虚拟仪器课程设计任务

虚拟仪器技术课程设计任务书一、设计目的1．培养学生综合运用虚拟仪器技术相关知识解决实际问题的能力。

2．培养学生正确的设计思想、严谨的工作作风及处理工程技术问题的独立工作能力。

3．让学生熟练掌握LabVIEW软件平台及其程序设计方法。

4．学习写技术文件的方法。

二、仪器设备1、信号发生器2、PCI－6023数据采集卡3、LabVIEW 7.0 Express软件4、PC机三、设计内容利用LabVIEW 7.0 Express软件及相应的虚拟仪器硬件平台开发一个简易的虚拟数字示波器，要求该示波器具有数据采集、信号显示、数据存贮及回放等功能。

四、设计说明书要求1．阐明设计思想并画出硬件接口设计图。

2．编写LabVIEW应用程序。

3．系统总调试。

4．存在问题和改进设想。

设计 虚拟数字示波器一、电子示波器的工作原理电子示波器的核心部件是阴极射线示波管(CRT)。

示波管主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。

电子枪产生电子束，经聚焦后高速打在荧光屏上，使得相应的部位产生荧光，偏转系统形成的电场，控制电子束打在荧光屏上的位置。

涂有磷光物质的荧光屏就像画图的纸，电子枪产生的电子束就像是一支画笔，垂直偏转和水平偏转系统就像握笔的手，在荧光屏上真实、直观地描绘出一幅幅生动的波形图。

电子示波器的工作原理如图1所示。

图 1 电子示波器工作原理在不加任何偏转电压的情况下，电子枪产生的电子束将打在圆形荧光屏的中央位置，形成一个聚焦的光点。

在X 轴偏转板X1、X2上施加电压时，水平电场将使光点在水平方向左、右运动；在Y 轴偏转板Y1、Y2上施加电压时，垂直电场将使光点在垂直方向上、下运动；如果X 轴偏转板和Y 轴偏转板上同时施加电压，则光点沿X 方向和Y 方向合成运动的方向偏转，如图1-1(b)所示，光点显示的最终位置和X 、Y 方向的电场力大小有关，即z =。

如，设sin y m u U t ω=，cos x m u U t ω=，示波管X 方向和Y 方向的偏转灵敏度分别为S x 和S y ，假设S x =S y =1，则m z U ==，这说明光点运动的轨迹是半径为Um 的圆，以上的分析即为电子示波器的作为X-Y 显示仪使用个工作原理。

虚拟仪器技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解虚拟仪器技术的基本概念、原理及其在工程领域的应用。

2. 掌握虚拟仪器软件（如LabVIEW）的基本操作和编程方法。

3. 学会使用虚拟仪器进行数据采集、处理、分析及展示。

技能目标：1. 能够运用虚拟仪器技术设计简单的测试系统，完成信号的采集与处理。

2. 培养学生动手实践能力，提高他们运用虚拟仪器解决实际问题的能力。

3. 培养学生团队协作和沟通能力，能够就虚拟仪器技术进行学术交流。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对虚拟仪器技术的兴趣，激发他们学习自然科学和工程技术知识的热情。

2. 培养学生严谨的科学态度，养成良好的实验操作习惯。

3. 增强学生的创新意识，鼓励他们勇于探索、实践，培养他们面对挑战的信心。

课程性质：本课程为高二年级工程技术类选修课程，旨在通过虚拟仪器技术教学，使学生掌握基本工程实践能力。

学生特点：高二年级学生对工程技术有一定的基础，具备基本的物理知识和实验技能，但对虚拟仪器技术了解较少。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，引导他们主动参与教学活动，实现课程目标。

通过本课程的学习，使学生能够将虚拟仪器技术应用于实际工程项目中，提高他们解决实际问题的能力。

后续教学设计和评估将围绕具体的学习成果展开，确保学生达到预期目标。

二、教学内容本课程教学内容依据课程目标，结合教材《虚拟仪器技术》进行选择和组织，主要包括以下几部分：1. 虚拟仪器技术概述- 了解虚拟仪器的定义、发展历程及应用领域。

- 分析虚拟仪器与传统仪器的区别和优势。

2. 虚拟仪器软件LabVIEW基础- 学习LabVIEW软件的安装、界面及基本操作。

- 掌握LabVIEW编程的基本概念，如数据类型、结构、函数和子VI。

3. 数据采集与处理- 学习数据采集卡的基本原理和使用方法。

- 掌握信号处理技术，如滤波、波形分析等。

4. 虚拟仪器应用实例- 分析典型虚拟仪器应用案例，如温度监测、振动测试等。

基于虚拟仪器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解虚拟仪器的概念、原理及其在工程测试中的应用。

