属性。用椭圆表示,椭圆内为属性名称。使用线段将其和相应的实体连接起来。实体之间的联系。用菱形表示,菱形内为联系的名称。实体和实休之间的联系较多,比较常见的联系有1:1、1n和m:n这3种。●1:1。对于实体A构成的集合中每个实体,在实体集合B中至多只有一个实体与之相对应,反之亦然,称实体集合A和实体集合B之间是1:1的关系。1:n。对于实体A构成的集合中每个实体,在实体集合B中有n(n>0)个实体与之相对应,且对于实体集合B中的每个实体,在A中最多只有一个实体与之相对应,称实体集合A和实体集合B之间是1:n关系。m:n。对于实体A构成的集合中的每个实体,在实体集合B中有n(n>0)个实体与之相对应且对于实体集合B中的每个实体,在A中有m个实体与之相对应,称实体集合A和实体集合B之间是mn关系图2为员工实体E-R图。员工员工基本信息员工学历信息员工婚姻状况图2员工实体ER图图3为部门实体E-R实例工资管理系统工资管既是企业劳动人事管理的重要方面,同吋也是企业财务管理的重要方面,因为它是和人、资都相关的方面。工资管理需要和员工人事管理连接,同时连按工时考勤和医疗保险等等,来生成企业每个职工的基本工资、津贴、医疗保险、保险费、实际发放工资等工资管珥是一项琐碎、复杂而又十分细致的工作,一般不允许发生差错。手工进行工资发放工作,需要反复地进行抄写、计算,不仪花费财务人员大量的吋间,而且往往由于抄写不慎,出现张冠李戴,或者由于计算机的疏忽,岀现工资发放错误的现象。同时工资的发放具有较强的时间限制,必须严格按照单位规定的时间完成计算和发放工作。正是工资管理的这种重复性、规律性、时冋性,使得工資管计算札化成为可能。计算杋进行工资发放工作,不仅能够保证工资核算正确无误、快速输出,而∏还可以利用工资数据厍对有关工资的各种信息进行统计,服务于财务部门其他方面的核算和财务处理。不同的企业有着不同的人事制度、财务制度,也就决定了不同的企业具有不同的工资制度。本例按照一般企业都采用的工资计算公式,即根据员工的职务工种来确定基本工资,根据岀工情况来扣除缺勤镄,根据加班情况发放沣贴,根据医疔倸险费用给予报销费用,同时扣除社公保险费来生成一个员工的当月工资。第一节第一节系统设计系统目标设计系统开发的总体任务是实现企业员工工资管理的系统化、规范化和自动化。能够和人事管理系统、考勤管理系统相结合,真正实现企业髙效、科学、现代化的员工管理。二、开发设计思想尽量采用公司现有软硬件环境,及先进的管理系统开发方案,从而达到充分利用公司现有资源,提高系统开发水平和应用效果的目的。系统应符合公司工资管理的规定,满足公司工资管理工作需要,并达到操作过程中的直观、方便、实用、安全等要求。系统采用C/S体系结构, Client(客户端)负责提供表达逻辑、显示用户界面信息、访问数据库服务器; Server(服务器端)则用于提供数据服务。·系统采用模块化程序设计方法,既便于系统功能的各种组合和修改,又便于未参开发的技术维护补充、维护。系统应具备数据库维护功能,及时根据用户需求进行数据的添加、删除、修改、备份等操作。三、系统功能分析工资管理涉及企业箮理的多个方面,如员工职务工种变化、员工考劐情况、员工加班情况、员工医疗保险等等。根据这些信息,在每个月的某个固定时间,生成企业全体员工的月工资。对于月工资,能够实现按照员工、部门、月、年进行统计分析,产生相应报表。工资管理的特点是所关联的方面比较多,信息处理量比较大。因此对于本系统的设计,需要采取了下面的些原则在公司范围内统一各种原始单据的格式,统一联日和报表的格式。删除不必要的管理余,实现管理规范化、科学化程序代码标准化,软件统一化,确保软件的可维护性和实用性能够连接各个关联的数据库,获取数据库中的信息。保证各个数据库表格相关的项目之间具有相同的属性。在上面设计原则的基础上,完成系统功能分析。本例中的工资管理系统需要完成功能主要有:员工每个工种基本工资的设定。加班津贴的管理。根据加班的时间和类型给予不同的加班津贴根据月工资生成公式,按照员工的考勤情况和工作表现,生成员工月工资。员⊥年终奖金的生成企业工资报表的生成。支持各种不同形式的报表,如单个员工工资报表生成部门员工工资报表生成、按照月份统计工资报表等。工资管系统的使用帮助。四、系统功能模块设计在系统功能分析的基础上,考虑 Power Builder程序编制的特点,得到如图1所示的系统功能模块图。工资管理系统系统模块工资生成模块津贴管理模块医疗保险模块报表生成模块帮助模块图1系统功能模块图五、工资管理系统和企业中其它系统的关系工资管理系统是全企业信息管理系统的一个有机组成部分。它与企业中其他系统之间的关系如图2所示。⊥资生成⊥资生成财条管工资管理升迁离职考勤情况财务管理考勤管理人事管理图2和企业中其他系统之间的关系第二节数据库设计数据库需求分析在仔细调査企业工资管理过程的基础上,得到系统所要处理数据的流程如图3所小。