《虚拟仪器综合实验》课程教学大纲

1、虚拟仪器综合实验Comprehensive Experiment of Virtual Instrument一、课程基本情况 教学周数：2 周学分：2开课学期：第6学期课程性质：专业选修先修课程：程序设计基础（C语言）、微型计算机原理与接口技术、数字电子技术、模拟电子技术、虚拟仪器原理适用专业：电子科学与技术教 材：（美）特拉维斯，（美）克林著，乔瑞萍等译，LabVIEW大学实用教程（第三版），出版社，电子工业出版社，2008年开课单位：电子与信息工程 学院 电子科学与技术 系二、学习目标虚拟仪器技术是电子科学与技术、自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、探测制导与控制技术、生物医学工程

2、专业本科生的一门任意选修的专业课，虚拟仪器技术综合运用了计算机技术、数字信号处理技术、标准总线技术和软件工程方法，代表了测量仪器与自动测试系统的发展方向。通过本课程的学习，培养学生自己动手设计开发仪器和组建自动测试系统的能力。三、学习基本要求1、理论推导及设计思路：理论分析及推导，方案设计，参数计算；2、程序实现：根据设计思路熟练运用软件进行程序编写，调试，及功能验证以达到设计要求；3、设计总结：设计总结中包括设计要求、设计方案、算法流程参数计算以及调试过程，最后对整个设计过程进行总结.四、学习内容及时间安排序号项目名称所需学时内 容 提 要项目要求实验类型必开选开实验一程序结构for 循环2

3、使用For循环与移位寄存器实现n!的运算，同时计算n!所运算的时间。前面板数字控制器可随意输入n的值，并能显示结果(注:0!=1)。For循环中重复时间不少于100ms（即程序每100ms循环一次）。必开验证实验二程序结构计算器2前面板设有数字控制器用来输入两个数字，数字显示器用来显示运算结果。运算方式有加、减、乘、除。必开验证实验三程序结构计数器2利用事件结构统计开关按键的次数，并在字符串显示器中显示（显示用七段数码管显示）。要求：超出30秒钟后，显示：“嗨.30秒钟内，用户没有操作！”（标志超时事件已经结束）。 当用户点击停止按键后，显示：“哈哈.计数停止！”,同时程序停止。选开验证实验四

4、数组 2在波形Graph显件上用两种不同颜色显示一条正弦曲线和一条余弦曲线，每条曲线长度为128个点，其中正弦曲线的x0 =0，x=1；余弦曲线的x0 =2，x=5。并利用属性节点通过前面板控件改变每条曲线的颜色。必开综合实验五数组 簇2设计一个VI，将一个一维数组（含有正数和负数的混合数组）分成两个只含正数（包含0的数）和负数的一维数组。并分别计算两个数组中各自有多少个元素，同时显示出各自数组中最大、最小值。必开综合实验六数组 簇和曲线图形2创建一个VI,利用随机数发生函数产生随机数，来仿真两路采样信号。一路电压信号的范围03.3V的采样信号，每200ms采一个点，共采集50个点，另一路电压

5、信号的范围为510V，采样间隔是50ms，共采集100个点。采样完成后，将两路采样信号实时显示在同一个Waveform Graph中。X轴为时间轴显示，要求时间轴能真实的反映采样时间。选开综合实验七基于myDAQ的任意信号发生器21）产生任意信号波形（至少7种：正弦波、方波、三角波、锯齿波、脉冲波、直流和噪声等），波形可选择，通过myDAQ将此信号输出。2）用示波器测量产生的信号，调节信号的相关参数，观察示波器的变化。要求：1）通过myDAQ输出各种控制的波形，同时前面板上显示各输出波形。2）频率、幅值和初相位、直流偏移量、方波的占空比（0100%）等参数可以通过前面板调节。必开验证实验八任意

6、信号发生器2选做:3）任意信号波形可由内部或外部产生：通过输入公式节点产生不同的波形（编辑公式产生与数学函数相符的波形）；人工绘制各种波形（可考虑心电波形）；由AD采样实际波形并存储和回放。4）对波形可添加噪声信号（Gaussian White Noise Waveform高斯白噪声、Poisson Noise Waveform泊松噪声、Inverse f Noise Waveform1/f噪声、Binomial Noise Waveform二项式噪声、Gamma Noise Waveform伽马噪声、 Periodic Random Noise Waveform周期性随机噪声），通过一个“噪

