成信工虚拟仪器教学大纲

《虚拟仪器》课程教学大纲一、课程基本情况课程名称虚拟仪器VirtualInstruments课程编号IA132011学分2.5课程类别■核心□必修□任选□限选执行学期6课程学时及其分配总学时学时分配40讲授24实验0实习0上机16开课单位控制工程学院测控教研室适用专业测控技术与仪器专业对应培养标准1.3.2专业方向知识2.2.1系统思维能力,2.2.2

工程推理及解决问题能力,2.2.3

工程综合实践能力先修课程现代测控系统，C语言程序设计教材与参考文献推荐教材：[1]LabVIEW入门与虚拟仪器.

张爱平.

电子工业出版社.参考教材：[1]虚拟仪器实用编程技术.

童刚.

机械工业出版社.2008.1第1版[2].虚拟仪器技术分析与应用.

张毅机械工业出版社.2004.2第1版[3].LabVIEW8.20程序设计.

陈锡辉清华大学出版社.2007.7第1版二、课程性质与作用《虚拟仪器》是测控技术与仪器专业的专业必修课。通过课程的学习，使学生掌握虚拟仪器系统的基本构成及基本设计思想,学习应用图形化语言进行编程和设计，熟练掌握LabVIEW软件的应用。以基于LabVIEW图形化编程语言的虚拟仪器开发平台为基础，学习掌握LabVIE编程环境、编程方法、数据采集、信号分析与处理等方面的内容。同时在掌握基本理论知识和编程方法的基础上，能够从测量问题的本身出发，通过题目分析，电路组成等设计合理的测量方案，利用数据采集卡和相应的硬件设施，解决实际的测量问题。使学生掌握虚拟仪器系统软件的设计方法，提高计算机技术综合应用的能力。本课程的先修课程包括"现代测控系统"、"C语言程序设计"等课程。三、培养目标与标准通过本课程的学习，培养学生利用Labview平台、结合传统测量技术，配合计算机技术解决生产实际中信息采集与处理问题的能力，为后续的其它专业技术课程的学习打下必要的基础。一级指标二级指标三级指标教学要求1.知识1.3

专业知识1.3.2专业方向知识I、T2.技能2.2

应用知识的能力2.2.1系统思维能力T、U2.2.2工程推理及解决问题能力,2.2.3工程综合实践能力注：该表所列指标可对照培养方案中所列指标来解释。I：介绍，指从教、学活动中、从生活经验和社会经验等多种信息渠道获得知识，侧重知识的获取，没有实训要求。T：讲授，指教、学活动中由教师引导开展的基础测试或练习，匹配有课程讨论、课后研讨等环节。U：运用，指以学生为主导，通过实练而形成的对完成某种任务所必须的活动方式，匹配有课程的三级项目或其它实践环节。四、理论教学内容与学时分配章标题章节主要内容（知识点）重点、难点提要学时其他说明第1章绪论1、虚拟仪器技术概述重点：虚拟仪器概念，labview的操作模板难点：labview语言编程基础2

讲授2、LabVIEW概述3、虚拟仪器的开发平台第2章LabVIEW开发入门1、创建一个VI重点：VI的创建与编辑方法；子VI创建与调用。难点：VI程序的调试。

2讲授与上机结合2、VI编辑技术3、VI调试技术4、创建子VI第3章数据对象与操作1、数值型对象重点：各种数据对象的结构难点：各种数据对象的调用操作2讲授与上机结合2、布尔型对象及其操作3、字符串对象4、其它数据类型5、变量操作第4章数组、簇与图形显示1、数组重点：数组的创建和初始化；簇的创建和使用。难点：簇的使用。

4讲授2、簇3、图形显示第5章结构控制1、LoopStructure重点：各种循环结构的建立和应用。难点：各种循环结构的建立和应用。

4讲授2、SequenceStructure3、CaseStructure4、EventStructure第6章文件的I/O管理1、字符串与表格重点：文件类型和I/O操作难点：文件I/O操作2讲授2、文件类型3、文件I/O的操作节点分类4、特殊的数据文件记录第7章数据采集方案1、数据采集基础重点：DAQ的设置和调用难点：DAQ的使用2讲授2、在MAX中设置DAQ系统3、DAQ程序设计第8章仪器的控制方案1、仪器总线及其驱动概述重点：串行通讯的基本概念；GPIB基本概念；VISA的基本概念。难点：GPIB仪器的编程控制。

