毕业设计（论文）-基于虚拟仪器的实验仿真系统的设计.doc

毕业设计报告（论文） 报告（论文）题目： 基于虚拟仪器的实验 仿真系统的设计 作者所在系部： 电子工程系 作者所在专业： 电子信息工程 作者所在班级： B08213 作 者 姓 名 ： 作 者 学 号 ： 指导教师姓名： 完 成 时 间 ： 2012 年 6 月 15 日 北华航天工业学院教务处制 北华航天工业学院北华航天工业学院 毕业设计（论文）任务书（理工类）毕业设计（论文）任务书（理工类） 学生姓名： 刘晓青 专 业： 电子信息工程 班 级： B08213 学 号：20084021345 指导教师： 孙薇 职 称： 助教 完成时间： 2012.6.15 毕业设计（论文）题目： 基于虚拟仪器的实验仿真系统的设计 纵向课题（ ）理论研究（ ） 教师科研 课 题 横向课题（ ）应用研究（ ） 教师自拟课题（）应用设计（） 题目来源 学生自拟课题（ ） 题目类型 其 他（ ） 注：请直 接在所属 项目括号 内打“” 总体设计要求及技术要点： 本设计要求使用软件 LABVIEW 编写相应软件程序，设计一套功能丰富，应用灵 活的实验仿真系统。 工作环境及技术条件： 计算机一台，LABVIEW 软件，有关的技术手册。 工作内容及最终成果： 1 使用软件 LABVIEW 编写相应软件程序，仿真模拟多个电子实验。 2 完成设计说明书。 时间进度安排： 1、第七学期第 6 周第 15 周，查阅资料，完成开题报告、文献综述、外文文献翻译； 2、第七学期第 16 周第 17 周，开题报告审阅、答辩； 3、第八学期第 1 周第 4 周，研究系统的内容要求，确定仿真实验的科目； 4、第八学期第 5 周第 7 周，分析仿真实验的科目要求，选定各科目实验项目； 5、第八学期第 8 周第 14 周，对各子实验项目进行设计,进行程序框图的编制，完 成实验仿真系统； 6、第八学期第 15 周第 17 周，做出使用说明书，完成毕业设计论文。 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任意见： 教研室主任签字： 年 月 日 北华航天工业学院 本科生毕业设计（论文）原创性及知识产权声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 基于虚拟仪器的实验仿真系统的设 计 是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作取得的成果。除文中已经注明引用的内容 外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本设计 （论文）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业设计 （论文）引起的法律结果完全由本人承担。 本毕业设计（论文）成果归北华航天工业学院所有。本人遵循北华航天工业学院有关 毕业设计（论文）的相关规定，提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本。本人同意北华航 天工业学院有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；可 以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以营利为目的的前提下，可以公 布非涉密毕业设计（论文）的部分或全部内容。 特此声明 毕业设计（论文）作者： 指导教师： 年 月 日 年 月 日 北华航天工业学院毕业论文 II 摘 要 利用计算机与 labview 软件平台，设计了电子类课程的综合虚拟实验仿真系统，该虚 拟实验系统可以用于课程的实验教学，使学生提高对数字电路，模拟电路，电路分析， 信号与系统的认识。该虚拟实验系统利用虚拟仪器技术充分利用计算机资源，将虚拟仪 器用于实验教学，一方面降低成本，另一方面生动直观的实验操作也将提高教学水平。 