基于LabVIEW的虚拟实验教学系统的设计与研究毕业设计

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1、基于LabVIEW的虚拟电子信息类实验教学系统的设计与研究-21-摘要传统仪器下的高校实验教学，己严重滞后于信息时代和工程实际的需要。滞后的实验设备无法满足现代测试技术所需要的速度快、实时性好、具有良好人机界面的要求:难以实现功能扩展和资源共享。虚拟仪器是在计算机为核心的硬件平台上，通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有地融为一体，利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析、处理，形成既有传统仪器的基本功能，又有特殊功能的新型仪器。运用虚拟仪器代替传统仪器，不但能满足电子信息类实验教学的需要，大大提高设备利用率实现资源共享，降低实验室建设成本，用户还可以根据自己需要定义仪器的新功能。

2、虚拟仪器设计及实现的核心是软件的开发。本文采用模块化的设计思想，描述了基于LabVIEW开发平台设计虚拟示波器的过程，给出了虚拟信号频谱分析仪、虚拟滤波器、虚拟信号发生器、虑拟积分器和微分器等实验教学用虚拟仪器的一前面板图和程序流程图。这些虚拟仪器组成的系统，可用一于电路基础、电子技术基础、信号与系统、自动控制理论等电子信息类课程的实验教学。本文比较分析了当前流行的虚拟仪器体系结构和开发环境。叙述了虚拟仪器设计过程的方法和体会，对虚拟仪器的开发有一定的参考价值。关键词:LabVIEW，虚拟仪器，开发平台，实验教学系统-21-目录基于LabVIEW的虚拟电子信息类实验教学系统的设计与研究-

3、1-目录-2-1序言-3-1.1实验教学设备存在的问题-3-1.2虚拟仪器的基本概念、构成及其特点-3-1.3虚拟仪器在实验教学中的运用-5-1.3.1虚拟仪器技术在仪器设备使用实验教学中的运用-5-1.3.2虚拟仪器技术与Interent技术结合在远程教育中的运用-5-2虚拟仪器及LabVIEW-6-2.1虚拟仪器概述-6-2.1.1虚拟仪器的硬件体系-6-2.1.2虚拟仪器的软件体系构成-8-2.1.3虚拟仪器系统的整体设计-8-2.2虚拟仪器开发平台LabVIEW-9-2.2.1LabVIEW概述-9-2.2.2LabVIEW的特点-9-2.2.3LabVIEW的模板-10-3虚拟

4、示波器的设计-12-3.1虚拟示波器的实现方案-12-3.2虚拟示波器的硬件体系-12-3.2.1硬件组成-12-3.2.2数据采集卡-12-4虚拟实验教学系统的设计与实现-14-4.1虚拟函数发生器-14-4.1.1虚拟函数发生器的功能-14-4.1.2前面板和流程图-14-4.2虚拟微分器和积分器-15-4.2.1仪器功能-15-4.2.2前面板和流程图-15-4.3虚拟数字滤波器-16-4.3.1虚拟数字滤波器的功能-16-4.3.2前面板和框图程序-17-4.4虚拟实验教学系统的实现-17-5结论-19-参考文献-20--21-1序言电子信息类的专业课程有两大特点，一是比较抽象，

5、如信号与系统、数字信号处理、高频电子电路、通信原理、模拟和数字电子技术等课程，需要通过实验环节来帮助学生理解：有的则必须通过学生的实践才能掌握，如EDA,FPGA,DSP技术、网络技术、软件编程等课程，实验环节在电子信息实验教学中占有非常重要的地位，是提高学生动手能力、培养创造能力和综合素质的一个有效的手段。很多学科都是以实验课程为基础的，缺少了实验的支持，学科的教学和科研活动就无法进行。学生只有通过足够的验证型实验和一定数量的综合设计型实验才能加深理解和掌握所学的理论知识和应用技术，也只有通过实验，才一能将理论与实践很好地结合起来。二是电了信息技术作为新的支柱产业，发展非常迅速，技术更

6、新快，导致高校的课程特别是实验课程往往落后于技术的进步，无法满足实验教学的需要。且国内高校传统的实验设备在实验教学中暴露出的无实验模拟功能、辅助实验教学功能等种种弊端。与时俱进地开发出虚拟仪器实验教学系统进行实验教学，达到培养学生的动手能力和创新意识的目标。1.1实验教学设备存在的问题目前国内高校电子信息类实验大多采用各门课程的实验箱和传统仪器搭建起来的实验平台，传统仪器和实验箱是功能固定且单一，通常只能作一些演示性和验证性实验，无法实现功能扩展和资源共享。电子信息类教学实验常用仪器仪表为:函数发生器、示波器、万用表及各种专用实验设备等。上述实验设备在实验教学中暴露出的主要弊端有：1、功

7、能弱。如无实验模拟功能、辅助实验教学功能，以及普通示波器无暂态信号、过渡过程的存储、重现功能。2、适用面窄。上述实验设备难以用于诸如单片机原理与接口技术、传感器、自控系统等课程的实验、实习教学。3、维护、使用、管理复杂。同一实验室往往集有多种类、多规格、多型号的传统实验设备，易损件备用量大，操作使用方法各异，难以采用统一的管理标准和规程。4、无实验模拟功能，导致实验过程费时多、元器件损耗大。1.2虚拟仪器的基本概念、构成及其特点传统