畢業(yè)設(shè)計--基于labview的虛擬電子信息類實驗教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與研究

1、<p>　　基于LabVIEW的虛擬電子信息類實驗教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與研究</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　傳統(tǒng)儀器下的高校實驗教學(xué)，己嚴(yán)重滯后于信息時代和工程實際的需要。滯后的實驗設(shè)備無法滿足現(xiàn)代測試技術(shù)所需要的速度快、實時性好、具有良好人機(jī)界面的要求:難以實現(xiàn)功能擴(kuò)展和資源共享。</p><p>　　虛擬

2、儀器是在計算機(jī)為核心的硬件平臺上，通過軟件將計算機(jī)硬件資源與儀器硬件有地融為一體，利用計算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析、處理，形成既有傳統(tǒng)儀器的基本功能，又有特殊功能的新型儀器。運(yùn)用虛擬儀器代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器，不但能滿足電子信息類實驗教學(xué)的需要，大大提高設(shè)備利用率實現(xiàn)資源共享，降低實驗室建設(shè)成本，用戶還可以根據(jù)自己需要定義儀器的新功能。</p><p>　　虛擬儀器設(shè)計及實現(xiàn)的核心是軟件的開發(fā)。本文采用模塊

3、化的設(shè)計思想，描述了基于LabVIEW開發(fā)平臺設(shè)計虛擬示波器的過程，給出了虛擬信號頻譜分析儀、虛擬濾波器、虛擬信號發(fā)生器、慮擬積分器和微分器等實驗教學(xué)用虛擬儀器的一前面板圖和程序流程圖。這些虛擬儀器組成的系統(tǒng)，可用一于電路基礎(chǔ)、電子技術(shù)基礎(chǔ)、信號與系統(tǒng)、自動控制理論等電子信息類課程的實驗教學(xué)。</p><p>　　本文比較分析了當(dāng)前流行的虛擬儀器體系結(jié)構(gòu)和開發(fā)環(huán)境。敘述了虛擬儀器設(shè)計過程的方法和體會，對虛擬儀器的

4、開發(fā)有一定的參考價值。</p><p>　　關(guān)鍵詞:LabVIEW，虛擬儀器，開發(fā)平臺，實驗教學(xué)系統(tǒng)</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　基于LabVIEW的虛擬電子信息類實驗教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與研究- 1 -</p><p><b>　　目錄- 2 -</b></p

5、><p><b>　　1序言- 3 -</b></p><p>　　1.1實驗教學(xué)設(shè)備存在的問題- 3 -</p><p>　　1.2虛擬儀器的基本概念、構(gòu)成及其特點- 3 -</p><p>　　1.3虛擬儀器在實驗教學(xué)中的運(yùn)用- 5 -</p><p>　　1.3.1虛擬儀器技術(shù)在儀器設(shè)備

6、使用實驗教學(xué)中的運(yùn)用- 5 -</p><p>　　1.3.2虛擬儀器技術(shù)與Interent技術(shù)結(jié)合在遠(yuǎn)程教育中的運(yùn)用- 5 -</p><p>　　2虛擬儀器及LabVIEW- 6 -</p><p>　　2.1虛擬儀器概述- 6 -</p><p>　　2.1.1虛擬儀器的硬件體系- 6 -</p><p&g

7、t;　　2.1.2虛擬儀器的軟件體系構(gòu)成- 8 -</p><p>　　2.1.3虛擬儀器系統(tǒng)的整體設(shè)計- 8 -</p><p>　　2. 2虛擬儀器開發(fā)平臺LabVIEW- 9 -</p><p>　　2.2.1 LabVIEW概述- 9 -</p><p>　　2.2.2 LabVIEW的特點- 9 -</p>

8、<p>　　2.2.3 LabVIEW的模板- 10 -</p><p>　　3虛擬示波器的設(shè)計- 12 -</p><p>　　3.1虛擬示波器的實現(xiàn)方案- 12 -</p><p>　　3.2虛擬示波器的硬件體系- 12 -</p><p>　　3.2.1硬件組成- 12 -</p><p&g

9、t;　　3.2.2數(shù)據(jù)采集卡- 12 -</p><p>　　4虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)- 14 -</p><p>　　4.1虛擬函數(shù)發(fā)生器- 14 -</p><p>　　4.1.1虛擬函數(shù)發(fā)生器的功能- 14 -</p><p>　　4.1.2前面板和流程圖- 14 -</p><p>　　4.2虛

10、擬微分器和積分器- 15 -</p><p>　　4.2.1儀器功能- 15 -</p><p>　　4.2.2前面板和流程圖- 15 -</p><p>　　4.3虛擬數(shù)字濾波器- 16 -</p><p>　　4.3.1虛擬數(shù)字濾波器的功能- 16 -</p><p>　　4.3.2前面板和框圖程序-

11、17 -</p><p>　　4.4虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)的實現(xiàn)- 17 -</p><p>　　5結(jié)論- 19 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 20 -</p><p><b>　　1序言</b></p><p>　　電子信息類的專業(yè)課程有兩大特點，一是比較抽象，如信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、

12、高頻電子電路、通信原理、模擬和數(shù)字電子技術(shù)等課程，需要通過實驗環(huán)節(jié)來幫助學(xué)生理解：有的則必須通過學(xué)生的實踐才能掌握，如EDA, FPGA, DSP技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件編程等課程，實驗環(huán)節(jié)在電子信息實驗教學(xué)中占有非常重要的地位，是提高學(xué)生動手能力、培養(yǎng)創(chuàng)造能力和綜合素質(zhì)的一個有效的手段。很多學(xué)科都是以實驗課程為基礎(chǔ)的，缺少了實驗的支持，學(xué)科的教學(xué)和科研活動就無法進(jìn)行。學(xué)生只有通過足夠的驗證型實驗和一定數(shù)量的綜合設(shè)計型實驗才能加深理解和掌握

13、所學(xué)的理論知識和應(yīng)用技術(shù)，也只有通過實驗，才一能將理論與實踐很好地結(jié)合起來。二是電了信息技術(shù)作為新的支柱產(chǎn)業(yè)，發(fā)展非常迅速，技術(shù)更新快，導(dǎo)致高校的課程特別是實驗課程往往落后于技術(shù)的進(jìn)步，無法滿足實驗教學(xué)的需要。且國內(nèi)高校傳統(tǒng)的實驗設(shè)備在實驗教學(xué)中暴露出的無實驗?zāi)M功能、輔助實驗教學(xué)功能等種種弊端。與時俱進(jìn)地開發(fā)出虛擬儀器實驗教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行實驗教學(xué)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新意識的目標(biāo)。</p><p>　　1.1

