基亏虚拟仪器的电子实验室的研究

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第２５卷第６期
Ｖ０１．２５
电子设计工程
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｓｉｇｎＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ
２０１７年３月
Ｍａｒ．２０１７
Ｎｏ．６
基亏虚拟仪器的电子实验室的研究
张雪侠，付安英，商莹
（陕西国际商贸学院陕西西安７１２０４６）
摘要：本课题是基于虚拟仪器的电子实验室的研究，通过对传统电子实验室的现状和问题用到电子实验室的设计中，解决电子实验室存在的问题。文中对虚拟实验室的整体设计结构进行了分析．其组成包括基本硬件电路和软件程序编写的面板。硬件电路的核心部分
（ＳｈａａｎｘｉＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＢｕｓｉｎｅｓｓｃ０
，Ｘｉ＂ａｎ７１２０４６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｂａｓｅｄｏｎｖｉｒｔｕａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｌａｂｏｒａｔｏｒｙｒｅｓｅａｒｃｈ，ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｌａｂｏｒａｔｏｙｒａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｖｉｒｔｕａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｌａｂｏｒａｔｏｙ，ｓｒｏｌｖｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｌａｂｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｌａｂｏｒａｔｏｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｂａｓｉｃｈａｒｄｗａｒｅｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｐｒｏｇｒａｍｗｉｔｒｔｅｎｉｎｔｈｅｐａｎｅ１．Ｔｈｅｃｏｒｅｐａｔｒｏｆｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｄａｔａｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ｔｈｒｏｕｇｈＰＣＩｂｕｓｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｔｏａｃｈｉｅｖｅａｖａｉｒｅｔｙｏｆｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔｓ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｓｔｕｄｅｎｔｓｃａｎｄｅｓｉｇｎａｎｄａｎａｌｙｚｅｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｔｕｄｅｎｔｓｐｒａｃｔｉｃａｌａｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｉｔｕｒａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ；ｖｉｒｔｕａｌｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｌａｂｏｒａｔｏｙ；ｒｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓ；ｖｉｔｕｒａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
是数据信号的处理和数据采集的设计，通过ＰＣＩ总线实现与计算机的连接，实现各种电路的设计和
仿真．以及电子测量中的相关实验。同时学生可以通过虚拟环境进行自主设计电路，进行综合电路的设计和分析．提高学生的实践动手能力。关键词：虚拟仪器；虚拟电子实验室；电路设计和分析；虚拟环境中图分类号：ＴＮ９９文献标识码：Ａ文章编号：１６７４ — ６２３６（２０１７）０６ — ０１７０ — ０３
Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｌａｂｏｒａｔｏｒｙｂａｓｅｄｏｎｖｉｒｔｕａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ
ＺＨＡＮＧＸｕｅ — ｘｉａ，ＦＵＡｎ — ｙｉｎｇ，ＳＨＡＮＧＹｉｎｇ

虚拟仪器在电子技术实验中的应用

摘要：于虚拟仪器技术特点，文以ＬｂＥ作为开发平台，建了实验室虚拟仪器系统，应用于实验教学中。该系统不但功能多样、基本ａＶＩＷ构并
测量准确，且图形界面好、作简单，服了传统电子技术课程实验教学中存在的不足。对改善实验条件、低实验成本、提高课堂教学和而操克降对
第３３卷
第１期
电气电子教学学报Ｊ０ＵＲＮＡＬｏＦＥＥＥ
Ｖｏ．３ＮＯ１Ｉ３．
２１０１年２月
Ｆｅ．Ｏｂ２１１
虚拟仪器在电子技术实验中的应用
闫晓梅，文华高
（原科技大学电子信息工程学院，山西太原００２）太３０４
ＡｂｔａｔＢａｅｏｎｔｅｈａａｃｅｆｔｉｔａｉｓｒｍｅｅｈｎｏｓｒｃ：ｓｈｃｒｔｒｏｈｅｖｒｕｌｎｔｕｎｔｔｃｏｌｇｙ，ａｖｒｕｌｎｔｕｅｔｓｓｅｉｔａｉｓｒｍｎｙｔｍｗｈｉｈｃ
Ｋｅｗｏｄｓｅｅｔｏｃｅｐｅｉｅａｏｓｙｒ：ｌｃｒｎｉｘｒｍｎｔｌｃｕｒｅ；ｖｒｕｌｉｓｒｍｅ；ＬａｉｔａｎｔｕｎｔｂＶＩＥＷ
传统的电子技术课程实验教学存在许多问题，如：教育资金不足， ① 造成实验仪器、备严重短缺；设 ②传统仪器和实验箱的功能固定，扩展性差；无法 ③ 兼顾综合课程设计、毕业设计、生电子科技制作等学

虚拟仪器在实验教学中的应用与研究

由于电子、计算机和网络技术的发展及其在测量仪器上的应用,产生了新的测试理论和方法,仪器的结构和特性也冲破了原有的传统观念,产生了新一代的虚拟仪器(V I ,Vi r t ual I nst r um ent )。

为改革实验教学方法、更新实验教学内容、提高实验教学水平,把虚拟仪器引入实验教学已经成为一种趋势。

1虚拟仪器的与传统仪器的区别虚拟仪器是指通过应用程序将计算机与功能硬件(完成信号提取、转换和调理的专用硬件)结合起来,从而把计算机的强大运算、存储和通信能力与功能硬件的测量和转换能力融为一体,形成一种多功能、高精度、可灵活组合并带有通信功能的测试技术平台。

