基于multisim与labview模拟电路虚拟实验平台设计

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1、基于Multisim与LabVIEW模拟电路虚拟实验平台设计摘要：随着电子技术的迅猛发展以及相应的课程教学内容的不断更新，传统教学中的实验仪器日益暴露出一些缺点和不足，如果运用LabVIEW虚拟仪器图形化编程平台和Multisim电路仿真软件，则可以在电子计算机上开发并建立虚拟仪器。本次设计将重点对线性模拟电子线路的直流分析、交流分析、瞬态分析等的实现作相关研究，最终实现《模拟电子电路》实验课的教学目标。关键词：LabVIEW；虚拟仪器；模拟电子电路；Multisim；虚拟实验室中图分类号：TP391.9文献标志码：B文章编号：1673-8

2、454(2014)02-0066-04一、引言在中国这个正在迅速发展的社会中，由于经济水平的不断提高和科学技术的全面发展，进入高校的高素质高质量人才日益增加。全国的高校人数随着高等教育的普及正飞速上涨。随着近些年来互联网的高速发展和国家教学技术的更新，以及高等教育的改革，在高校理论教学的创新和加强的同时，实验教学也受到相当关注。实验教学尤其是在高等工科教育中起着关键的实践教学意义，只有通过理论和实践的结合，才能够培养学生的实际动手能力，深入了解理论原理，这样就更好地掌握课程基础和应用。［1］这对于提高学生实践操作能力至关重要。目前，各类高校

3、都存在着先进理论知识和实验方案与落后的实验器材和传统实验仪器不匹配的矛盾。而学生的大基数和仪器的紧缺也使得实验教学出现了相当大的缺陷。这使得中国实验教育落后于发达国家，严重制约着实验教学的发:和学生实践能力的提升近年来，在国家的大力支持下，高校为满足培养高素质人才的需求，实验教学也在不断加强，最主要的就是引进新型远程教育媒体、设计原理和新型程序设计软件来加强实验的可操作性和利用性。“虚拟实验室(virtuallab)”的概念就是由美国弗吉尼亚大学的教授威廉•沃尔夫于1989年率先提出的，它与一般的真实实验室类似，都提供了相关设备和器材供学生

4、自己动手配置、连接、调节和使用。同时，教师也可以利用虚拟器材库中的器材自由的搭建任意可操作的实验或实验案例，使得学生和教师只要存在电子计算机和相关软件就可以进行相应的实验教学，这是虚拟实验室有别于一般实验教学课件的重要属性。随着教学仪器的发展和高校新时期实验教学所面临的新要求，将虚拟仪器引入实验教学将成为高等学校未来教学科研的重要方法和手段。本设计就着力于制作一种可以替代传统实验室的基于电子软件的虚拟实验平台，通过构建虚拟实验平台使得学生能够经过简单的学习可以接近真实的还原传统实验操作和学习。二、实验平台的设计思路在模拟电子电路实验平台设计

5、过程中，由于其中的一些电路设计存在相关计算性的问题，所以本平台采用两种仿真软件同时进行设计和运用。［2］首先是LabVIEW的运用，由于LabVIEW的图形化设计能够很清晰地提供简单的界面和实验平台，使得LabVIEW可以在这里作为学生交互式界面的主体，学生可以在LabVIEW的前面板上设计并且组装模拟电子电路实验所需要的自定义控件并且进行仿真。其次，通过Multisim可以方便地对模拟电路进行全方面的仿真，［3］其中的主要元件和电路都由软件自带，而且仿真真实性非常高，操作简单易懂，本实验平台主要用Multisim进行对电路的主体设计和计算

6、，并且作为主体设计的比对，更好的对实验结果和设计结果进行分析。通过两种软件的结合，得出正确的实验结果。三、实验平台的开发环境美国NI公司的LabVIEW是世界工程界著名的虚拟仪器开发环境，设计中所采用的LabVIEW2012是一种基于图形编程语言的功能强大的开发平台，它类似于C语言和VB等编程语言开发，但是LabVIEW和其他的计算机编程语言的明显区别是：其他汇编语言基本上是采用文本类型的的语言生成代码，而LabVIEW使用的则是图形化的G语言程序编程，由此产生的程序类型和代码是以耳熟能详的框图形式呈现的。LabVIEW是利用其数据流向来辨

7、别程序的执行方向，这个主要体现在程序框图中的不同节点间的数据流向。LabVIEW自身设计会提供多种与传统仪器（如示波器、万用表等）相似的控件模型供用户来方便的使用创建主要界面。在软件中用户界面统称为前面板。通过其中的图标和连线可以对前面板上的主体对象进行操作和控制。采用LabVIEW设计开发出的虚拟仪器，具有强大的数据运算和处理功能，而且仪器界面也可以做得非常逼真和美观。虚拟仪器能够进行实时的分析处理，并生动、直观地显示出数据、波形、图像和分析处理的结果，如学生对结果不满意，可以修改电路或调整电路参数，很快就能得到新的结果，使用非常方便。M

8、ultisim软件也是由美国NI公司上世纪末研发并且出世的以Windows为蓝本的仿真工具，其主要功能是用于板间模电、数电电路板的设计和开发，主要包括了电路原理形键入、电路硬件描