14、實驗教學(xué)設(shè)備存在的問題</p><p>　　目前國內(nèi)高校電子信息類實驗大多采用各門課程的實驗箱和傳統(tǒng)儀器搭建起來的實驗平臺，傳統(tǒng)儀器和實驗箱是功能固定且單一，通常只能作一些演示性和驗證性實驗，無法實現(xiàn)功能擴(kuò)展和資源共享。電子信息類教學(xué)實驗常用儀器儀表為:函數(shù)發(fā)生器、示波器、萬用表及各種專用實驗設(shè)備等。上述實驗設(shè)備在實驗教學(xué)中暴露出的主要弊端有：</p><p>　　1、功能弱。如無實驗?zāi)M

15、功能、輔助實驗教學(xué)功能，以及普通示波器無暫態(tài)信號、過渡過程的存儲、重現(xiàn)功能。</p><p>　　2、適用面窄。上述實驗設(shè)備難以用于諸如單片機(jī)原理與接口技術(shù)、傳感器、自控系統(tǒng)等課程的實驗、實習(xí)教學(xué)。</p><p>　　3、維護(hù)、使用、管理復(fù)雜。同一實驗室往往集有多種類、多規(guī)格、多型號的傳統(tǒng)實驗設(shè)備，易損件備用量大，操作使用方法各異，難以采用統(tǒng)一的管理標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程。</p>&

16、lt;p>　　4、無實驗?zāi)M功能，導(dǎo)致實驗過程費(fèi)時多、元器件損耗大。</p><p>　　1.2虛擬儀器的基本概念、構(gòu)成及其特點</p><p>　　傳統(tǒng)的測量儀器主要由三個功能模塊組成:數(shù)據(jù)的采集與控制模塊、數(shù)據(jù)的分析與處理模塊、結(jié)果的表達(dá)與輸出模塊。由于這些功能模塊基本上是由硬件或固化的軟件形式存在，儀器只能由生產(chǎn)廠家來定義、制造，因此傳統(tǒng)儀器設(shè)計復(fù)雜、靈活性差，在一些較為復(fù)雜和

17、測試參數(shù)較多的場合下，使用起來很不方便。</p><p>　　虛擬儀器（Virtual Istrument 簡稱VI） 是在以計算機(jī)為核心的硬件平臺上，通過軟件將計算機(jī)硬件資源與儀器硬件有機(jī)地融為一體，利用計算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析、處理，從而完成各種測試功能的儀器系統(tǒng)。計算機(jī)在虛擬儀器中處于核心地位，計算機(jī)軟件技術(shù)和測試系統(tǒng)更緊密地結(jié)合成了一個有機(jī)整體，儀器的結(jié)構(gòu)概念和設(shè)計觀點等都發(fā)生了突破性

18、的變化。從構(gòu)成上來說，虛擬儀器就是利用計算機(jī)，配上相應(yīng)的硬件和專用軟件，形成既有普通儀器的基本功能，又有一般儀器所沒有的特殊功能的新型儀器。它將計算機(jī)采集測試分析引入到電子測量領(lǐng)域，用數(shù)字化和軟件技術(shù)極大地提高了測試的靈活性和可擴(kuò)充性。虛擬儀器系統(tǒng)的構(gòu)成框圖如圖1.1所示。</p><p>　　圖1.1虛擬儀器系統(tǒng)構(gòu)成</p><p>　　虛擬儀器的基本構(gòu)成包括計算機(jī)、虛擬儀器軟件、硬件接

19、口模塊等。硬件僅僅是為了解決信號的輸入輸出，軟件才是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵。正由于軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵，所以當(dāng)基本硬件確定以后，就可以通過不同的軟（如用于數(shù)據(jù)分析、過程通訊及圖形用戶界而的軟件)實現(xiàn)不同的功能。虛擬儀器應(yīng)用軟件集成了儀器的所有采集、控制、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果輸出和用戶界面等功能，使傳統(tǒng)儀器的某些硬件乃至整個儀器都被計算機(jī)軟件所代替。用戶可以根據(jù)自己的需要，設(shè)計自己的儀器系統(tǒng)，滿足多種多樣的應(yīng)用要求。利用計算機(jī)豐富的軟、硬件資源，可以大

20、大突破傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)的處理、表達(dá)、傳遞、儲存等方面的限制，達(dá)到傳統(tǒng)儀器無法比擬的效果。虛擬儀器可廣泛應(yīng)用于電子測量、電力工程、物礦勘探、醫(yī)療、振動分析、聲學(xué)分析、故障診斷及教學(xué)科研等諸多領(lǐng)域。</p><p>　　虛擬儀器利用計算機(jī)強(qiáng)大的圖形環(huán)境功能，建立界面友好的虛擬儀器面板（即軟面板），用戶通過鼠標(biāo)和鍵盤操作虛擬儀器就象操作傳統(tǒng)的電子測量儀器一樣。完成對被測試量的采集、分析、判斷、顯示、存儲及數(shù)據(jù)生成。與傳統(tǒng)

21、儀器相比，虛擬儀器的優(yōu)勢在于用戶自定義儀器功能、結(jié)構(gòu)等，且構(gòu)建容易，轉(zhuǎn)換靈活以及其開放性。決定虛擬儀器具有傳統(tǒng)儀器不可能具備的特點的根本原因在于：虛擬儀器的關(guān)鍵是軟件。其主要優(yōu)點歸納如下：</p><p>　　1、打破了傳統(tǒng)儀器的功能概念，由計算機(jī)完成信號的分析、顯示、存儲、打印等功能。由于充分利用計算機(jī)技術(shù)，完善了數(shù)據(jù)的傳輸、交換等性能，提高了系統(tǒng)使用的靈活性，可以滿足綜合性的要求。</p>&l

22、t;p>　　2、強(qiáng)調(diào)“軟件就是儀器”，的新概念，軟件在儀器中代替由硬件甚至整機(jī)實現(xiàn)的角色。由于減少了許多隨時間可能漂移、需要定期校準(zhǔn)的分立式模擬硬件，加上標(biāo)準(zhǔn)化總線的使用，使系統(tǒng)的測量精度、測量速度和可重復(fù)性都大大提高。</p><p>　　3、虛擬儀器的開放性和功能軟件的模塊化，使資源的可重復(fù)利用率提高，系統(tǒng)組建時間縮短，功能易于擴(kuò)展，管理規(guī)范，使用簡便，軟/硬件生產(chǎn)、維護(hù)和開發(fā)的費(fèi)用降低。虛擬儀器既可以