关键词 虚拟仪器 实验仿真 LABVIEW 北华航天工业学院毕业论文 III Abstract Here is a design of a integrated system,hardware by computer ,software by labview ,for electronics courses experiments simulation,which could be used in teaching experiments,im- proving students understanding in numeric circuits and sigals,as well as the processing of si- gnals. It takes full advantage of virtual instruments technique applying in teaching experime- nts.On one hand, reduced the cost; on the other, dramatic and intuitionistic experiments ope- ration will improve the level of teaching. Keyword virtual instrument simulation of experiment Labview 北华航天工业学院毕业论文 4 目 录 第 1 章 绪论.5 1.1 课题背景及国内外研究概况.5 1.2 虚拟仪器的优势及其在现代实验中的应用.5 第 2 章 LABVIEW 程序设计 .7 2.2 虚拟仪器概述.7 2.2 LabVIEW 的编程简介 .7 2.2.1 LabVIEW 应用程序的构成 .8 2.2.2 LabVIEW 的操作模板 .9 2.2.3 LABVIEW 程序调试 .11 2.2.4 子 VI 的建立 .12 第 3 章 实验仿真系统的设计.14 3.1 系统简介.14 3.2 数字电路模块.15 3.2.1 虚拟仪器中的数字电子技术 .15 3.2.2 数字电路模块设计 .17 3.3 模拟电路模块.18 3.4 电路分析模块.20 3.5 信号与系统模块.22 第 4 章 结论.24 致 谢.26 参考文献.27 北华航天工业学院毕业论文 5 基于虚拟仪器的实验仿真系统 第 1 章 绪论 1.1 课题背景及国内外研究概况 随着低成本高性能的计算机资源普及运用，数字化仪器平台逐渐取代传统电子仪器 已成为一种趋势。我国理工科学校的教学、科研需要大量的测量分析仪器设备，特别是 电子类实验教学，每种仪器都必须配置多套，而且有些仪器设备价格十分昂贵。因此购 置仪器设备的巨大投入经费，一般学校难以承受，造成仪器设备缺乏和过时陈旧等现象， 严重影响教学科研效果。另外，由于传统电子学实验室教学模式存在的弊端，造成实验 室设备利用率低，实验信息管理混乱，实验教师工作繁杂，最终不仅仅浪费了学校大量 的人力物力，而且学生还不能真正地掌握实验，培养过关的动手能力（学校实验室仪器 配备不全，一些必要的实验无法展开） 。如果把虚拟仪器运用到实验教学和科研中，不但 可以节约大量仪器设备的经费投入，而且能够提高实验教学和科研的质量与效率。作为 一种以计算机软件为核心的新型仪器系统，虚拟仪器有功能强、测试精度高、测试速度 快、自动化程度高、人机界面优异、灵活性强等优点，通常被认为是第三代自动测试系 统的同义语。由于虚拟仪器的功能和性能已不断提高，如今在许多应用中它已成为传统 仪器的主要替代方式。1 1.2 虚拟仪器的优势及其在现代实验中的应用 实验室是教学、科研的重要基地，实验室的建设也反映了学校的教学体系、学科建 设和管理体制的水平。电子学实验是理工科专业教学的一个重要内容 ,是培养学生电子 技术应用和工程设计能力不可缺少的教学环节。由于其面向的是一个发展迅速的学科， 所以实验室教学方法、手段和水平也要不断改进和提高，以适应学科的发展。 传统电子学实验室教学模式的弊端有： 1.实验室设备利用率低 高校实验室教学设备数量有限 ,特别是一些贵重仪器 ,要做到学生与设备一对一配套 是不现实的。在传统的实验室教学模式中 ,一般会将学生分为若干小组 ,以组为单位作实 验 ,使部分同学难以全部参与和投入 ,没能充分了解和掌握实验全过程。 2.实验信息管理混乱 实验信息 ,特别是实验数据的存储、 分析和查询是电子实验的一个重要内容。