7、声波选择”按钮来实现对噪声波的选择。5）通过运算实现幅度衰减（输出波形幅度范围：-10+10V；衰减范围20dB、40dB、60dB）。6）可产生多个信号叠加波形（如实现两种不同正弦频率叠加的信号）。7）可产生分时信号的叠加波形（如可实现一段时间的正弦波，一段时间的方波的信号）。8）能够实现TTL电平信号的简单输出。9）能够存储和读取波形数据，为分析数据提供方便。选开创新实验九波形的采集与存储- 虚拟数据记录仪设计2连续、定时采集和记录波形信号；增加必要的信号处理与显示结果；可回放记录数据的图形，回放速度可调。数据来源有两种：经过myDAQ数据采集卡经过串行口（现在暂不要求）必开验证实验十波形

8、的采集与存储- 基于虚拟仪器的十字交通信号灯的设计2完成一个十字路口交通信号灯的VI设计。模拟十字路口交通信号灯显示。绿灯通行的时间为30S,黄灯等待通行的时间为5S，红灯禁止通行的时间为35S。当停止键按下时循环停止。主要功能：控制两个方向车辆的停止和通过。按绿、黄、红的顺序循环点亮，如南北方向黄灯亮的同时，东西方向的红灯亮，并有倒计时显示。（黄灯亮的时候，可考虑黄灯闪烁，闪烁频率适中）要求：经过myDAQ数据采集卡输出。界面友好，易于操作，实现最基本的功能。选开创新实验十一串口数据处理的虚拟仪器系统设计2在串口通讯程序中，经常要接收来自串口的数据，对接收到的数据需要进行验证、分析处理等，提

9、取所需要的信息。要求：设计一个串口数据处理的VI程序，（串口通讯的数据可见20131112.dat文件）， 实现对数据文件中的读取、验证、分析处理、显示(数据需取绝对值-去除最高位的符号位即可，以十进制数的形式和曲线形式显示)、存储等。利用LabVIEW的强大信号分析处理功能，开发一套操作简便的数据信息分析系统。必开验证实验十二串口数据处理的虚拟仪器系统设计- CRC编码器2掌握CRC校验码的编码过程，试着写出CRC校验编码的LabVIEW程序,将原始数据按照既定的生成多项式CRC-CCITT（0 x1021）进行编码。选开创新实验十三串口数据处理的虚拟仪器系统设计-基于LabVIEW的串口调

10、试软件2 设计一个基于LabVIEW的串口调试软件，能通过串口发送接收数据，并能显示或清除接收的数据，绘制或清除接收数据的波形等等。要求：能设置COM口、波特率、数据位、校验位、停止位等。编写界面设计(应包括三部分：发送数据对话框，可输入发送内容或产生随机数发送；接收数据对话框，可显示接收的数据；波形图显示，可绘制接收数据的波形)。 实现PC与PC之间的通信。选开创新实验十四课程实验设计-信号读取3以具有直观图形化编程和强大数字信号处理功能的虚拟仪器编程语言LabVIEW作为开发平台，设计一个基于虚拟仪器的简单心电信号分析系统，该系统具有心电信号的读取，处理分析，波形显示、心率显示及报警，波形

11、存储和回放等功能。心电信号是微弱低频生理电信号，通常频率在0.05Hz100Hz，幅值不超过4mV，它通过安装在皮肤表面的电极来拾取。必开创新实验十五课程实验设计-处理分析和显示3使用Report Generation Toolkit for Microsoft Office 设计一个报表生成程序，要求报表中显示标题栏，测试数据、和心电波形图，包含监测开始时间、结束时间、监测总时间长度、监测期间平均心率、心率最大值、心率最小值、 监测期间实时心率的波形图。必开创新实验十六课程实验设计-心率显示及报警3检测心率：检测信号心电的R波，计算平均心率和实时心率（R-R波时间间隔的倒数），并显示实时心率

12、和平均心率。必开创新实验十七课程实验设计-波形存储和回放3波形存储和回放必开创新五、课程考核 1. 课程设计报告的撰写要求：课程设计论文包含基本的论文格式，书写规范，结果正确. 2. 课程设计报告：10次,课程设计论文：1 篇； 3. 考核及成绩评定： （1）实验实习报告的撰写要求： 课程设计论文包含基本的论文格式，书写规范，结果正确.（2）考核及成绩计算方式： 从总体表现、设计说明书的质量、设计成果质量等方面设定评分办法和评分标准.优：系统设计完整无误，调试运行效果良好，设计报告完整；良：系统设计基本完整无误，调试运行基本正常有时有误，设计报告完整；中：完成基本系统设计，无原理性错误，调试效果不佳，有较