23、作為單臺測試儀器使用，又可以構(gòu)成較為復(fù)雜的測試系統(tǒng)，甚至通過高速計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成分布式測試系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控及故障診斷。</p><p>　　虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的指標(biāo)比較如表1.1所示。</p><p>　　表1.1虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器比較</p><p>　　隨著計算機(jī)的發(fā)展，各種有關(guān)軟件不斷誕生，虛擬儀器將會逐步取代傳統(tǒng)的測試儀器而成為測試儀器的主流。此外，用基于軟

24、件體系結(jié)構(gòu)的虛擬儀器系統(tǒng)代替基于硬件體系結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)儀器，還可以大大節(jié)省儀器購買、維護(hù)費(fèi)用。</p><p>　　1.3虛擬儀器在實驗教學(xué)中的運(yùn)用</p><p>　　1.3.1虛擬儀器技術(shù)在儀器設(shè)備使用實驗教學(xué)中的運(yùn)用</p><p>　　實驗教學(xué)是許多專業(yè)必須進(jìn)行的一項教學(xué)活動。掌握測量儀器和設(shè)備的正確操作方法是每個學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗的基木前提。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是讓學(xué)

25、生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行實驗的操作，隨之而來的問題是教師的工作量很大而很難對所有學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，既影響教學(xué)效果又容易造成儀器損壞。在一定程度上限制了教師和學(xué)生使用的積極性。如果用虛擬儀器組成虛擬實驗室，讓學(xué)生先在虛擬實驗室通過對“虛擬儀器”的模擬操作使用，全面了解和掌握各種虛擬儀器的使用方法和操作要點，為實際使用虛擬儀器設(shè)備和傳統(tǒng)的實驗儀器設(shè)備打下較好的基礎(chǔ)，既可降低教師的勞動強(qiáng)度，減少儀器設(shè)備的損壞，又可以提高實驗教學(xué)質(zhì)量與效果。</

26、p><p>　　1.3.2虛擬儀器技術(shù)與Interent技術(shù)結(jié)合在遠(yuǎn)程教育中的運(yùn)用</p><p>　　虛擬儀器技術(shù)與Internet技術(shù)結(jié)合可在遠(yuǎn)程教育中發(fā)揮作用。利用Internet資源和技術(shù)，如ASP （Active Server Pages，動態(tài)服務(wù)器主頁）、Socket（套接字）等，將Internet與虛擬儀器結(jié)合起來組成一個基于Web的虛擬實驗室，從而在網(wǎng)絡(luò)中建立一個虛擬的實驗環(huán)境

27、，這樣能夠使遠(yuǎn)程教育的實驗教學(xué)遠(yuǎn)程化，遠(yuǎn)程教育的學(xué)習(xí)者不必?fù)?dān)心缺乏實驗條件，也不必為做實驗到處奔波，通過網(wǎng)絡(luò)中的基于虛擬儀器的虛擬實驗環(huán)境觀察實驗現(xiàn)象和進(jìn)行操作，甚至和異地的學(xué)習(xí)者合作進(jìn)行實驗。這對現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育具有十分重要的意義。</p><p>　　目前應(yīng)用虛擬儀器來進(jìn)行實驗教學(xué)已實際啟動，一些發(fā)達(dá)國家的高等學(xué)校已將虛擬儀器作為常規(guī)的實驗儀器在學(xué)生實驗中應(yīng)用，在我國也己有部分院校的實驗室引入了虛擬儀器系統(tǒng)，如復(fù)

28、旦大學(xué)，南京理工大學(xué)，南京工程學(xué)院，江南大學(xué)，蘇州工業(yè)園職業(yè)技術(shù)學(xué)院等。近一、兩年來這些學(xué)校在原有的基礎(chǔ)上，又開發(fā)了一批新的虛擬儀器系統(tǒng)用于教學(xué)和科研。</p><p>　　2虛擬儀器及LabVIEW</p><p>　　計算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。粗略地說這種結(jié)合有兩種方式，一種是將計算機(jī)裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計算機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體

29、積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強(qiáng)大，目前己經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。另一種方式是將儀器裝入計算機(jī)。以通用的計算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)各種儀器功能。虛擬儀器主要是指這種方式。下面的框圖反映了常見的虛擬儀器方案如圖2.1所示</p><p>　　圖2.1常見的虛擬儀器方案</p><p><b>　　2.1虛擬儀器概述</b></p><p&

30、gt;　　20世紀(jì)80年代美國國家儀器公司（National Instruments Company，簡稱NI）首先提出了虛擬儀器的概念。1986年，NI公司推出了圖形化的虛擬儀器編程環(huán)境LabVIEW，標(biāo)志著虛擬儀器設(shè)計軟件平臺基本成型，虛擬儀器從概念構(gòu)思變?yōu)楣こ處熆蓪崿F(xiàn)的具體對象。</p><p>　　虛擬儀器的基本構(gòu)成包括計算機(jī)、虛擬儀器軟件、硬件接口模塊等。其中，硬件接口模塊可以包括插入式數(shù)據(jù)采集卡（DA

31、Q卡）、串/并口、IEEE488接口(GPIB )卡、VXI控制器以及其它接口卡。目前較為常用的虛擬儀器系統(tǒng)是GPIB儀器控制系統(tǒng)、VXI儀器系統(tǒng)、PXI儀器系統(tǒng)、串行口儀器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)、以及這五者之間的任意組合。</p><p>　　2.1.1虛擬儀器的硬件體系</p><p>　　虛擬儀器的硬件平臺由計算機(jī)及其I/O接口設(shè)備兩部分組成。I/O接口設(shè)備主要執(zhí)行信號的輸入、數(shù)據(jù)采集

32、、放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換任務(wù)。根據(jù)I/O接口設(shè)備總線類型的不同，虛擬儀器的主流構(gòu)成方案主要有GPIB虛擬儀器測試系統(tǒng)、VXI總線虛擬儀器測試系統(tǒng)、PXI總線虛擬儀器測試系統(tǒng)、串行口或其它工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線的系統(tǒng)和PC-DAQ/PCI插卡式虛擬儀器系統(tǒng)等五種，如圖2. 1所示。下面對五種類型的虛擬儀器總線進(jìn)行簡要的分析比較，并確定適合于本虛擬儀器實驗教學(xué)系統(tǒng)的硬件平臺。</p><p><b>　　測試環(huán)境</