2. 学生能够掌握虚拟仪器软件LabVIEW的基本操作与编程方法。

3. 学生能够运用虚拟仪器进行数据采集、处理与分析。

技能目标：1. 学生能够独立设计简单的虚拟仪器系统，完成特定测试任务。

2. 学生能够运用LabVIEW软件编写程序，实现数据的实时显示、存储与处理。

3. 学生能够运用虚拟仪器解决实际问题，提高实验与创新能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习虚拟仪器课程，培养对现代测试技术与仪器的兴趣，增强学习热情。

2. 学生在学习过程中，培养团队合作意识，学会与他人分享与交流。

3. 学生能够认识到虚拟仪器在工程领域的广泛应用，增强对未来职业发展的信心。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论与实际操作，培养学生运用虚拟仪器解决实际问题的能力。

学生特点：学生具备一定的物理、电子基础知识，对计算机编程有一定了解，但对虚拟仪器及其应用尚不熟悉。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高学生的实践操作能力。

在教学过程中，注重培养学生的创新意识与团队协作精神。

通过课程学习，使学生能够掌握虚拟仪器的基本知识，具备实际应用能力。

二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 虚拟仪器基本原理- 虚拟仪器的定义、分类及其发展历程。

- 虚拟仪器的基本构成、工作原理及其与传统仪器的区别。

2. LabVIEW软件操作与编程- LabVIEW软件的安装与界面认识。

- 基本编程元素：节点、线、结构、函数等。

- 数据类型、数据结构及其在LabVIEW中的应用。

- 简单的程序编写、调试与优化。

3. 虚拟仪器应用实例- 数据采集、处理与分析的基本方法。

- 常见虚拟仪器系统设计案例分析。

- 结合实际项目，进行虚拟仪器设计、编程与调试。

教学安排与进度：第一周：虚拟仪器基本原理学习。

基于虚拟仪器的课程设计一、教学目标本课程旨在通过虚拟仪器技术，让学生掌握必要的知识技能，培养其创新思维和实验能力。

知识目标要求学生理解并掌握虚拟仪器的原理及其在工程测量中的应用。

技能目标着重于培养学生运用虚拟仪器进行实验设计和数据分析的能力。

情感态度价值观目标则致力于培养学生对现代科技的好奇心，增强其对科学探究的热情，并培养其团队协作和自主学习的精神。

二、教学内容本课程的教学内容围绕虚拟仪器的核心概念和实际应用展开。

首先介绍虚拟仪器的理论基础，包括信号处理、数据采集等。

接着深入到虚拟仪器的具体操作，如使用软件进行仪器设计和模拟。

然后通过案例分析，使学生了解虚拟仪器在工程领域的应用。

最后，安排实验环节，让学生亲自动手操作，深化对虚拟仪器的理解和掌握。

三、教学方法为提高学生的学习兴趣和参与度，本课程将采用多种教学方法结合的方式。

包括讲授法以传授理论知识，讨论法以促进学生之间的交流和思考，案例分析法以提供实际应用场景，以及实验法以增强学生的实践技能。

通过互动式教学，鼓励学生提问和解答问题，培养其独立思考和解决问题的能力。

四、教学资源为确保课程质量和学生学习体验，将精心选择和准备各类教学资源。

主要教材将结合理论讲解和案例分析，辅助以多媒体资料如视频演示和实验操作指导。

此外，将配备必要的实验设备，如计算机、虚拟仪器软件平台等，以便学生能够进行实际操作和模拟实验。

这些资源的整合将有效支持课程内容的传授和教学方法的实施。

五、教学评估本课程的评估体系将全面客观地评价学生的学习成果。

平时表现将占评估总分的30%，包括课堂参与度、小组讨论表现等。

作业将占40%，主要考察学生对课程内容的理解和应用。

期末考试将占30%，用以检验学生对课程知识的掌握。

考试内容将涵盖理论知识和实验技能，形式包括选择题、解答题和实验报告等。

评估标准将事先明确告知学生，以确保评估的公正性和透明性。

六、教学安排本课程的教学安排将分为两个学期，每周两节课，总共24课时。

昆工虚拟仪器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解虚拟仪器的概念、原理及其在工程测试中的应用。