虚拟仪器与传统仪器的最大区别在于,传统仪器功能单一,并由制造厂定义,因此系统封闭、功能固定、扩展性低,由于信息量少,因此一般都是人工读数,手工生成测试报告。

而虚拟仪器则相反,它的功能完全可由用户自己编程加以定义和组态,并形成适合用户需要的专用测试系统。

此外,它还可以实现多媒体操作符指令、时间标记和测量注释、测量关联和趋势分析等多种功能,最重要的是它可以实现可编程全自动测试和结果自动分析等功能。

在性能价格比方面虚拟仪器也具有优势。

虚拟仪器可以广泛应用于工程测量、物矿勘探、生物医学、振动分析和诊断等科研和工程领域。

目前,在过程工业中大量使用的计算机监控系统等也可以认为是虚拟仪器。

2虚拟仪器的系统组成2.1虚拟仪器的硬件系统虚拟仪器一般由计算机、功能硬件模块和应用软件三大功能部件组成,它们之间通过标准总线进行数据交换,虚拟仪器的构成如图1所示。

2.2虚拟仪器的软件系统软件是虚拟仪器的核心,目前软件的开发平台主要几种:美国国家仪器公司(N I )的La b V I EW 、La b W i ndow s /CVI 和HP 公司的VE E 等。

虚拟仪器在完全符合国际上流行的“硬件软件化”的发展趋势,因而也被称作“软件仪器”。

La b VI EW 是一种编译型图形化编程软件,它把复杂、繁琐的语言编程简化为用菜单或图标提示的方法进行图形功能的选择,然后用线条把功能图连接起来即可完成编程工作。

实验报告虚拟仪器

实验报告虚拟仪器实验报告：虚拟仪器引言：虚拟仪器是指利用计算机技术和虚拟现实技术，模拟实际仪器的功能和操作界面的一种工具。

它能够在实验室环境中模拟各种实验场景，并提供实时数据采集和分析功能，使科学研究和教学更加便捷和高效。

本文将对虚拟仪器的发展历程、应用领域以及优缺点进行探讨。

发展历程：虚拟仪器的发展始于上世纪八十年代，当时计算机技术的迅猛发展为虚拟仪器的出现提供了技术基础。

最早的虚拟仪器是通过软件模拟实验仪器的功能，但由于计算机性能的限制，其在数据采集和实时控制方面存在一定的局限性。

随着计算机硬件和软件技术的不断进步，虚拟仪器逐渐发展成为一种集成了硬件和软件的综合系统，能够实现更加复杂的实验操作和数据处理。

应用领域：虚拟仪器在科学研究和教学中具有广泛的应用。

在科学研究方面，虚拟仪器能够模拟各种实验场景，帮助科学家进行实验设计和数据分析，加快科研进程。

在教学方面，虚拟仪器能够提供真实的实验环境，使学生能够在虚拟实验室中进行实际操作，提高实验技能和科学素养。

此外，虚拟仪器还可以用于产品研发、质量控制等领域，提高工作效率和产品质量。

优点：虚拟仪器相比传统实验仪器具有以下优点：1. 节约成本：虚拟仪器不需要实际的仪器设备，只需要计算机和相关软件，大大降低了实验成本。

2. 灵活性：虚拟仪器可以根据实验需求进行灵活调整和扩展，满足不同实验要求。

3. 安全性：虚拟仪器操作在计算机环境下进行，不会对实验人员的安全造成威胁。

4. 数据分析：虚拟仪器能够实时采集和分析数据，提供更加准确和全面的实验结果。

缺点：虚拟仪器也存在一些缺点：1. 真实性：虚拟仪器虽然能够模拟实验场景，但仍然无法完全替代真实实验，某些实验现象可能无法完全模拟。

2. 操作技能：虚拟仪器的操作相对简单，可能无法培养学生的实际操作技能。

3. 硬件依赖：虚拟仪器的运行需要计算机硬件的支持，对计算机性能有一定要求。

结论：虚拟仪器作为一种新兴的实验工具，具有广泛的应用前景。

虚拟仪器在电子实验教学中的运用探讨

法和操作要点，为实际使用传统的电子实验仪器设备打下较好的
基础。
Hale Waihona Puke 第四，将虚拟仪器技术和计算机模拟仿真技术通过数据交换共享结合起来建成虚拟仿真电子实验室，对一些规律进行仿真实验，能够代替部分实际电子实验项目供学生进行学习。第五，使用虚拟仪器不但可以节约大量电子仪器设备的经费投入，而且能够提高教学的质量与效率。电子实验教学既具有较深的理论性，又具有很强的实践性。随着科学技术的高速发展，电子技术以其日新月异的发展速度处于科学技术的领先地位。因此电子实验教学重点是以动手能力为本，对学生综合能力的培养放在首位。但长期以来，把电子实验设备和电子实验教学方法的落后在很大程度上制约了电子实验教学质量的提高，利用虚拟仪器来完善传统仪器在电子实验教学中的作用可以达到一种不可比拟的优越性。
参考文献：【张爱平．ｂＥ入门与虚拟仪器（技术专业）Ｍ】１】ＬＶＩＷａ电子【．电子工
业出版社，０４０．２０，５
子实验操作，随之而来的问题如下：师的工作量很大。②教 ①教师很难一对一对学生进行指导。③实验仪器设备成本高，实验过程中容易造成仪器设备损坏，仪表精确度下降。④传统实验仪器过时陈旧，且易于出现故障、误差较大，无法正常进行实验、影响教学效果。⑤安全问题。⑥ 由于传统仪器功能局限性及落后、老
职业院校以培养双证制度复合型技能人才为方向。高职高专教育的实践教学，以培养学生的技术应用能力和智力技能为目的，实践教学在教学计划中占有４％比例，０培养模式、知识——实验——仿真——实践。电子类的专业基础课有两大特征：比较抽象， ① 模拟电子电路和数字电子电路课程，要通过实验环节来帮助学生理解课需

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