33、b></p><p>　　圖2.1虛擬儀器的硬件體系結(jié)構(gòu)</p><p>　　1、基于通用接口總線GPIB接口的虛擬儀器系統(tǒng)</p><p>　　GPIB(General Purpose Interface Bus)總線，即IEEE488通用接口總線，是HP公司在70年代推出的臺式儀器接口總線。該標(biāo)灘總線在儀器、儀表及測控技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。典型的GPIB

34、系統(tǒng)由一臺PC機(jī)、一塊GPIB接口卡和若干臺GPIB形式的儀器通過GPIB電纜連接而成。GPIB技術(shù)用計算機(jī)實現(xiàn)對儀器的操作和控制，來替代傳統(tǒng)的人工操作方式，從而促使電子測量向大規(guī)模自動測試系統(tǒng)方向迅速發(fā)展。GPIB測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令簡單，造價較低，但是它與計算機(jī)相連需要專用接口以及GPIB儀器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳遞速率較低，逐漸被其他形式的儀器所代替。由于GPIB擁有強(qiáng)大功能與廣泛的使用者基礎(chǔ)，因此GPIB在未來的許多年仍會繼續(xù)存在。&l

35、t;/p><p>　　2、利用VXI總線實現(xiàn)的虛擬儀器系統(tǒng)</p><p>　　VXI（VMEbus eXtension for Instrumentation）是一種高速計算機(jī)總線——VME（Versa Module Eurocard）總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展。它是繼IEEE488總線之后，為適應(yīng)測量儀器從分立的臺式和機(jī)架式結(jié)構(gòu)發(fā)展為更為緊湊的模塊式結(jié)構(gòu)的需要而推出的一種新的總線標(biāo)準(zhǔn)。它是一種

36、完全開放的模塊式儀器行業(yè)規(guī)范。VXI總線集中了智能儀器、個人儀器和自動測試系統(tǒng)的很多優(yōu)點，其性能全面優(yōu)于IEEE488總線系統(tǒng)，而且使自動化測試系統(tǒng)的測試速度大大提高，滿足目前自動測試系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化、自動化、智能化、模塊化及便攜式方向發(fā)展的要求。經(jīng)過十多年的發(fā)展，VXI系統(tǒng)的組建和使用越來越方便，尤其是組建大、中規(guī)模自動測量系統(tǒng)以及對速度、精度要求高的場合。有其他儀器無法比擬的優(yōu)勢。然而，組建VXI總線要求有機(jī)箱、零槽管理器及嵌入式控制器

37、，造價比較高。</p><p>　　3、基于PXI總線的虛擬儀器系統(tǒng)</p><p>　　PXI （PCI eXtension for Instrumentation）總線是PCI總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展，PXI總線是以PC計算機(jī)局部總線（IEEE1014-1987標(biāo)準(zhǔn)）為基礎(chǔ)的模塊儀器結(jié)構(gòu)，目標(biāo)是在PCI總線基礎(chǔ)上提供一種技術(shù)優(yōu)良的模塊儀器標(biāo)準(zhǔn)。pXI總線是PCI總線的擴(kuò)展與增強(qiáng)，具有高度的

38、可擴(kuò)展性。PXI儀器的核心是高速的PCI計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和Microsoft Windows軟件，即當(dāng)今主流PC計算機(jī)實際上的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。PXI將PC計算機(jī)的性能價格比優(yōu)勢與PCI總線面向儀器領(lǐng)域的必要擴(kuò)展完美地結(jié)合起來，形成了一種主流的虛擬儀器測試平臺。但成本比較高，硬件設(shè)計復(fù)雜。目前PXI的系統(tǒng)已廣泛且成功地應(yīng)用于汽車測試、半導(dǎo)體測試、功能性測試、航空設(shè)備測試以及軍事等方面。</p><p>　　2.1.2虛擬儀

39、器的軟件體系構(gòu)成</p><p>　　構(gòu)成一個虛擬儀器系統(tǒng)，基本硬件確定以后，就可通過不同的軟件實現(xiàn)不同的功能。軟件是虛擬儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵。沒有一個優(yōu)秀的控制分析軟件，很難構(gòu)成一臺理想的虛擬儀器系統(tǒng)。根據(jù)VPP (VXI Plug & Pl ay)系統(tǒng)規(guī)范的定義，虛擬儀器系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)應(yīng)包含三部分：</p><p><b>　　1、I/O接口軟件</b><

40、/p><p>　　I/O接口軟件存在于儀器（即I/O接口設(shè)備）與儀器驅(qū)動程序之間，是一個完成對儀器寄存器單元進(jìn)行直接存取數(shù)據(jù)操作，并為儀器與儀器驅(qū)動程序提供信息傳遞的底層軟件，是實現(xiàn)開放的、統(tǒng)一的虛擬儀器系統(tǒng)的基礎(chǔ)與核心。在UPP系統(tǒng)規(guī)范中，詳細(xì)規(guī)范了虛擬儀器的I/O接口軟件的特點、組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)規(guī)范，并將符合VPP規(guī)范的虛擬儀器I/O接口軟件定義為VISA軟件。</p><p><

41、;b>　　2、儀器驅(qū)動程序</b></p><p>　　每個儀器模塊均有自己的儀器驅(qū)動程序。儀器驅(qū)動程序的實質(zhì)是為用戶提供了用于儀器操作的操作函數(shù)集。應(yīng)用程序?qū)x器的操作是通過儀器驅(qū)動程序來實現(xiàn)的。儀器驅(qū)動程序?qū)τ趦x器的操作與管理，又是通過I/O軟件所提供統(tǒng)一的函數(shù)庫的調(diào)用來實現(xiàn)的。對于應(yīng)用程序設(shè)計人員來說，有了儀器驅(qū)動程序，在不是很了解儀器內(nèi)部操作過程的情況下，也可以進(jìn)行虛擬儀器系統(tǒng)的設(shè)計工作

42、。虛擬儀器驅(qū)動程序是連接上層應(yīng)用程序與底層I/O接口軟件的紐帶和橋梁。</p><p>　　2.1.3虛擬儀器系統(tǒng)的整體設(shè)計</p><p>　　在科學(xué)研究與工程實驗室里，有各種各樣的儀器與設(shè)備。如何提高它們的綜合使用效率？如何對它們進(jìn)行更有效的管理？是用戶值得考慮的問題。目前，最有效的方法是采用虛擬儀器技術(shù)。即充分利用計算機(jī)強(qiáng)大的管理與處理能力，將實驗室相關(guān)設(shè)備搭配起來，構(gòu)成一種全新的實