2. 学生掌握虚拟仪器软件LabVIEW的基本操作与编程方法。

3. 学生能运用虚拟仪器进行数据采集、处理与分析。

技能目标：1. 学生具备使用虚拟仪器构建简单测试系统并进行实验的能力。

2. 学生能运用LabVIEW软件设计简单的数据采集与处理程序。

3. 学生通过实际操作，提高解决实际工程问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对工程测试技术的兴趣，增强对科学研究的热情。

2. 学生树立正确的工程观念，认识到虚拟仪器在现代工程技术中的重要作用。

3. 学生在团队协作中，培养沟通、合作能力，增强集体荣誉感。

课程性质：本课程为实践性课程，结合理论教学与实际操作，注重培养学生的动手能力与实际应用能力。

学生特点：学生具备一定的电子技术、计算机编程基础，对新技术、新方法有较高的兴趣。

教学要求：教师需结合实际案例，引导学生掌握虚拟仪器的原理与应用，注重培养学生的实践操作能力和团队协作精神。

通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面均取得具体的学习成果。

二、教学内容1. 虚拟仪器概述- 虚拟仪器的定义、特点与发展趋势- 虚拟仪器与传统仪器的对比2. LabVIEW软件基础- LabVIEW软件的安装与界面认识- LabVIEW编程基本操作与数据类型- 常用VI（虚拟仪器）的使用方法3. 数据采集与处理- 数据采集卡的基本原理与选型- 数据采集程序设计- 数据处理与分析方法4. 虚拟仪器应用案例- 简单信号发生器的设计与实现- 温度监测系统的构建与调试- 振动信号采集与分析5. 综合实践项目- 设计并实现一个简易的虚拟仪器测试系统- 项目分工与协作- 项目汇报与评价教学内容安排与进度：第一周：虚拟仪器概述、LabVIEW软件安装与界面认识第二周：LabVIEW编程基本操作与数据类型第三周：数据采集卡原理与选型、简单信号发生器设计与实现第四周：温度监测系统构建与调试第五周：振动信号采集与分析第六周：综合实践项目设计与实施第七周：项目汇报与评价教学内容依据教材章节进行组织，确保学生能够循序渐进地掌握虚拟仪器相关知识和技能。

12级《虚拟仪器》课程设计任务书课程设计题目：虚拟仪器时间：7周——12周一、设计题目及任务学生可根据喜好和兴趣，从以下题目中选择一题或经老师同意的其它题目进行设计。

1．虚拟相位差计（1人）（135、136）●设计一个双路正弦波发生器，其频率和相位差可调；●采用过零法、FFT频谱分析法和相关法设计一个相位计；●仿真分析不同方法的优缺点及各自实用条件；●分析信号幅值、噪声幅值、采样点数等值的变化对测量结果的影响。

分两种情况测量：●不经过数据采集的仿真；●经过数据采集。

（132）2．通用串口调试工具设计（1人）（135、136）按以下界面或自己设计一个通用串口调试工具。

要求能设置COM口、波特率、数据位、校验位、停止位等。

3.虚拟频谱仪（1人）（135、136）●设计一个信号发生器，分别产生正弦波、方波、三角波信号；●设计频谱分析仪，对正弦波、方波、三角波信号进行频谱分析；●产生叠加谐波，并分析叠加谐波的周期信号的频谱分析。

●非周期信号的频谱分析。

分两种情况测量：●不经过数据采集的仿真；●经过数据采集。

（132）4．网络化虚拟仪器设计（1人）（135、136）●建立一个虚拟波形发生器或其它虚拟仪器面板；●采用B/S模式实现仪器的网络化控制。

●采用C/S模式实现仪器的网络化控制，可采用DataSocket或TCP/IP方式。

5．基于声卡的虚拟仪器设计（1人）（135、136）●可测试信号、频谱；●可回放记录数据的图形，回放速度可调；●产生多种信号，频率幅值可调。

6．通用虚拟滤波器设计（1人）（135、136）●建立一个虚拟波形发生器，要求信号频率连续可调；●设计通用滤波器，能进行高通、低通、带通及带阻滤波；●分析各种数字滤波器频率响应特性，及各种数字滤波器性能比较。

7．Apple Watch仿真设计（1人）（135、136）设计Apple Watch界面，显示时间；●设计连接天气、航班信息、播放音乐、测量心跳、计步、闹钟等功能键，及相关子界面及功能程序设计。

