虚拟仪器技术在电子与通信专业教学的应用论文

1、文档编码 : CU9A9L7I1R10 HQ10J10V6P5N9 ZX5E10M6S7K8虚拟仪器技术在电子与通信专业教学的应用论文虚拟仪器技术在电子与通信专业教学的应用论文摘要：虚拟仪器技术目前广泛应用于测量与把握领域的工程应 用之中；同时,该项技术也可以作为一种有效的教学工具来提高电 子与通信类专业教学质量,激发同学的创新精神,提高动手才能和 工程体会,加深他们对于所学课程的懂得；本文介绍了虚拟仪器技 术对于金陵科技学院电子与通信类专业教学的作用与意义；关键词：虚拟仪器；电子；通信一、虚拟仪器技术简介虚拟仪器（ VirtualInstruments,简称 VI ）的概念,最早是由美国国家

2、仪器公司（ NationalInstrumentsCorp. 简称 NI）于 1986 年提出来的,其基本原理是以运算机为硬件平台,使原先需要硬件 实现的各种仪器功能尽可能地软件化,利用高效灵敏的软件把握高 性能的硬件来完成各种测试、测量和自动化的应用,以便最大限度 地降低系统成本,增强系统功能与灵敏性；用形象语言来概括虚拟仪器的原理,即“ 软件就是仪器”1 ；虚拟仪器在组成和转变仪器的功能和技术性能方面具有灵敏性与经济性,因而特别适应于当代科学技术快速进展和科学争论不断深化所提出的更高更新的测量课 题和测量需求；（一）虚拟仪器技术应用于电子与通信类专业的背景电子与通信类专业在金陵科技学院工程

3、类专业中占有重要的位置,对我校应用型本科专业的建设具有示范作用；然而,在这两个工程 类专业的教学中长期存在一些问题,具体表现为：1. 重视理论学问的学习,轻视动手才能和实践环节的培养,同学动手才能差,工程 实践体会明显不足,而这些问题又反过来弱化同学对于理论学问的懂得,最终导致同学对所学专业缺乏爱好与信心2 ；2. 从未或很少将真实的物理信号引入课堂教学中,导致教学过程理论脱离实际,同学对于本专业的理论学问和应用场景缺乏真实的、直观的熟识；3.理论学习环节与实践实习环节相脱离,实践实习环节往往支配在理 论学习终止之后,间隔时间较长,同学无法准时对所学学问进行巩固与提高,导致实践实习环节成效不理

4、想3 ；本文将介绍虚拟仪器技术在电子与通信类专业教学中的应用,帮忙同学将理论学习、工 程实践和创新才能结合起来,提高同学在工程实践中猎取学问的能 力、综合分析的才能、解决问题的才能和实践创新的才能,从而突 出我校应用型本科教学的特点；（二）虚拟仪器技术应用于电子与通信类专业教学中的指导思想电子与通信类专业的特点是工程实践性强,对同学的动手才能和 动手意愿要求较高；这一特点就准备了实践对于专业学习至关重要 的作用 4 ；所以,虚拟仪器技术应用于电子与通信类专业的教学也 主要表达在对于工程实践教学环节的意义,其指导思想如下：1. 在 工程导论环节,对于刚入学的大一新生,让他们接触各种基于虚拟 仪器

5、技术的综合电子系统,如基础机器人系统,传感器与驱动器器 系统、人机交互系统等,介绍其中的软硬件学问和技术,增加同学对于所学专业的爱好和信心；2. 在专业课的理论学习环节,老师努力将真实的物理信号引入课堂,如传感器信号、调理信号、AD/DA 信号,模拟通信信号、数字通信信号、调制域信号等；真实信号的 引入可以增加同学理论联系实际的才能,提高其自主学习的爱好和动力； 3. 发挥虚拟仪器作为“ 口袋试验室” 的作用,鼓励同学将真 实的信号带回宿舍；宿舍是同学课余活动主要的场所,假犹如学能 将宿舍时间有效地利用起来进行专业实践和创新,无疑将对提高学 生专业才能产生极大的帮忙；（三）虚拟仪器技术创新教学

6、案例我们将介绍几个在教学中使用虚拟仪器进行教学创新的案例,来阐述使用虚拟仪器技术的特点；1. 共基极放大电路的教学；共基极电路是一类重要的基本放大电路,如何让同学把握电路特点并运算 电路参数,如发射极电流、集电极电流、电压增益、输入 / 输出电阻 等,始终是教学中的重点；我们在教学中是接受基于虚拟仪器技术的仿真结果和真实电路结果相比较的方法；电路仿真接受NIMultisim ,该软件主要是为工程师供应先进的电路分析和设计能力；图 1 为共基极放大电路在 Multisim 中的仿真；可以使用Multisim 供应的万用表测量仿真结果中的电压和电流；并可以很方便的在软件中修改电路参数进行重复试验,

7、得出不同工作状态下电路的参数；不同于传统的电路仿真,我们在 NIElvis 面包板上搭建上图所示的电路原理图,如图 2；利用 NIElvis 自带的数字万用表DMM对电路参数进行测量,对于沟通信号,可使用 Elvis 自带的示波器对波形进行测量；将 NIElvis 的 测量结果和软件仿真结果进行比较,可以加深同学对于电路基本特点和参数的熟识；同时,NIElvis 设备可以很便利的在课堂教学中进行演示,可以起到很好的教学成效； 2. 无线通信系统教学；射频和无线通信课程的教学长期以来都基于数学公式的推导和仿真来进行的,同学在课堂上很少能接触到真实的通信信号,并且教学的过程中也是分模块进行教学,同

8、学几乎没有设计整条通信链路的机会；在教学中,我们接受NIUni-versalsoftwareradioperiphera（lUSRP）和 Labview 就可以很好的克服上述问题；利用 USRP和 Labview,同学可以很轻松的进行诸如信道编码、信号调制、随机码元产生、信号均衡等现代通信技术；最终同学可以完成从发射机到接收机中间完整的通信链路,这在传统的射频和无线通信课程中是很难完成的；利用 USRP,可以很轻易地在课堂上演示一个完整的数字通信系统,同学能够观看一个数字调制域信号,能够观看真实的850MHzGSM 信号上行链路,可以分析真实信号的频谱；甚至可以组建一个 FM广播信号发射和接收 台,见图 3；二、结语虚拟仪器技术结合统一的软件平台加上模块化的硬件平台,使理 论学习和实践操作才能得以有效结合,使同学能够实现自行设计实 验及实际动手操作,加深其对理论专业学问的懂得,促进其对现场专业学问的明白,增强其对专业学问的感性熟识,同时提高其实际 动手操作才能,培养其创新才能；参考文献：1 朱岩,余愚 . 虚拟仪器技术争论现状与展望J.现代制造技术与装备 .2022 ,（6）：12-142 朱敏,张际平,潘侃凯 . 虚拟仪器技术及其