2讲授2、LabVIEW中的仪器控制模板3、仪器控制程序设计第9章网络功能与通讯1、基于网络的DAQ方案重点：几种基本网络设计方案难点：各种网络设计方案的实际使用2讲授2、DataSocket程序设计3、WebServer技术与远程面板4、TCP与UDP第10章信号产生与信号处理1、波形产生监视重点：熟悉labview中的各种信号处理功能难点：在实际工程中的应用2讲授与上机结合2、波形测量3、信号处理2、LabVIEW在高级信号处理的应用3、LabVIEW在过程控制中的应用五、实践教学内容与学时分配本课程开出的实践项目详见下表：项目序号项目名称内容提要项目学时项目性质实践形式项目类型每组人数其他说明1LabVIEW编程环境入门熟悉LabVIEW的基本功能和基本操作2必选上机验证2课内完成2虚拟温度显示仪熟悉VI的创建与编辑、子VI创建与调用。2必选上机验证2课内完成3虚拟信号发生器调用LabVIEW模板程序，设计虚拟正弦波、方波、锯齿波及任意函数发生器。2必选上机综合2课内完成4虚拟电压表的设计设计虚拟电压表，对电压信号进行测试，显示波形的峰值、有效值和平均值。2必选上机综合2课内完成5虚拟示波器的设计利用数据采集卡设计虚拟示波器，实现双通道显示，完成传统示波器面板控件功能。4必选上机综合2课内完成6虚拟多路数据采集系统用数据采集卡实现多路数据（温度、压力/差压、流量、电压、频率等）采集，具有数据存储、显示、报警等功能。4必选上机综合2课内完成六、学业考核1、学习纪律和作业完成情况2、学习环节考察：包含课堂讨论、课堂演讲、资料调研、报告等。实践考核1、前期准备，包括预习报告和实验流程实验操作过程与讨论3、实验结果与分析。七、其他说明实践环节考核标准见附件。

撰写人：

院（部、中心）教学主管签字（盖章）：

年

月

附：实践环节考核标准

每个实验项目成绩采用倒扣分制度。起评分100分，最多扣分100分，扣分点如下：一、预习报告1、预习报告――内容不全扣5～20分2、实验原理――不清楚、无相应原理图（光路、电路或装置图）扣5～10分；设计性实验的设计过程不清楚扣5～50分3、实验内容与步骤――不符合实际要求扣10分4、无原始数据记录表格――扣5分5、教师提问、抽查不能回答――扣5～10分二、实验操作（内容按教师的要求）1、迟到――扣5～20分（迟到超过30分钟，不允许操作该实验且成绩记为0分）2、早退――该实验成绩记为0分3、上课纪律――不安静、随意走动等，扣5～20分4、损坏仪器――按价赔偿，扣5～30分5、操作效果――视具体情况增减分数6、操作完成――不按要求整理仪器、打扫卫生，扣5～10分三、实验报告（内容按补充资料的要求）1、字迹不端正，排列不整齐，扣5～15。2、报告内容顺序不正确，扣5～10分3、报告内容缺（实验题目，实验目的，实验仪器，内容与步骤，结果讨论）中任一项扣10分，多缺多扣。其中仪器无编号及重要参数的扣10分4、报告内容缺（实验原理，注意事项和回答预习思考题，实验结果，数据记录和转抄）中任一项扣20分，多缺多扣，其中：(1)没有交原始数据记录纸，扣10分(2)原始数据没有转抄到实验报告上，扣10分(3)结果表示不正确或不全面，扣5～10分(4)结果（结论）不正确，扣5～10分5、报告内容缺数据处理部分，扣30分，其中：(1)处理方法错误，扣5～20分(2)处理内容不完整，扣5～20分(3)处理过程不清楚（差必要的中间计算过程），扣5～30分6、不按时上交实验报告，扣10～30分或该实验成绩记为0分。《虚拟仪器设计Ⅰ》实验教学大纲一、课程基本情况课程名称虚拟仪器设计IVirtualInstrumentDesignI课程编号IA152037学分2课程类别□核心■必修□任选□限选执行学期6课程学时及其分配总学时学时分配32讲授0实验0实习32上机0开课单位控制工程学院测控教研室适用专业测控技术与仪器专业对应培养标准1.3.2专业方向知识2.2

应用知识的能力2.3创新能力2.4团队合作能力3.3专业素质先修课程虚拟仪器教材与参考文献推荐教材：[1]LabVIEW入门与虚拟仪器.