在传 统实验教学模式中 ,学生靠手工记录和分析数据。存在的问题是: 第一 ,记录时人为误差较大; 北华航天工业学院毕业论文 6 第二 ,不便于保存、 查询和整理。 3.实验教师工作繁杂 实验报告的评阅 ,典型问题的解答与数据核对 ,包含大量的重复性工作 ,给指导教师 带来很多重复性劳动 ,精力很难集中在实验台上。2 北华航天工业学院毕业论文 7 第 2 章 LABVIEW 程序设计 2.1 虚拟仪器概述 所谓虚拟仪器，就是在以计算机为核心的硬件平台上，配合以相应的输入/输出接口， 具有计算机显示器的虚拟面板，测试功能由测试软件来实现的一种计算机仪器系统。自 美国国家仪器公司(National Instruments，NI) 在 1986 年提出虚拟仪器的概念之后，虚拟 仪器技术便一直成为发达国家自动测控领域的研究热点和应用前沿。目前，最著名的虚 拟仪器系统是 NI 的 LabVIEW，其最广泛的应用领域是测控领域。 虚拟仪器的主要特点有： 尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。 可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。 用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。 虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的研究中涉及 的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛 的计算机语言是美国 NI 公司的 LabVIEW。 虚拟仪器的起源可以追朔到 20 世纪 70 年代，那时计算机测控系统在国防、航天等 领域已经有了相当的发展。PC 机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在 Microsoft 公司的 Windows 诞生之前，NI 公司已经在 Macintosh 计算机上推出了 LabVIEW2.0 以前的版本。对虚拟仪器和 LabVIEW 长期、系统、有效的研究开发使得该 公司成为业界公认的权威。 普通的 PC 有一些不可避免的弱点。用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不 可能太高。目前作为计算机化仪器的一个重要发展方向是制定了 VXI 标准，这是一种插 卡式的仪器。每一种仪器是一个插卡，为了保证仪器的性能，又采用了较多的硬件，但 这些卡式仪器本身都没有面板，其面板仍然用虚拟的方式在计算机屏幕上出现。这些卡 插入标准的 VXI 机箱，再与计算机相连，就组成了一个测试系统。VXI 仪器价格昂贵， 目前又推出了一种较为便宜的 PXI 标准仪器。 虚拟仪器研究的另一个问题是各种标准仪器的互连及与计算机的连接。目前使用较 多的是 IEEE 488 或 GPIB 协议。未来的仪器也应当是网络化的。 2.2 LabVIEW 的编程简介 LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是一种图形化的编程语言，它 广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软 北华航天工业学院毕业论文 8 件。LabVIEW 集成了与满足 GPIB、VXI、RS-232 和 RS-485 协议的硬件及数据采集卡 通讯的全部功能。它还内置了便于应用 TCP/IP、ActiveX 等软件标准的库函数。这是一 个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使 得编程及使用过程都生动有趣。 图形化的程序语言，又称为“”语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代 码，取而代之的是流程图或流程图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉 的术语、图标和概念，因此，LabVIEW 是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建 自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用 它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。 