年奖计算企业年度效益年终奖佥公式设定员工考勤加班津贴工资计算公式设定月工资生医疗保险基本工资图2和企业中其他系统之间的关系针对本实例,通过对企业工资管理的内容和数据流程分析,设计的数据项和数据结构如下●·员工考勤统计信息。包括的数据项有缺勤时间、缺勤天数、缺勤类别等。这些信息可从考勤管理系统的数据库中统计获取。员工工种等级信息。包括的数据项有工种等级、工种基本工资等员工津贴信息、。,包括的数据项有加班时问、加班类别、加班大数等。员工医疗保险信息。包括的数据项有医疗保险时间、医疗费用保险、社会保险费用等。员工基本信息。包括的数据项有员工号、员工姓名、员工工种、员工所属部门等。员工月工资信息、。包括的数据项有生成工资的时间、基木工资、缺勤扣除、加班费用、医疗保险费、月应发工资等员工年终奖金信息。包括的数据项有年份、员工的年终奖金数额等有了上面的数据结构、数据项和数据流程,就能进行下面的数据库设计了。二、数据库概念结构设计本实例根据上面的改计规划岀的实体有:考勤信息实体、津贴信息实体、医疗休险信息实体、员工基本信息实体、月工资实体和年终奖金实体。各个实体的FR图以及实体和实体之间的关系E-R图描述如下。图4为员工基本信息实体ER图。实例考勤管理系统考勤管理既是企业劳动认识管理的重要方面,同时也是企业财务管理的重要方面,因为它是和人、事都相关的方面。考勤管理系统需要和员工人事管理连接,同时需要连接工资管理系统等等,用语完成员工的升迁、工资、津贴、医疗保险、保险费、实际发放工资等第一节系统设计系统目标设计系统丌发的总体任务是实现企业员⊥考勤管理的系统化、规范化、和自动化能够和人事管理系统、工资管理系统相结合,真正实现仝业髙效、科学、现代化的员工管理二、开发实际思想尽量采用公司现冇软硬件环境,及先进的管理系统开发方案,从而达到充分利用公司现有资源,提高系统廾发水平和应用效果的目的●员工考劐管珅系统能够和考動杋相连接,从而完成自动、高效、科学的考勤信息输入●系统采用模块化程序设计方法,既便与系统功能的各种组合和修该,又便于未参与开发的技术维护人员补充、维护●系统应具备数据库维护功能,即使根据用户需求进行数据的添加、删除、修改、被分等操作。系统功能分析考勤管理涉及企业人事管理的多个方面,如员⊥职务升迁、⊥资发放、兴金发放、员⊥医疗保险发放等等。本利自重的考勤管理系统需要完成功能主要有以下几点。●●员工考勤信息处理。该莫完成员工考勤情况的输入、修改等操作。如果企业內有考勤机,可以将它的输岀处理后,形成考勤管理系统考勤模块的输入。企业缺勤类刑的设定。企业考勤统计。该模块可对某个员工进行考勤情况的统计,生成统计报表四、系统功能模块设计在系统功能分析的基础上,考虑 PowerBuilder程序编制的特点,得到如图1所小的系统功能模块图。考勤管理系统考缺报系勤表图1系统功能模块如图五、考勤管理系统和企业中其他系统的关系考勤管理袭击仝全业信息管珄系统的一个有机组成部分。他与企业中替他系统之问的关系如图2所示。工资管理L考勤情况考勤管理人事管理考勤情况图2和企业中其他系统之间的关系第二节数据库设计数据库需求分析在仔细调査企业考勤管理过程的基础上,得到系统所要处理数据的流程如图3所示。人员考勤企业手工输入考勤信息其他考勤机输入信息统计信息数据库报表管理数据维护生成系统图数据流程图针对本实例,通过对企业考勤管理的内容和数据流程分析,设计的数据项和数据结构如员工考勤信息。包括的数据项有员工号、缺勤时间、缺勤天数、缺勤类别等缺勤类别信息。包括的数据项有缺勤类别、名称、描述等。员工基本信息。包括的数据项有员工号、员工姓名、员工工种、员工所属部门等有了上面的数据结构、数据项和数据流程,就能进行下面的数据库设计数据概念结构设计木实例根据上面的设计规划出的实体有:考勤信息实体、员工基木信息实体、缺勤类型实体。各个实体的ER图以及实体和实体之间的关系ER图描述如下图4为员工基本信息实体ER图。员工基本信息员工号姓名员工部员工职务图4员工基本信息实体ER图图5为考勤信息实体E-R图考勤信息员工号姓名缺勤天数缺勤类别时间、原因图5考勤信息实体F-R图图6为缺勤类型实体F-R图缺勤类型类别名称描述图6缺勤类别实体ER图实体和实体之间的关系ER图如图7所小。员工具有1考勤信息属于1:缺勤类型图7实体之间关系ER图数据库逻缉结构设计在上面的实体以及实体之间关系的基础上,形成数据库中的表格以及各个表格之间的关系考勤管理体统数据库中各个表格的设计结果如下面的几个表格所小。没高歌表小在数据库中的一个表。表1为考勤管理表kp表考勤管理表格列名数据类型可否为空Emp-noVARCHAR2(6NOTN ULL员工号(主键—一)qq-dateVARCHAR2(6)NOTNUL L时间(主键二)qq-daynumberNUMBERQ, 1)NULL缺勤天数qq-IlbVARCIIAR2(3)NULL缺勤类别
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