关于虚拟仪器的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解虚拟仪器的概念、功能及在工程测量中的应用。

2. 学生能够掌握虚拟仪器软件的基本操作流程和使用方法。

3. 学生能够描述至少三种常见虚拟仪器的原理及使用场景。

技能目标：1. 学生能够独立操作虚拟仪器软件，进行基础的数据采集与分析。

2. 学生能够运用虚拟仪器解决简单的实际测量问题，如信号处理、波形分析等。

3. 学生通过小组合作，设计并实施一个简单的虚拟仪器应用方案。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学研究的兴趣，特别是在工程测量和虚拟仪器领域的探索热情。

2. 学生在学习过程中形成合作意识，培养团队精神和解决问题的积极态度。

3. 学生能够认识到虚拟仪器在现代社会中的重要作用，理解科技发展对生活的影响。

课程性质：本课程为实践性与理论性相结合的课程，旨在通过虚拟仪器的学习，提高学生的动手能力和实际问题解决能力。

学生特点：考虑到学生处于高年级，已具备一定的物理知识和实验操作技能，能够较快地掌握虚拟仪器原理和操作。

教学要求：教师需采用讲授与实操相结合的教学方式，注重引导学生主动探索，鼓励学生将理论知识应用于实践操作中，并通过小组合作培养学生的团队协作能力。

通过具体的学习成果评估，确保学生达到课程目标。

二、教学内容1. 虚拟仪器概述- 定义与分类- 发展历程- 应用领域2. 虚拟仪器原理- 数据采集与处理- 信号分析与显示- 常用算法介绍3. 虚拟仪器软件- LabVIEW软件安装与界面认识- 基本操作与编程- 实例分析与实操演练4. 常见虚拟仪器介绍- 数字示波器- 频谱分析仪- 数据记录仪5. 虚拟仪器应用案例- 简单电路信号测量- 声音信号处理- 小组项目：设计并实施一个虚拟仪器应用方案教学内容安排与进度：第一周：虚拟仪器概述第二周：虚拟仪器原理第三周：LabVIEW软件安装与基本操作第四周：常见虚拟仪器介绍第五周：虚拟仪器应用案例及小组项目实施本教学内容依据课程目标，紧密结合教材相关章节，注重理论与实践相结合，使学生能够系统地掌握虚拟仪器相关知识。

虚拟仪器技术》课程设计一、教学目标本课程的学习目标主要包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。

知识目标要求学生掌握虚拟仪器技术的基本概念、原理和应用；技能目标要求学生能够运用虚拟仪器技术进行实验设计和数据分析；情感态度价值观目标要求学生培养创新意识、团队合作精神和对科学技术的热爱。

通过本课程的学习，学生将能够：1.描述虚拟仪器技术的基本概念和原理。

2.解释虚拟仪器技术在实际应用中的优势和局限。

3.运用虚拟仪器技术进行实验设计和数据分析。

4.展示创新意识、团队合作精神和对科学技术的热爱。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括虚拟仪器技术的基本概念、原理和应用。

教学大纲将按照以下顺序进行安排和进度：1.虚拟仪器技术的基本概念：介绍虚拟仪器技术的定义、特点和分类。

2.虚拟仪器技术的原理：讲解虚拟仪器技术的工作原理和相关技术。

3.虚拟仪器技术的应用：介绍虚拟仪器技术在各个领域的应用案例。

教材将为学生提供理论知识的学习，同时配合实验设备进行实践操作，以加深学生对虚拟仪器技术的理解和掌握。

三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法相结合的方式。

包括：1.讲授法：教师讲解虚拟仪器技术的基本概念、原理和应用。

2.讨论法：学生分组讨论虚拟仪器技术的实际应用案例，分享心得体会。

3.案例分析法：分析具体案例，让学生了解虚拟仪器技术在不同领域的应用。

4.实验法：学生亲自动手进行实验操作，培养实际操作能力和数据分析能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：提供理论知识的学习，为学生打下扎实的理论基础。