43、驗環(huán)境。實驗室中的儀器與設(shè)備一般都是具有特定功能的單臺設(shè)備，如果它們具有某種總線接口，就有可能進(jìn)行虛擬儀器系統(tǒng)的整體構(gòu)造。步驟如下：</p><p>　　1、確定所用儀器或設(shè)備的接口形式</p><p>　　如果儀器設(shè)備具有RS-232串行總線接口，則不用進(jìn)行處理，直接用連線將儀器設(shè)備與計算機(jī)的RS-232串行接口連接即可，由于計算機(jī)的RS-232串行接口有限，若儀器設(shè)備比較多，必要時必須

44、擴(kuò)展計算機(jī)的RS-232接口；如果是GPIB接口，則需要額外配備一塊GPIB—488接口板，將接口板插入計算機(jī)的ISA插槽，建立起計算機(jī)與儀器設(shè)備之間的通一訊渠道；如果使用計算機(jī)來控制VXI總線設(shè)備，也需要配備一塊GPIB接口卡，通過GPIB總線與VXI主機(jī)箱零槽模塊通信，零槽模塊的GPIB-VXI翻譯器將GPIB的命令翻譯成VXI命令并把各模塊返回的數(shù)據(jù)以一定的格式傳回主控計算機(jī)。</p><p>　　2、確定

45、所選擇的接口卡是否具有設(shè)備驅(qū)動程序</p><p>　　接口卡的設(shè)備驅(qū)動程序是控制各種硬件接口的驅(qū)動程序，是連接主控計算機(jī)與儀器設(shè)備的紐帶；如果有設(shè)備驅(qū)動程序，它適合于何種操作系統(tǒng)？如果沒有，或者所帶的設(shè)備驅(qū)動程序不符合用戶所用的操作系統(tǒng)，用戶就有必要針對所用接口卡，編寫設(shè)備驅(qū)動程序。</p><p>　　3、確定應(yīng)用管理程序的編程語言</p><p>　　用戶可以

46、采用通用編程語一進(jìn)行編程，如Visual C++, VisualBasic。也可以采用專業(yè)的圖形化編程軟件進(jìn)行編程，如LabVIEW軟件。應(yīng)用軟件開發(fā)環(huán)境的選擇，可因開發(fā)人員的喜好不同而不同，但最終都必須提供給用戶一個界面友好、功能強(qiáng)大的應(yīng)用程序。</p><p>　　2. 2虛擬儀器開發(fā)平臺LabVIEW</p><p>　　在構(gòu)建虛擬儀器系統(tǒng)所需要的硬件平臺確定之后，就需要通過軟件來實

47、現(xiàn)需要達(dá)到的各種功能。軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵，NI公司提出“軟件就是儀器”的概念直接導(dǎo)致虛擬儀器的產(chǎn)生，充分體現(xiàn)了這一點。虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用就是源于NI公司的虛擬儀器開發(fā)環(huán)境LabVIEW。NI公司開發(fā)的軟件平臺己經(jīng)成為了虛擬儀器軟件技術(shù)事實上的標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　2.2.1 LabVIEW概述</p><p>　　LabVIEW是虛擬儀器集成環(huán)境的簡稱，是目前應(yīng)用最廣、發(fā)展

48、最快、功能最強(qiáng)大的圖形化軟件開發(fā)集成環(huán)境。LabVIEW本身是功能較完整的軟件開發(fā)環(huán)境，它是作為替代常規(guī)的Basic或C語言而設(shè)計的。用方框圖代替了傳統(tǒng)的程序代碼。作為編寫應(yīng)用程序的語言，除了編程方式不同外，LabVIEW具備編程語言的所有特征，因此被稱為G (Graphical)語言。LabVIEW所運(yùn)用的設(shè)備圖標(biāo)與工程師們習(xí)慣的大部分圖標(biāo)基本一致，這使得編程過程和思維過程非常相似。用LabVIEW'設(shè)計的虛擬儀器可以脫離La

49、bVIEW開發(fā)環(huán)境，最終呈現(xiàn)在用戶面前的是和實際的硬件儀器相似的操作面板。</p><p>　　LabVIEW包含有專門用于設(shè)計數(shù)據(jù)采集程序和儀器控制程序的功能庫和開發(fā)工具庫。LabVIEW的程序設(shè)計實質(zhì)上就是設(shè)計單個的虛擬儀器，即“VIS”。在計算機(jī)顯示屏幕上利用功能庫和開發(fā)工具庫產(chǎn)生一個前面板（front panel）；在后臺則利用圖形化編程語言編制用于控制前面板的程序。程序的前面板具有與傳統(tǒng)儀器類似的界面，

50、可接受用戶的鼠標(biāo)指令。一般來說，每一個VI都可以作為其它VI的調(diào)用對象，其功能類似于文本語言的子程序。</p><p>　　LabVIEW的核心是VI。VI有一個人機(jī)交互界面一前面板（front panel）和類似于源代碼功能的方框圖（diagram）。在VI的前面板中，控件（controls）模擬了儀器的輸入裝置并把數(shù)據(jù)提供給VI的方框圖；而指示器（indicators）則模擬了儀器的輸出裝置并顯示由方框圖獲得

51、或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。一個VI可以由底層的多個VI組成，就像真實儀器由印刷電路板組成，而印刷電路板又由IC、分立元件組成一樣。底層的VI代表了最基本的計算，I/O操作與界面設(shè)計功能，各層VI都有相同的結(jié)構(gòu)形式。虛擬儀器模型、圖形界而和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)流程圖編程是LabVIEW三大核心技術(shù)。</p><p>　　2.2.2 LabVIEW的特點</p><p>　　與傳統(tǒng)程序語言不同，LabVIEW采用

52、強(qiáng)大的圖形化語言（G語言）編程，面向測試工程師而非專業(yè)程序員，編程非常方便，人機(jī)交互界面直觀友好，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化分析和儀器控制能力等特點。LabVIEW的強(qiáng)大功能歸因于它的層次化結(jié)構(gòu)，用戶可以把創(chuàng)建的VI程序當(dāng)作子程序調(diào)用，以創(chuàng)建更復(fù)雜的程序，而這種調(diào)用的層次是沒有限制的。LabVIEW這種創(chuàng)建和調(diào)用的子程序的方法，使創(chuàng)建的程序結(jié)構(gòu)模塊化，更易于調(diào)試、理解和維護(hù)。LabVIEW具有以下幾個主要特點：</p><