利用 LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的位编译器。像 许多重要的软件一样，LabVIEW 提供了 Windows、UNIX、Linux、Macintosh 的多种版 本。 2.2.1 LabVIEW 应用程序的构成 所有的 LabVIEW 应用程序，即虚拟仪器（VI） ，它包括前面板（front panel） 、流程 图（block diagram）以及图标/连结器(icon/connector)三部分。 1前面板 前面板是图形用户界面，也就是 VI 的虚拟仪器面板，这一界面上有用户输入和显 示输出两类对象，具体表现有开关、旋钮、图形以及其他控制（control）和显示对象 （indicator） 。图 1 所示是一个随机信号发生和显示的简单 VI 是它的前面板，上面有一 个显示对象，以曲线的方式显示了所产生的一系列随机数。还有一个控制对象开关， 可以启动和停止工作。显然，并非简单地画两个控件就可以运行，在前面板后还有一个 控制对象 (输入) 显示对象 (输出) 图 2-1 随机信号发生器的前面 板 北华航天工业学院毕业论文 9 与之配套的流程图。 2流程图 流程图提供 VI 的图形化源程序。在流程图中对 VI 编程，以控制和操纵定义在前面 板上的输入和输出功能。流程图中包括前面板上的控件的连线端子，还有一些前面板上 没有，但编程必须有的东西，例如函数、结构和连线等。我们可以看到流程图中包括了 前面板上的开关和随机数显示器的连线端子，还有一个随机数发生器的函数及程序的循 环结构。随机数发生器通过连线将产生的随机信号送到显示控件，为了使它持续工作下 去，设置了一个 While Loop 循环，由开关控制这一循环的结束。 如果将 VI 与标准仪器相比较，那么前面板上的东西就是仪器面板上的东西，而流 程图上的东西相当于仪器箱内的东西。在许多情况下，使用 VI 可以仿真标准仪器，不 仅在屏幕上出现一个惟妙惟肖的标准仪器面板，而且其功能也与标准仪器相差无几。 3图标/连接器 VI 具有层次化和结构化的特征。一个 VI 可以作为子程序，这里称为子 VI（subVI） ， 被其他 VI 调用。图标与连接器在这里相当于图形化的参数。 2.2.2 LabVIEW 的操作模板 在 LabVIEW 的用户界面上，应特别注意它提供的操作模板，包括工具（Tools）模 板、控制（Controls）模板和函数（Functions）模板。这些模板集中反映了该软件的功能 与特征。 函数：随机 数发生器 结构：循环 与前面板控件对 应的连线端子 与前面板控件对 应的连线端子 图 2-2 随机信号发生器的流程图 北华航天工业学院毕业论文 10 1工具模板（Tools Palette） 该模板提供了各种用于创建、修改和调试 VI 程序的工具。如果该模板没有出现， 则可以在 Windows 菜单下选择 Show Tools Palette 命令以显示该模板。当从模板内选择 了任一种工具后，鼠标箭头就会变成该工具相应的形状。当从 Windows 菜单下选择了 Show Help Window 功能后，把工具模板内选定的任一种工具光标放在流程图程序的子程 序（Sub VI）或图标上，就会显示相应的帮助信息。 2控制模板（Control Palette） 该模板用来给前面板设置各种所需的输出显示对象和输入控制对象。每个图标代表 一类子模板。如果控制模板不显示，可以用 Windows 菜单的 Show Controls Palette 功能 打开它，也可以在前面板的空白处，点击鼠标右键，以弹出控制模板。 3函数模板(Functions Palette) 注：只有打开了流程图程序窗口，才能出现函数模板。 函数模板是创建流程图程序的工具。该模板上的每一个顶层图标都表示一个子模板。 若功能模板不出现，则可以用 Windows 菜单下的 Show Functions Palette 功能打开它，也 可以在流程图程序窗口的空白处点击鼠标右键以弹出函数模板。