2.参考书：为学生提供更多的学习资料和扩展知识。

3.多媒体资料：通过视频、动画等形式，生动展示虚拟仪器技术的工作原理和应用案例。

4.实验设备：为学生提供实际操作的机会，培养实际操作能力和数据分析能力。

五、教学评估为了全面、客观、公正地评估学生的学习成果，本课程将采用多种评估方式。

一．课程设计题目与任务书1. 设计题目：基于PCI6024_E的虚拟示波器2. 课程设计任务及要求1〕波形来自外来的信号发生器；2〕通过PCI6024采集此信号〔波形采集〕；3〕主界面要求为一个典型的示波器界面，各个调节按钮的功能应该均具备；4〕要求显示波形的特征量； 5〕存储并回放波形。

二．课程设计仪器设备1. 实验用PC机一台；2. 函数信号发生器一台；3. NI公司生产的PCI6024-E数据采集卡及配套设备。

三．设计过程1. 前言美国国家仪器公司NI〔National Intrument〕提出的虚拟测量仪器〔VI〕概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了“软件即是仪器”的先河。

“软件即是仪器”这是NI公司提出的虚拟仪器理念的核心思想。

从这一思想出发，基于电脑或工作站、软件和I/O部件来构建虚拟仪器。

I/O部件可以是独立仪器、模块化仪器、数据采集板〔DAQ〕或传感器。

NI所拥有的虚拟仪器产品包括软件产品〔如LabVIEW〕、GPIB产品、数据采集产品、信号处理产品、图像采集产品、DP产品和V某I控制产品等。

该设计内容基于LabVIEW开发平台，应用美国NI公司的PCI-6024采集卡设计书通道数字存储虚拟示波器。

PCI-6024数据采集卡主要性能指标参数为:它集12位A/D转换器、12位D/A转换器、16路中端接地的模拟输入通道、8位并行TTL输入输出线及两路24位定时器与计数器为一体，支持DMA方式和双缓冲区模式，保证了实时信号不间断采集与存储。

在双极性时，输入电汪范围选择有1 00 m V 、1V、10V、20V四种，，它的最高采样率为200kbit/，主要完成数据采集功能。

使用采集卡PCI-6024基于PC机实现的'虚拟示波器，能够实现对外部低频信号的测量，而内置的虚拟信号发生器可产生正弦波、锯齿波。

本设计共分以下几大模块：外部数据采集模块，内部简单的函数发生器，简单的数据分析模块，数据的存储与回放及显示模块，以下就各个模块展开论述。

虚拟仪器课程设计任务书一、课程设计目的虚拟仪器技术是电子科学与技术专业学生的专业课程，是一门实践性很强的课程，仅在理论上学习无法达到教学目的。

通过本课程的学习，应能使学生系统地了解虚拟仪器的原理及开发技术，巩固在理论教学中学到的电子测量技术的理论知识和实验技能，掌握LabVIEW 集成开发环境的使用，掌握运用LabVIEW编写应用程序的步骤和方法，加深对硬件原理的理解，提高软件编程、调试能力，提高解决实际问题的能力，并能够完成一些简单的虚拟仪器的设计，为以后的工作打下良好的基础。

二、课程设计要求学生应学习和掌握虚拟仪器设计的基本概念和基本方法，学会应用图形化语言进行编程和设计。

通过课程设计，掌握虚拟仪器系统软件开发工具，掌握虚拟仪器的性能,属性，虚拟仪器的图形编程方法，学会设计过程，如题目分析，电路组成，程序设计等，达到培养设计能力的目标。

课程设计前，学生应根据指导教师布置的课程设计内容及要求，在指导教师的辅导下，完成设计、安装、调试电路；编写、调试程序，成功后，记录测试数据，分析结果并在一周12正文34凡发现抄袭，抄袭者与被抄袭者皆以零分计入本课程设计成绩。

凡发现报告或源程序雷同，涉及的全部人员皆以零分计入本课程设计成绩。

三、课程设计题目选题说明：按照自愿组合的原则，每4人一组，按照班级名单顺序选择题目。

如不愿意做安排好的题目，同学之间可以换题目，但要征得指导老师的同意。

课题一：声音信号采集与分析主要功能：（1）使用声卡作为数据采集卡，能以波形化，直观化方式显示声音信号。

（2）能对声音信号的频率，幅度和频谱等进行分析。

要求：界面友好，易于操作。

实现最基本的功能课题二：虚拟频率计主要功能：（1）使用数据采集卡的输入端口，测量外界信号的频率。

要求：界面友好，易于操作。

实现最基本的功能课题三：基于声卡的信号发生器主要功能：（1）使用声卡作为数据采集卡。

（2）输出的信号波形包括正弦波，三角波，方波等。