53、p>　　1、提供大量的儀器面板中的控制對象，如各種開關(guān)、表頭、旋鈕、圖表、刻度桿、指示燈等，而且用戶可以方便地設(shè)計庫中沒有的儀器。</p><p>　　2、使用圖標(biāo)表示功能模塊，使用連線表示各模塊間的數(shù)據(jù)傳遞，使用數(shù)據(jù)流程圖式的語言書寫程序源代碼，這樣使得編程過程與思維過程非常相近。</p><p>　　3、提供程序調(diào)試功能?？梢栽谠创a中設(shè)置斷點，單步執(zhí)行源代碼，連線上設(shè)置探針，觀

54、察程序運(yùn)行過程中數(shù)據(jù)流的變化，可以直觀地對程序進(jìn)行動態(tài)調(diào)試并實時地記錄調(diào)試結(jié)果。</p><p>　　4、采用編譯方式運(yùn)行32位應(yīng)用程序，運(yùn)行速度快。應(yīng)用程序生成器可以將LabVIEW編寫的文件轉(zhuǎn)化為可在Windows下獨(dú)立執(zhí)行的軟件包，保護(hù)應(yīng)用程序不被修改，也增強(qiáng)了程序運(yùn)行的靈活性。</p><p>　　5、提供動態(tài)鏈接庫接口和外部代碼接口節(jié)點，使用戶能在它的平臺上使用其它軟件平臺編譯的

55、模塊。能調(diào)用C，BASIC語言程序。支持ActiveX技術(shù)，可以直接使用VB，VC生成的控件，可以在控件和程序之間交換數(shù)據(jù)。</p><p>　　6、支持TCP/IP協(xié)議，可以通過INTERNET調(diào)用遠(yuǎn)程機(jī)上的LabVIEW程序。使用LabVIEW的VI Server可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。</p><p>　　2.2.3 LabVIEW的模板</p><p>　　

56、在虛擬儀器的開發(fā)過程中，設(shè)計者主要用到LabVIEW提供的三個模板進(jìn)行程序開發(fā)。這三個模板是：工具模板（tool palette），控制模板（controls palette）和功能模板（function palette）。</p><p><b>　　1、工具模板</b></p><p>　　工具模板提供了用于操作、編輯前面板和流程圖上對象的各種工具，若想使用某操作

57、工具，只需用鼠標(biāo)點擊該工具即可。工具模板如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 LabVIEW工具模板</p><p><b>　　2、控制模板</b></p><p>　　控制模板提供了用于虛擬儀器前面板設(shè)計的各種控件。虛擬儀器的前面板(軟面板)是通過軟件實現(xiàn)的，也就是LabVIEW將傳統(tǒng)儀器的物理面板(硬面板)上的各種旋鈕、開關(guān)、顯

58、示屏等所有可能涉及到的操作部件，都做成外形相似的“控件”，分類存放在控制面板上，設(shè)計者在設(shè)計虛擬儀器前面板時，只需根據(jù)需要選擇合適的“控件”，并放置在前面板的相應(yīng)位置即可。</p><p><b>　　3、功能模板</b></p><p>　　功能模板是創(chuàng)建程序框圖的工具，只是在程序框圖作為當(dāng)前頁面顯示時才出現(xiàn)。該模板上的每一個頂層圖標(biāo)都表示一個子模板。通過這些功能子

59、模板可以找到創(chuàng)建程序所需的程序框圖工具，比如運(yùn)算符號、各種類型的常數(shù)等，通過連線把在前面板中創(chuàng)建的對象連成一個完整的程序流程。LabVIEW將傳統(tǒng)儀器上的各種測試功能、信號分析、文件操作、I/O接口設(shè)備驅(qū)動做成可供直接調(diào)用的庫函數(shù)。并將各個庫函數(shù)做成圖標(biāo)的形式存放在相應(yīng)功能的子模板上，設(shè)計者在設(shè)計流程圖時，只需根據(jù)欲實現(xiàn)的功能與操作，從子模板上選擇相應(yīng)的“圖標(biāo)”,并放在流程圖編輯窗口中相應(yīng)的位置上即可。</p><p

60、><b>　　3虛擬示波器的設(shè)計</b></p><p>　　數(shù)字示波器是科研和實驗室中經(jīng)常使用的一種通用臺式儀器，用于各類簡單信號、復(fù)雜信號、單次信號和周期信號波形的測量、記錄、存儲、分析。目前這類儀器加工復(fù)雜、價格昂貴。用虛擬儀器技術(shù)只需配置必要的通用數(shù)據(jù)采集硬件，應(yīng)用圖形化編程語言LabVIEW的虛擬編程環(huán)境，采用模塊化設(shè)計方法，可以實現(xiàn)虛擬示波器。</p><

61、;p>　　3.1虛擬示波器的實現(xiàn)方案</p><p>　　虛擬示波器是由信號調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡組成的外部采集系統(tǒng)和軟件構(gòu)成的分析處理系統(tǒng)組成。被測信號送到信號調(diào)理電路，進(jìn)行隔離、放大、濾波整流后送數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，最后由控制軟件對測試信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，完成波形顯示，參數(shù)測量、頻譜分析等功能。虛擬示波器的結(jié)構(gòu)框圖如圖5.1所示</p><p>　　圖3.1虛擬示波器的結(jié)構(gòu)框圖&

62、lt;/p><p>　　3.2虛擬示波器的硬件體系</p><p><b>　　3.2.1硬件組成</b></p><p>　　硬件部分主要包括傳感器、信號調(diào)理電路及數(shù)據(jù)采集卡。而傳感器和信號調(diào)理電路針對不同的測試對象有不同的選擇和設(shè)計。數(shù)據(jù)采集是硬件部分的核心，主要完成數(shù)據(jù)采集的控制，數(shù)據(jù)的讀取及數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。它的性能直接影響數(shù)據(jù)采集的速度和精度。