张爱平.

电子工业出版社.[2]虚拟仪器实用编程技术.

童刚.

机械工业出版社.2008.1第1版[3].虚拟仪器技术分析与应用.

张毅机械工业出版社.2004.2第1版[4].LabVIEW8.20程序设计.

陈锡辉清华大学出版社.2007.7第1版二、实验的性质与作用《虚拟仪器设计I》是测控专业的实践必修课程，是虚拟仪器课程重要的实践性教学环节，是选修《虚拟仪器设计Ⅱ》的先修课程，是对学生学习现代虚拟仪器技术的综合性训练，是培养学生的动手能力和创新能力的重要环节和手段。三、培养目标与标准《虚拟仪器设计I》是对学生进行流程设计、信号获取，信号分析调试，信号显示等各环节的综合性训练课程，培养学生运用所学的虚拟仪器的相关知识实现与硬件设备的通讯，解决工程中的一些常见问题，设计出能运用在工程设计里的虚拟平台，同时掌握现代化仪器设备在系统实验和设计中的应用，综合提升学生实践知识探索的能力和团队协作精神。本课程具体完成培养方案中以下指标，重点完成指标1.3.2、2.2、2.3、2.4、3.3。一级指标二级指标三级指标教学要求1.知识1.3

专业知识1.3.2专业方向知识I、T2.

能力2.2

应用知识的能力2.2.1系统思维能力T、U2.2.2工程推理及解决问题能力,2.2.3工程综合实践能力2.3

创新能力2.3.1创新思维能力U2.3.2创新实践能力2.3.3科研开发研究能力2.4

团队合作能力2.4.1组建或积极参与团队U2.4.2在团队中领导或协作2.4.3团队运行与成长3.

素质3.3

专业素质3.3.1科学素质U3.3.2工程素质

四、实验内容与学时分配本课程开出的实验项目详见下表：项目序号项目名称内容提要项目学时项目性质实践形式项目类型每组人数其他说明1虚拟阻抗测量仪设计

1利用labview设计阻抗测量平台。2

搭建RLC测量电路3

通过NI数据采集卡对电路相关数据进行采集分析4

采用两种以上的方案对数据进行处理分析32任选实习设计4课内完成2虚拟失真度分析仪设计

1利用labview设计失真度分析平台。2

搭建测量电路3

通过NI数据采集卡对电路相关数据进行采集分析4

采用两种以上的方案对数据进行处理分析32任选实验设计4课内完成3虚拟相位差计设计

1利用labview设计相位差分析平台。2

搭建测量电路3

通过NI数据采集卡对电路相关数据进行采集分析4

采用两种以上的方案对数据进行处理分析32任选实验设计4课内完成4虚拟远程测控平台设计

1利用labview设计远程测控平台。2

通过PC硬件端口实现数据远程交互传输3

通过labview平台获取交互数据，同时进行校验反馈处理32任选实验设计4课内完成5虚拟称重平台设计(VB)

1利用VB设计称重数据测量平台。2

利用现存的数据采集交互端口对数据进行调用3

对调用的数据进行数据处理分析得出相应的结论4

对比实验室现有设备数据分析的准确度32任选实验设计4课内完成6虚拟运输带测速平台设计(VB)1利用VB设计运输带速度测量平台。2

利用现存的数据采集交互端口对数据进行调用3

对调用的数据进行数据处理分析得出相应的结论4

对比实验室现有设备数据分析的准确度32任选实验设计4课内完成7虚拟转速测量平台设计(VB)1利用VB设计转速测量平台。2

利用现存的数据采集交互端口对数据进行调用3

对调用的数据进行数据处理分析得出相应的结论4

对比实验室现有设备数据分析的准确度32任选实验设计4课内完成8虚拟转速测量平台设计(labview)1利用labview设计转速测量平台。2

利用现存的数据采集交互端口对数据进行调用3

对调用的数据进行数据处理分析得出相应的结论4

对比实验室现有设备数据分析的准确度32任选实验设计4课内完成9虚拟运输带测速平台设计(labview)1利用labview设计运输带速度测量平台。2

利用现存的数据采集交互端口对数据进行调用3

对调用的数据进行数据处理分析得出相应的结论4

对比实验室现有设备数据分析的准确度32任选实验设计4课内完成10虚拟称重平台设计(labview)

