基于LABVIEW的虚拟电子信息实验教学研究

２０１１年筇１３期　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　Ｏ本刊莆稿Ｏ　科技信息　

基于ＬａｂＶＩＥＷ的虚拟《微机原理与　

接口技术》实验的构建与研究　

魏芸　

（甘肃政法学院计算机科学学院甘肃兰州　７３００７０）　

【摘要】近年来，随着高校教育体制的不断改革，扩大招生等方案的实施，给高校带来了软件和硬件等各方面不足的多种问题　尤其是在　

高校开设的许多课程中都是非　ｇ－重视实验课的．然而面临各类实验器件过于陈旧、易损坏又难以维修、经费等各种问题阻碍了实验课程的发展　

建设我们更不能忽视的一个问题就是对于高校实验课程中实验设备的及时补充与更新．针对这些问题．本文提出了基于ＬａｂＶＩＥＷ的虚拟微　

机原理与接口技术实验教学系统，学生通过计算机利用相关虚拟仪器采完成实验课程．虚拟实验不仅可以降低教育成本．而且可以提高学生的　

动手和创新能力　

【关键制】虚拟实验：实验仪器：开发环境　

０引言　设计　

时，离校的各类实验煤程基水上郁用专什ｊ实验箱、汁算机及传　

统仪器，ＩｌＩ于专用实验箱和传统仪器的用途专一日功能固定．一般只　

能作一一些演示性和验证性的实验、高校汁算机＿々、ｌ　必修课程《微机原　

理　接ＬＪ技术》就是一门关于软硬件丰Ｈ结合的课程，通过实验学生可　

以进一步加深对微型计算机的硬件结构系统．掌握微型计算机控制指　

令、程序没汁办法及对符种可编程接ＬＪ芯片的应用和理解…　小义在研　

究构业虚拟实验所需开发技术的基础上．以最基小的常用接口　片的　

编程应用为突破Ｌ１．以图形化编程　寿ｌａｂＶＩＥＷ为＿于段．研究如何建　

立＝一个虚拟微机原理与接ｕ技术的实验教学系统环境．仿真常用接［＿ｌ　

心Ｈ－，１ｔ‘，他学生在虚拟的实验平台』　选择所需芯片．没汁实验电路、编程　

运行，ｆ：显示运行结果　．虚拟实验为学生实验提供了实践和创新的机　

会．弥补了传统仪器的不足，瀣拟实验系统作为一种新　的文验教学　

÷炎＝）　尽管不能完全取代传统实验．ｆｕ是它具有比传统实验更为灵活　

总第１　１３期第３期　２０１２年９月　高　校　实　验　室　工　作研　究　ＧＡＯＸＩＡＯ　ＳＨＩＹＡＮＳＨＩ　ＧＯＮＧＺＵＯ　ＹＡＮＪＩＵ　ＳｅｒｉａｌＮＯ．１１３，ＮＯ．３　Ｓｅｐｔ．２０１２　基于ＬａｂＶＩＥＷ的高频电路虚拟实验室的构建　李贵明，顾明亮，黄　智，戴新宇　（江苏师范大学物理与电子工程学院，江苏徐州２２１１１６）　摘　要：传统的实验方式和手段由于受实验室硬件条件的限制很难满足像调制解调之类概念抽象的实验　教学要求，也很难做到将实验教学引入到课堂。本文首先简要介绍了当前高频电路实验教学的现状，并针　对目前实验室的具体情况，分析了研究虚拟实验室的必要性及意义。结合虚拟现实技术和ＬａｂＶＩＥＷ软件　特点，提出一种基于ＬａｂＶＩＥＷ构建虚拟实验室的方案，通过实例分析，验证该方案的可行性，并在实际　运行中该系统取得了良好的教学效果。该系统具有界面友好，维护简单等优点。　关键词：ＬａｂＶＩＥＷ；高频电路；虚拟实验室　大学实验教学在高等教育中起着及其重要的作用，　它是大学教学活动的重要实践环节，对促进学生更好地　理解理论知识，加深对理论的理解和掌握，同时能锻炼　学生的动手能力，更好地培养学生分析问题、解决问题　的能力。因此，进一步加强实验室建设，不断改革实验　教学是十分必要的。传统的实验是基于实验室的物理环　境来进行的，由于受实验场地、实验条件、实验经费、　实验时间等限制，难以保证效果　’　。