63、另外，LabVIEW可對NI公司的數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行驅(qū)動和配置，可充分利用采集卡的性能。</p><p>　　3.2.2數(shù)據(jù)采集卡</p><p>　　數(shù)據(jù)采集模塊采用NI公司的數(shù)據(jù)采集卡PCI—6024E，它支持DMA方式和雙緩沖區(qū)模式，保證了實時信號不間斷采集與存儲。這種數(shù)據(jù)采集卡支持單極性和雙極性模擬信號輸入，采樣速率可達(dá)200kb/s，信號輸入范圍分別為-5—+5V和-10—+l0V。

64、提供16路單端/8路差動模擬輸入通道、2路獨(dú)立的D/A輸出通道、8位24線的,TTL型數(shù)字I/O，2個24位20MHz的定時計數(shù)器，4個模擬輸入范圍等多種功能。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集卡通過多路開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換新片和數(shù)據(jù)緩存的幾個部件將多通道的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并貯存在其緩存中，而計算機(jī)通過LabVIEW中的數(shù)據(jù)采集VI對數(shù)據(jù)采集卡中的兒個部件的運(yùn)作進(jìn)行控制，數(shù)據(jù)采集卡和計算機(jī)之間通過計算機(jī)總線含通信，

65、交換數(shù)據(jù)和控制信息。一個多通道波形數(shù)據(jù)采集的過程一般包括以下幾個步驟：</p><p>　　1、數(shù)據(jù)采集卡有關(guān)的采樣參數(shù)（頻率、次數(shù)、通道、數(shù)據(jù)緩存的大?。?。</p><p>　　2、采樣開始，多路開關(guān)對采樣通道進(jìn)行一次掃描，每個通道采樣一個點。</p><p><b>　　3、A/D轉(zhuǎn)換。</b></p><p>　　

66、4、數(shù)字信號存到數(shù)據(jù)緩存。</p><p>　　5、重復(fù)2-4，直到采集到了所需的采樣次數(shù)，全部數(shù)據(jù)順序存儲到緩存中。</p><p>　　6、從數(shù)據(jù)采集卡的緩存中讀取數(shù)據(jù)到計算機(jī)的內(nèi)存中。</p><p>　　4虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)</p><p>　　虛擬電子信息類的實驗教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)包含函數(shù)發(fā)生器、信號濾波器和信號調(diào)理電路等虛擬儀器

67、，才能滿足電子信息類實驗教學(xué)的需要。這些儀器的設(shè)計思想和步驟同虛擬示波器，這里直接給出。</p><p>　　4.1虛擬函數(shù)發(fā)生器</p><p>　　函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生測量所需的信號源，其波形有正弦波、方波、三角波、鋸齒波、正負(fù)脈沖、調(diào)幅調(diào)頻和隨機(jī)信號等不同種類，信號的頻率和幅值等參數(shù)可按需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p><p>　　本虛擬函數(shù)發(fā)生器可產(chǎn)生仿真信號，用于測試系統(tǒng)

68、模型分析或信號性質(zhì)研究。具有如下特征：（1）能產(chǎn)生常用信號和任意信號波形。常用信號有正弦波、方波、三角波和鋸齒波；任意信號波形由公式和含噪多諧波形特征值設(shè)定；（2）可設(shè)置波形的頻率、幅度、相位、直流偏移量、占空比等參數(shù)；（3）能儲存和再現(xiàn)波形。</p><p>　　4.1.1虛擬函數(shù)發(fā)生器的功能</p><p>　　LabVIEW將測量中常用的信號函數(shù)做成了可以生成各種仿真信號波形序列的功

69、能模塊，供編程者方便地調(diào)用，除此之外，還可以利用公式波形節(jié)點，生成指定的任意函數(shù)波形。</p><p>　　4.1.2前面板和流程圖</p><p>　　虛擬函數(shù)發(fā)生器前面板如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1虛擬函數(shù)發(fā)生器前面板</p><p>　　該信號源能夠產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和鋸齒波等波形，可方便地對其頻率、幅度、初相位

70、、采樣參數(shù)等進(jìn)行調(diào)節(jié)，生成的波形在圖形顯示控件上形象地顯示出來，對方波可進(jìn)行占空比的調(diào)節(jié)。圖4.2為虛擬函數(shù)發(fā)生器流程圖</p><p>　　圖4.2虛擬函數(shù)發(fā)生器框圖程序</p><p>　　在這種由計算機(jī)直接產(chǎn)生信號的數(shù)字系統(tǒng)中，注意信號頻率與采樣頻率之間的關(guān)系必須滿足采樣定理，即采樣頻率大于2倍的最高信號頻率。在奎耐斯特以下的頻率可以被正常采樣，而高于奎耐斯特的頻率將出現(xiàn)頻率混疊。在

71、采用傳統(tǒng)授課模式時，對于數(shù)字系統(tǒng)所特有的這種頻率混疊現(xiàn)象，學(xué)生感到抽象，理解困難，而現(xiàn)在只需簡單的調(diào)節(jié)虛擬函數(shù)發(fā)生器的信號頻率參數(shù)和采樣頻率，即可顯現(xiàn)。這種教學(xué)效果是純理論教學(xué)難以達(dá)到的。利用軟件生成的各種虛擬信號可對虛擬儀器的后續(xù)軟件處理部分進(jìn)行調(diào)試和功能檢驗，還可以設(shè)計各種虛擬儀器，實現(xiàn)各種理論分析及功能演示，為形象直觀教學(xué)提供了極大的方便。</p><p>　　4.2虛擬微分器和積分器</p>

72、<p><b>　　4.2.1儀器功能</b></p><p>　　由軟件生成各種典型的輸入信號（如正弦波信號的幅值、頻率、相位），并在面板上顯示信號微分和積分前后的波形。</p><p>　　4.2.2前面板和流程圖</p><p>　　虛擬微分器和積分器前面板和流程圖分別如圖4.3和圖4.4所示</p><p

73、>　　圖4.3虛擬函數(shù)發(fā)生器前面板</p><p>　　圖4.4虛擬函數(shù)發(fā)生器框圖程序</p><p>　　4.3虛擬數(shù)字濾波器</p><p>　　4.3.1虛擬數(shù)字濾波器的功能</p><p>　　數(shù)字濾波器的基本原理是將信號數(shù)字化后，通過一定的算法，應(yīng)用程序濾波功能。與模擬濾波器相比，數(shù)字濾波器具有以下優(yōu)點：可以用軟件編程，穩(wěn)定性