3 图 2-3 工具模板 图 2-4 控制模板 北华航天工业学院毕业论文 11 2.2.3 LABVIEW 程序调试 1找出语法错误 如果一个 VI 程序存在语法错误，则在面板工具条上的运行按钮会变成一个折断的 箭头，表示程序不能被执行。这时该按钮被称作错误列表。点击它，则 LabVIEW 弹出 错误清单窗口，点击其中任何一个所列出的错误，选用 Find 功能，则出错的对象或端口 就会变成高亮。 2设置执行程序高亮 在 LabVIEW 的工具条上有一个画着灯泡的按钮，这个按钮叫做“高亮执行”按钮 上。点击这个按钮使它变成高亮形式，再点击运行按钮，VI 程序就以较慢的速度运行， 没有被执行的代码灰色显示，执行后的代码高亮显示，并显示数据流线上的数据值。这 样，你就可以根据数据的流动状态跟踪程序的执行。 3断点与单步执行 为了查找程序中的逻辑错误，有时希望流程图程序一个节点一个节点地执行。使用 断点工具可以在程序的某一地点中止程序执行，用探针或者单步方式查看数据。使用断 点工具时，点击你希望设置或者清除断点的地方。断点的显示对于节点或者图框表示为 红框，对于连线表示为红点。当 VI 程序运行到断点被设置处，程序被暂停在将要执行 的节点，以闪烁表示。按下单步执行按钮，闪烁的节点被执行，下一个将要执行的节点 变为闪烁，指示它将被执行。你也可以点击暂停按钮，这样程序将连续执行直到下一个 断点。 图 2-5 函数模板 北华航天工业学院毕业论文 12 4探针 可用探针工具来查看当流程图程序流经某一根连接线时的数据值。从 Tools 工具模 板选择探针工具，再用鼠标左建点击你希望放置探针的连接线。这时显示器上会出现一 个探针显示窗口。该窗口总是被显示在前面板窗口或流程图窗口的上面。在流程图中使 用选择工具或连线工具，在连线上点击鼠标右键，在连线的弹出式菜单中选择“探针” 命令，同样可以为该连线加上一个探针。 2.2.4 子 VI 的建立 子 VI（SubVI）相当于普通编程语言中的子程序，也就是被其他的 VI 调用的 VI。 可以将任何一个定义了图标和联接器的 VI 作为另一个 VI 的子程序。在流程图中打开 FunctionsSelect a VI. ，就可以选择要调用的子 VI 。构造一个子 VI 主要的工作就是 定义它的图标和联接器。 每个 VI 在前面板和流程图窗口的右上角都显示了一个默认的图标。启动图标编辑 器的方法是，用鼠标右键单击面板窗口的右上角的默认图标，在弹出菜单中选择 Edit Icon。 下图显示了图标编辑器的窗口。可以用窗口左边的各种工具设计像素编辑区中的图 标形状。编辑区右侧的一个方框中显示了一个实际大小的图标。图标编辑器的具体使用 细节参阅有关资料。联接器是 VI 数据的输入输出接口。如果用面板控制对象或者显示 对象从子 VI 中输出或者输入数据，那么这些对象都需要在联接器面板中有一个连线端 子。您可以通过选择 VI 的端子数并为每个端子指定对应的前面板对象以定义联接器。 定义联接器的方法是，用鼠标右键单击面板窗口中的图标窗口，在快捷菜单中选择 图 2-6 子 vi 的建立 北华航天工业学院毕业论文 13 Show Connector。 联接器图标会取代面板窗口右上角的图标。LabVIEW 自动选择的端子连接模式是 控制对象的端子位于联接器窗口的左边，显示对象的端子位于联接器窗口右边。选择的 端子数取决于前面板中控制对象和显示对象的个数。 联接器中的各个矩形表示各个端子所在的区域，可以用它们从 VI 中输入或者输出 数据。如果必要，也可以选择另外一种端子连接模式。方法是在图标上单击鼠标右键单 出快捷菜单，选择 Show Connector，再次弹出快捷菜单，选择 Patterns。 北华航天工业学院毕业论文 14 第 3 章 实验仿真系统的设计 3.1 系统简介 实验仿真系统利用软件 LABVIEW 编写相应软件程序，仿真四个电子类专业课的实 验，包括数字电路，模拟电路，电路分析，信号与系统。每个模块以相同的步骤完成设 计，再将实验仿真模块整合到一个平台中，使用时只需点击选择模块按钮，就能调用其 实验模块。这样在实验教学中就可以非常方便地使用和查看各个模块的功能。