近年来，随着计　算机科学和微电子技术的迅速发展和普及，产生了一种　新的测试理论和方法——虚拟仪器（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，　ＶＩ）。虚拟仪器的出现打破了人们对仪器的传统观念，　在测试系统和仪器设计中用户可以尽量用软件代替硬　件，而无需购买大量的、昂贵的实验仪器设备　。　高频电路是电子信息工程、通信工程等专业一门重　要的专业课，但是高频电路的抽象性使得该课程处于难　教、难学的境地。为了改变这一现象，充分发挥虚拟仪　器的优势，开发一套基于虚拟仪器的信号与系统实验测　试平台，不但满足高频电路实验教学需要，而且可以培　养学生的创新精神，提高学生的工程素质。　１　虚拟实验室及ＬａｂＶＩＥＷ简介　１．１　虚拟实验室的概念与特点　所谓“虚拟实验室”（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）是指由计　算机技术，网络技术，计算机仿真技术，虚拟现实等技　术生成的一类适于进行虚拟实验的实验系统、虚拟仪器　通过编程模拟真实仪器，在计算机中再现真实仪器的外　观及主要性能。其中虚拟仪器是虚拟实验室的核心。虚　●基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１０４００５３）；国家自　然科学资助基金（４０３７４０５４）。　●作者简介：李贵明（１９８０一），男，讲师，现从事电路设计、　故障诊断、计算机仿真等研究。　●收稿日期：２０１２—０２—２０　拟仪器（Ｖｉｒｔｕｒａｌ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，ＶＩ）是在以计算机为核心　的硬件平台上，通过配置Ｉ—Ｏ接口设备，将采集到的　信号送到计算机，利用计算机的显示器来模拟传统仪器　的控制面板，完成对信号的分析、处理、存储、打印、　显示等功能，是当今计算机辅助测试（ＣＡＴ）领域的一　项重要技术。虚拟仪器强调了“软件即仪器”这个概　念。　与传统实验室相比，虚拟实验室具有独特的优点：　①能充分利用计算机现有资源，实验不消耗器材，可复　用性、重新配置性强；②实验速度快，效率高，容易开　展各种设计性实验；③容易实现技术更新，创新实验形　式；④自动化、智能化程度高，易于扩展实验规模、实　验功能完善；⑤功能全，灵活、方便，便于网络化、虚　拟化教学。虚拟实验室具有的透明性、资源共享性、互　动操作性、用户自主性、扩展性以及安全性等特点，是　传统实验室无法比拟的。这些优点在实践教学中产生了　不可忽视的作用，能够弥补传统实验室的不足。　１．２　ＬａｂＶＩＥＷ简介　ＬａｂＶＩＥＷ是美国国家仪器公司（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｓｔｒｕ—　ｍｅｎｔ，ＮＩ）推出的一门图形化编程语言，同时也是著名　的虚拟仪器开发平台，它担当了“软件即仪器”这一　虚拟仪器关键理念中的主角。ＬａｂＶＩＥＷ广泛应用于数据　采集与控制、信号处理以及数据表达等方面，它提供了　一种全新的编程方法，即对软件对象“虚拟仪器　（ＶＩ）”进行图形化的组合操作。使用ＬａｂＶＩＥＷ开发平　台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为ＶＩ。ＶＩ包括　三个部分：程序前面板、框图程序和图标／连接器。程　序前面板用于设置输入控制数值和观察输出量，模拟真　实仪表的面板。每一个程序前面板都对应着一段框图程　序。框图程序用ＬａｂＶＩＥＷ图形编程语言编写，可以把　它理解成传统程序的源代码。图标／连接器是子ＶＩ被其　它ＶＩ调用的接口。ＬａｂＶＩＥＷ具有以下几个主要特点：　