74、高，可預(yù)測，不會因溫度、濕度的變化而影響測量誤差。應(yīng)用LabVIEW軟件的數(shù)據(jù)分析工具包，該包中提供了豐富的信號分析處理相關(guān)程序，包括波形測量、信號調(diào)理、信號監(jiān)測、波形發(fā)生和信號處理等，并提供了多種常用的濾波器，使用時只需輸入相應(yīng)的指標(biāo)參數(shù)即可。濾波器位于Functions模版\Analyze子模板\SignalProcessing子模板\Filters子模板中。</p><p>　　4.3.2前面板和框圖程序&

75、lt;/p><p>　　虛擬數(shù)字濾波器的前面板和框圖程序如圖4.5和4.6所示。</p><p>　　圖4.5虛擬數(shù)字濾波器前面板</p><p>　　圖4.6虛擬數(shù)字濾波器框圖程序</p><p>　　4.4虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)的實現(xiàn)</p><p>　　在虛擬信號頻譜分析儀、虛擬數(shù)字濾波器、虛擬示波器、虛擬函數(shù)發(fā)生器、虛擬

76、積分器和微分器等實驗教學(xué)用虛擬儀器設(shè)計與實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，如果將每一臺儀器作為SubVI集成在虛擬儀器實驗教學(xué)系統(tǒng)用戶界面下，可以方便地進(jìn)行電子信息類實驗的教學(xué)。虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)如圖4.7所示。</p><p>　　圖4.7虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)</p><p><b>　　5結(jié)論</b></p><p>　　數(shù)字信號處理技術(shù)和工程測試技術(shù)是本文理論知識

77、的基礎(chǔ)，而虛擬儀器的基本思想和LabVIEW開發(fā)平臺則是程序開發(fā)設(shè)計過程中有力的工具。如果缺乏基礎(chǔ)性的理論知識，就無法很好地運(yùn)用開發(fā)工具，無法解決在開發(fā)過程中所遇到的問題，也就無法開發(fā)出具有實用價值虛擬儀器；如果缺乏功能強(qiáng)大的開發(fā)平臺，再扎實的理論知識也難以轉(zhuǎn)化為有效的、實用的工具。</p><p>　　該虛擬儀器實驗教學(xué)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計方法，設(shè)計并實現(xiàn)了虛擬信號頻譜分析儀、虛擬濾波器、虛擬示波器、虛擬函數(shù)發(fā)生

78、器、虛擬積分器和微分器等實驗教學(xué)用虛擬儀器，并將每一臺儀器作為SubVI集成在虛擬儀器實驗教學(xué)系統(tǒng)用戶界面下，使用者可以很方便地利用這些儀器進(jìn)行電路基礎(chǔ)、電子技術(shù)基礎(chǔ)、信號與系統(tǒng)、自動控制理論等專業(yè)基礎(chǔ)課程的實驗教學(xué)。</p><p>　　虛擬儀器實驗教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)對改善和提高理工科實驗教學(xué)質(zhì)量是有所補(bǔ)益的。更重要的是，由于該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，而且LabVIEW提供了極其強(qiáng)大的功能函數(shù)庫（Functions P

79、alette），學(xué)生在使用本系統(tǒng)，熟悉LabVIEW開發(fā)平臺后，可以充分發(fā)揮發(fā)揮其想象力和創(chuàng)造性，調(diào)用Functions Palett中的函數(shù)替代本系統(tǒng)中的部分函數(shù)或模塊開發(fā)出許多新的虛擬儀器。學(xué)生在完成新儀器開發(fā)學(xué)習(xí)到許多新知識的同時完成實驗內(nèi)容，將理論與實踐完美結(jié)合，使其具有成功感，提高其學(xué)習(xí)實驗課程的興趣。作者認(rèn)為虛擬儀器引入實驗教學(xué)必將翻開實驗教學(xué)新的一頁。</p><p>　　由于時間的關(guān)系，LabVI

80、EW所具有的強(qiáng)大功能還有許多是作者未曾開發(fā)和加以很好利用。在課題研究和撰寫論文過程中，本人遇到了一系列困難，主要有從哪得到LabVIEW開發(fā)環(huán)境，誰提供數(shù)據(jù)采集卡或幫助實測檢驗虛擬儀器，如何進(jìn)行流程圖的優(yōu)化，以及很多開發(fā)技術(shù)方面的難題，在老師的指導(dǎo)和同事的幫助下，以上困難都得到了克服，最終完成了課題研究。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>

81、　　[1]黃小紅，胡正濤，丘海明.探討虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的關(guān)系[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2000.</p><p>　　[2]陳衛(wèi)東，陳列尊.虛擬儀器及技術(shù)在學(xué)校教育中的運(yùn)用前景。</p><p>　　http：//www.eduienet.com/tecform/tecpaper/xnyqjjsz.htm</p><p>　　[3]虞惠華，俞承芳.虛擬儀器(VI)

82、一計算機(jī)在儀器領(lǐng)域的中的應(yīng)用[J].半導(dǎo)體技術(shù)，1997, </p><p>　　[4]賈功賢，劉成康.基于PC的虛擬儀器的發(fā)展趨勢[J].電子技術(shù)應(yīng)用，1999。</p><p>　　[5]蔣德清，李雄.虛擬儀器技術(shù)在測控系統(tǒng)中的發(fā)展趨向[J].成都紡織高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2000.</p><p>　　[6]劉君華，賈惠芹等編著.虛擬儀器圖形化編程語言LabVIE

83、W.西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2001.8</p><p>　　[7]李貴山.PC I局部總線及其應(yīng)用[M]。西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2003.2</p><p>　　[8]刀何瑛，宋利，張偉等.基于LabVIEW的數(shù)采卡(DAQ)驅(qū)動程序設(shè)計[J].電子測量與儀表，2000.37 (4): 35-37</p><p>　　[9]李驚.虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)VI

84、SA的研究[M].測控技術(shù)，2000.9</p><p>　　[10]張健，基于LabVIEIY虛擬儀器實驗教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002, No.5:12--25</p><p>　　[11]陳大龐.NI虛擬儀器技術(shù)緊隨時代，不斷創(chuàng)新[0L]. http://www.mct.com.cn</p><p>　　[12]李明利.虛擬模擬電子線路

85、實驗的研究與實現(xiàn)[0L ].p13 -24</p><p>　　[13]丁玉美，高西全編著.數(shù)字信號處理[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2001</p><p>　　[14]徐天成，錢冬寧，張勝付編著.信號與系統(tǒng)[M).哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社，2000</p><p>　　[15]趙柏樹.數(shù)字式頻率特性測試儀的設(shè)計[0L]. </p>&