1利用labview设计称重数据测量平台。2

利用现存的数据采集交互端口对数据进行调用3

对调用的数据进行数据处理分析得出相应的结论4

对比实验室现有设备数据分析的准确度32任选实验设计4课内完成注：学生从开设的十个项目中任选一个项目（32学时）。五、实验（实习、设计、论文）报告撰写要求实验报告要求和格式见附件。六、实验（实习、设计、论文）的考核与成绩评定课程设计结束后，教师将根据以下几方面来评定成绩：1、设计方案的正确性和合理性。2、实验动手能力（安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力，以及创新精神等）。3、答辩情况（课题的论述和回答问题的情况），设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。4、总结报告其中第1、2、3三项占总成绩的70%，第4项占总成绩的30%。详见下表：作品制作设计方案的正确性和合理性20%作品制作实验动手能力30%作品验收答辩情况%批改报告总结报告30%

撰写人：

院（部、中心）教学主管签字（盖章）：

年

月

附：《虚拟仪器设计》实习报告要求和格式如下：

实验项目

班级

姓名

学号

日期

一、设计要求二、实验设备三、方案分析与选择四、方案设计与工作原理五、设计调试及故障分析六、参数测试及功能检测七、实习小结

八、参考文献

《虚拟仪器设计Ⅱ》实验教学大纲一、课程基本情况课程名称虚拟仪器设计IIVirtualInstrumentDesignII课程编号IA152037学分2课程类别□核心□必修■任选□限选执行学期7课程学时及其分配总学时学时分配32讲授0实验0实习32上机0开课单位控制工程学院测控教研室适用专业测控技术与仪器专业对应培养标准1.3.2专业方向知识2.2

应用知识的能力2.3创新能力2.4团队合作能力3.3专业素质先修课程虚拟仪器虚拟仪器设计I教材与参考文献推荐教材：[1]LabVIEW入门与虚拟仪器.

张爱平.

电子工业出版社.[2]虚拟仪器实用编程技术.

童刚.

机械工业出版社.2008.1第1版[3].虚拟仪器技术分析与应用.

张毅机械工业出版社.2004.2第1版[4].LabVIEW8.20程序设计.

陈锡辉清华大学出版社.2007.7第1版二、实验的性质与作用《虚拟仪器设计Ⅱ》是测控专业的实践选修课程，是虚拟仪器课程后续的进修教学环节，是对《虚拟仪器设计I》内容的进一步提升，是对学生学习现代虚拟仪器技术的进一步加强训练，使学生对课程的理解应用进一步了解，并且更贴近实际的应用环节。。三、培养目标与标准《虚拟仪器设计》是对学生进行流程设计、信号获取，信号分析调试，信号显示等各环节的综合性训练课程的深入培养，使学生在实习中更加贴近于实际的应用环境，从而加强对于实际问题的解决能力，在内容除了虚拟仪器的相关内容外，与其他课程内容进行相应的交互，使学生提高了综合运用知识解决问题的能力。本课程具体完成培养方案中以下指标，重点完成指标1.3.2、2.2、2.3、2.4、3.3。一级指标二级指标三级指标教学要求1.知识1.3

专业知识1.3.2专业方向知识I、T2.

能力2.2

应用知识的能力2.2.1系统思维能力T、U2.2.2工程推理及解决问题能力,2.2.3工程综合实践能力2.3

创新能力2.3.1创新思维能力U2.3.2创新实践能力2.3.3科研开发研究能力2.4

团队合作能力2.4.1组建或积极参与团队U2.4.2在团队中领导或协作2.4.3团队运行与成长3.

素质3.3

专业素质3.3.1科学素质U3.3.2工程素质

四、实验内容与学时分配本课程开出的实验项目详见下表：项目序号项目名称内容提要项目学时项目性质实践形式项目类型每组人数其他说明1基于虚拟仪器DataSocket的模拟出租车计价器实验设计主要通过LabVIEW编程实现电机测速的实验，并在前面板加以设计模拟汽车时速表

32任选实习设计6课内完成2基于虚拟仪器的瓦斯监控系统设计将基于CAN总线的数据采集板、OPC、LabVIEW、LabSQL与Access数据库相结合，实现瓦斯浓度实时跟踪检测的监控系统32任选