虚拟仪器试验报告

实验报告：虚拟仪器在实验中的应用

一、引言：

虚拟仪器是指利用计算机技术和虚拟现实技术来模拟和替代传统仪器的一种技术手段，它能够实现对实验的模拟、仿真和控制。虚拟仪器的应用已经越来越广泛，例如电路实验、物理实验、化学实验等领域。本实验将通过使用虚拟仪器来进行电路实验，以验证虚拟仪器在实验中的应用效果。

二、实验目的：

1.了解虚拟仪器的原理和应用；

2.掌握使用虚拟仪器进行电路实验的方法；

3.验证虚拟仪器在电路实验中的应用效果。

三、实验仪器与材料：

1. 虚拟仪器软件：LabVIEW；

2.计算机；

3.电路实验板；

4.各种电路元件：电阻、电容、开关等。

四、实验步骤：

1. 安装并打开LabVIEW软件；

2. 根据实验要求，在LabVIEW中导入电路图； 3.连接电路实验板并正确连接电路元件；

4. 使用LabVIEW中的仪器控制模块，设置电流、电压等参数；

5.执行电路实验，记录实验结果。

五、实验结果与分析：

在使用虚拟仪器进行电路实验的过程中，我们可以实时监测电流、电压、功率等参数，并且可以通过LabVIEW软件进行实时分析和数据处理。这使得实验结果更加直观、准确，并且可以轻松获得实验数据的变化趋势。

在本次实验中，我们设计了一个简单的电路，通过测量电阻上的电压和电流，来验证欧姆定律。实验结果显示，电压和电流成正比，符合欧姆定律的要求。

虚拟仪器的应用还存在一些优势和挑战。首先，虚拟仪器能够减少实验成本，省去了购买昂贵仪器的费用。其次，虚拟仪器的使用更加方便灵活，可以实时调整参数和观察实验结果。同时，虚拟仪器还可以进行实时模拟和仿真，对实验结果进行预测和分析。

然而，虚拟仪器也存在一些挑战。例如，虚拟仪器的准确性和稳定性需要得到保证；同时，对于一些需要进行物理操作的实验，虚拟仪器可能无法完全取代传统仪器。

六、结论：

本实验通过使用虚拟仪器进行电路实验，验证了虚拟仪器在实验中的应用效果。虚拟仪器能够提高实验的准确性和效率，并且能够实时分析和处理实验结果。进一步研究和开发虚拟仪器技术，有助于推动实验教学的创新和进步。 2.张宪国.(2024).虚拟仪器在计算机应用技术教学中的应用与研究.教育信息化研究,1,17-19.。

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基于LabVIEW的网络虚拟实验室设计

作者：张 明,姜峥嵘

来源：《现代电子技术》2010年第16期

摘 要:实验在普通高等教育中占有非常重要的地位。为了使实验的设计分析过程得以在计算机上轻松、准确、快捷地完成,提出了以虚拟测试系统的数学模型为基础,采用LabVIEW应用程序开发环境对本地仪器进行控制,并通过GPIB接口将可程控仪器连接到计算机上。在Web服务器端和LabVIEW应用程序之间,采用双客户端/服务器结构实现它们之间的通信,实现了通过Intemet进行实验仪器操作的模拟和测量。关键词:虚拟实验室; 网络化实验室; LabVIEW;

GPIB

中图分类号文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2010)16-0178-03

Design of Network Virtual Laboratory Based on LabVIEW

ZHANG Ming1, JIANG Zheng-rong2

(1. Daqing Petroleum University, Daqing 163318, China; 2. Institute of Storage and

Transportation Sales Company, Daqing 163001, China)

Abstract: Experiment plays a very important part in ragular higher education. Based on the

mathematical model of the virtual test system, LabVIEW application development environment is

adopted to control the local instrument to make the design and analysis process of experiment easy,