基于虚拟仪器的电子信息类实验平台的研究与应用

论文摘要

近年来,我国高等教育体制的深化改革以及招生规模的扩大,使得普通高等院校实验教学设备难以满足需求。而且实验室原有硬件设备有的己经老化,在实验经费紧缺的情况下,学校财力难以购置大量常规仪器仪表。本文开发的虚拟仪器实验教学系统,目的就是为了提高实验教学的水平和质量,服务于实验工科教学。文章采用了美国国家仪器公司LabVIEW作为该系统的软件开发平台,对虚拟仪器和LabVIEW软件进行了介绍。虚拟仪器硬件平台的搭建,本文选择了性价比及灵活性好的PCI插卡式数据采集卡作为硬件体系结构来构成实验教学系统的硬件平台。虚拟仪器强调“软件就是仪器”的概念,本文的软件设计采用模块化设计方法,分析并解决了设计及实现过程中出现的问题。主要完成了虚拟信号发生器、虚拟示波器、虚拟滤波器、虚拟频谱分析仪、虚拟积分器与微分器、虚拟调制解调器、虚拟相关分析仪等高校电子信息类实验教学仪器的开发。最后,将每一台仪器作为子VI集成在虚拟仪器实验教学系统的用户界面下,使学生可以方便地进行实验教学。本文的最后详细讲述了LabVIEW中使用Web Server及远程面板技术实现网络通信的方法。最后,对论文所做的研究工作进行了总结和展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 本文主要内容及研究意义
• 第2章 虚拟仪器技术及开发环境
• 2.1 虚拟仪器简介及其性能优点
• 2.2 虚拟仪器的组成
• 2.3 开发平台介绍
• 2.3.1 LabVIEW 简介
• 2.3.2 LabVIEW 编程的优势
• 第3章 虚拟仪器的硬件平台
• 3.1 虚拟仪器实验系统的硬件平台方案的选择
• 3.2 PCI 插卡式数据采集卡方式构建电子信息类实验教学系统
• 3.2.1 传感器
• 3.2.2 信号调理模块
• 3.3 PCI-1710 数据采集卡
• 3.3.1 PCI-1710 简介
• 3.3.2 安装驱动及硬件
• 3.3.3 配置设备与测试设备
• 3.3.4 信号连接
• 3.4 小结
• 第4章 基于LabVIEW 虚拟仪器实验平台的设计与实现
• 4.1 实验登陆
• 4.2 虚拟信号发生器的设计
• 4.2.1 虚拟信号发生器的性能与设计思路
• 4.2.2 虚拟信号发生器的程序设计
• 4.3 虚拟示波器的设计
• 4.3.1 虚拟示波器的原理和结构
• 4.3.2 系统的结构和特点
• 4.3.3 虚拟示波器的性能与设计思路
• 4.3.4 数据采集设计
• 4.3.5 数字处理模块
• 4.4 虚拟滤波器的设计
• 4.4.1 数字滤波器原理
• 4.4.2 基于LabVIEW 的数字滤波器的设计
• 4.4.3 butterworth filter.vi 图标的调用
• 4.4.4 前面板设计
• 4.4.5 程序设计
• 4.5 虚拟频谱分析仪的设计
• 4.5.1 频谱分析仪的概念及功能
• 4.5.2 前面板和流程图设计
• 4.5.3 信号发生模块
• 4.5.4 数据处理模块
• 4.5.5 虚拟信号频谱分析仪
• 4.6 虚拟积分器与微分器
• 4.6.1 功能描述
• 4.6.2 前面板设计
• 4.6.3 流程图设计
• 4.7 虚拟调制解调器
• 4.7.1 功能描述
• 4.7.2 设计步骤
• 4.8 虚拟相关分析仪的设计
• 4.8.1 仪器原理
• 4.8.2 虚拟相关分析仪的实现
• 4.9 小结
• 第5章 虚拟实验平台的网络程序实现
• 5.1 虚拟实验室的远程访问
• 5.1.1 服务器设置
• 5.1.2 浏览器访问设置
• 5.1.3 程序可见设置
• 5.1.4 在Web 上发布程序前面板
• 5.2 客户端设置
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A
• 附录B
• 附录C