这就构成 一个虚拟仿真实验平台。主界面前面板如图 3-1 所示。 程序框图如图 3-2 所示。 图 3-1 实验仿真系统主界面 北华航天工业学院毕业论文 15 3.2 数字电路模块 3.2.1 虚拟仪器中的数字电子技术 虚拟仪器 LabVIEW 具有典型的图形化语言风格，其程序的编制过程就是将不同的 图标（VI）进行选择、组合并连线的过程。其不同图标（VI）相当于具有不同功能的 “子程序” ，图标间的连线指定了数据的流向，相当于代码语言的“赋值”语句。在 LabVIEW 的函数选板中，既包含了大量专用的信号处理、信号运算等 VI 图标，也包含 了各种数值运算、逻辑运算的基本 VI 图标。其中的逻辑运算 VI，其图标就是标准的逻 辑运算符号，其中相应的逻辑运算 VI 选板如图。 图 3-2 主界面程序框图 北华航天工业学院毕业论文 16 不难看出，利用这些图标编制的逻辑运算程序（LabVIEW 后面板） ，也就是一个规 范的数字逻辑电路的逻辑图。就信号的输入/输出来说，LabVIEW 亦提供了丰富的输入 控件和输出控件，如各种形式的开关、按钮、指示灯、波形显示器等等，这些“器件” 可直接用简单的拖动方式拖放到相应位置即可使用。如下图所示数值输入控件。 更重要的是，虚拟仪器系统不同于虚拟现实技术或仿真技术，后两者只不过是对现 实系统的一种模拟而已，而虚拟仪器虽称为“虚拟” ，但其实质是一种基于计算机软、硬 件系统作为支撑，通过采用一定的数学模型和算法来完成处理过程的真实仪器系统，一 句话，虚拟仪器系统并非“虚拟”仪器，而是“真实”仪器，它是要完成真实仪器系统 功能的。也就是说，基于虚拟仪器系统进行的相应实验或教学过程，通过配置相关的 A/D 或 DAQ 接口，即成为能完成实际仪器功能的仪器，故基于虚拟仪器进行教学、实 验，比基于虚拟现实技术或仿真技术的教学实验更具有实际意义！ 由于虚拟仪器 LabVIEW 中提供的布尔运算 VI 比较完备，再加上系统本身图形化的 语言风格，完全可以做到将“程序逻辑图实验过程输入输出”等过程的结 合，使过程简单明晰，可以完成数字逻辑电路中几乎所有的实验及演示，如：与非门、 图 3-3 布尔逻辑运算 VI 选板 图 3-4 前面板中的控件图 3-4 前面板中的控件 北华航天工业学院毕业论文 17 译码器等等，而且，具体的实验或演示过程，还可运用 LabVIEW 中程序执行过程的 “高亮度单步执行”模式，充分地观察到信号的动态流程和逻辑电路的运算过程，甚至 可以将某种逻辑运算过程单独开发为专门的用户 VI，形成一独特功能的新型概念的“虚 拟芯片” ，供需要时直接调用。 3.2.2 数字电路模块设计 设计完的数字电路前面板如图 3-5。 数字电路模块程序框图如图 3-6。 图 3-5 数字电路前面板 北华航天工业学院毕业论文 18 如上所述方法，实验系统可添加各其他课程实验。 3.3 模拟电路模块 此模块实验为构造一个多功能信号发生器。可产生如下类型的信号。 正弦波：可设定频率、幅度、偏移量等； 方波：可设定频率、幅度、偏移量等； 锯齿波：可设定频率、幅度、偏移量等； 三角波：可设定频率、幅度、偏移量等； 高斯白噪声：可设定噪声的标准差； 叠加的正弦波（即多个正弦波的叠加）：可设定每个正弦波的频率、幅度、相位等； 自定义公式的波形：自由编写波形表达式，产生任意形式的波形。 模拟电路模块程序前面板如图 3-7 所示。 图 3-6 数字电路程序框图 北华航天工业学院毕业论文 19 模拟电路模块程序框图如图 3-8 所示。 图 3-8 模拟电路程序框图 图 3-7 模拟电路前面板 北华航天工业学院毕业论文 20 3.4 电路分析模块 LabVIEW 中各种强大而灵活的数学分析功能，为电路仿真和计算提供了便利的支持。 如矩阵型数据，复数计算，线性代数函数库。 图 3-10 复数计算 图 3-9 矩阵型数据 图 3-11 线性代数函数 库 北华航天工业学院毕业论文 21 电路分析模块前面板如图 3-12。 电路分析模块程序框图如图 3-13。 3.5 信号与系统模块 LabVIEW 尤其适合数字信号处理，主要优势有：具有良好的图形显示功能，能够以 多样化的方式直观显示各种信号波形；图形化的编程方式，学习门槛较低，易于掌握， 省去了许多烦琐的编程细节；拥有数量众多、功能齐全的各种信号分析与处理 VI，供用 户随意调用；具有良好的扩展性，通过附加工具包扩展，以及与其他平台扩展。 典型数字信号的生成是数字信号处理中首先遇到的问题，准确快捷地产生符合所需 参数的信号波形，是准确进行后续分析和处理的基础。 图 3-12 电路分析前面板 图 3-13 电路分析程序框图 北华航天工业学院毕业论文 22 用 labview 处理数字信号很方便，可制作几乎所有的实验。这里选的是实时幅度谱 分析的实验。 信号与系统模块的前面板如图 3-15。 图 3-14 波形生成 VI 库 北华航天工业学院毕业论文 23 信号与系统模块的前面板如图 3-17。 图 3-16 信号与系统模块的前面板 图 3-17 信号与系统模块的程序框图 北华航天工业学院毕业论文 24 第 4 章 结论 电子技术和教学仪器技术的发展是本文理论知识的基础，而虚拟仪器的基本思想和 LabVIEW 开发平台则是程序开发设计过程中有力的工具。通过基础性的理论知识，从而 很好地运用开发工具，并解决了在开发过程中所遇到的问题，开发出有实用价值的虚拟 仪器综合实验:通过功能强大的开发平台，将理论知识转化为有效的、实用的教学工具。 通过对课题的研究与开发，可以得出以下结论: 1本文中开发的实验仿真系统应用到实验教学中去，以取代常规仪器，实际教学中 可根据实验要求，自行设计各种软面板，定义仪器的功能并可以各种形式表达输出检测 结果，进行仿真分析。 1本文是在 LabVIEW 平台上开发的教学用实验仿真系统:包括数字电路，模拟电路， 电路分析，信号与系统。 2本文中的实验仿真系统的主要技术特点包括:使用 LabVIEW 把各科实验综合在一 起，实际中可根据需要增添其它模块。能充分发挥计算机性能，打破了以往由教学仪器 限定实验的模式，使用者能够根据自己的需要更改和重新定义仪器的功能。 3本文中采用面向对象的图形化编程语言 LabVIEW，大大提高了软件的开发速度 和效率，缩短了软件开发周期，使用面向对象技术使程序的复用性达到最佳。 4本系统虽然是在 LabVIEW 平台上开发的教学用虚拟实验仪器，但由于采用模块 化设计思想和面向对象的设计方法，使该系统具有良好的移植性;在此基础上，进一步构 建基于虚拟仪器系统的网络虚拟实验室。所以可以很容易地将该系统移植到网络虚拟实 验室系统中。 由于利用 LabVIEW 软件开发与研究虚拟仪器所涉及的内容比较广泛，目前，本课 题所完成的工作还不是十分完整.本人认为，以下问题还有待进这一步研究和发展: 1本课题将信号的分析与处理、现代仪器仪表、虚拟仪器与 LabVIEW 的开发功能 做了有机的结合。但是由于时间的关系，LabVIEW 所具有的强大功能还有许多是本人未 曾开发和加以很好利用的，如 Cal1LibraryFuneti 和 CodeInterfaeeNode 等，这需要通过不 断的实践和仪器开发来熟悉。 2虚拟仪器系统具有良好的移植性，进一步构建基于虚拟仪器系统的网络虚拟实验 室，将基于虚拟仪器系统实际应用于远程实验教学是今后的发展方向。从而使远程教育 的学习者通过网络进行远程实验教学。 虚拟仪器应用于数字电路实验教学的优点： 引入虚拟仪器进行实验和教学，除了具备上述容易实现，过程简单和效果明显的特 点之外，还可以达到以下目标： 1先进仪器的低成本化 2缩短新型仪器的开发周期 北华航天工业学院毕业论文 25 3. 降低仪器的维护、配置成本 4. 容易实现基于网络的交互式实验和教学 5. 强化学习、实验过程的自主性和自创性 而达到上述目标，就可以改善相应的教学模式，将为培养适应新世纪的创新人才创 造十分有利的条件，也为高校自身实力的提升和教学成本的降低提供了理想的发展空间。 可以预见，虚拟仪器技术将是今后仪器科学发展在相当一段时期内的重要方向。 北华航天工业学院毕业论文 26 致 谢 本文研究工作是在我的导师孙薇老师的精心指导和悉心关怀下完成的，从开题伊始 到论文结束，我所取得的每一个进步、编写的每一段程序都无不倾注着导师辛勤的汗水 和心血。导师严谨的治学态度、渊博的各科知识、无私的奉献精神使我深受启迪，从尊 敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。在今后的 学习工作中，我将