基于LabVIEW的远程实验平台设计

论文摘要

随着互联网技术和虚拟仪器技术的快速发展,综合利用Internet技术和虚拟仪器技术实现远程数据采集和控制的实验系统设计已经成为当今研究的热点。针对现有远程实验室平台投资成本高,可扩展性差,不利于用户学习的缺点,设计了一个以FPGA和单片机为控制核心,配合使用NI ELVIS平台并综合利用LabVIEW虚拟仪器技术来构建的远程实验平台。该平台设计主要包括以下两部分：(1)基于FPGA的可切换实验平台设计：根据ELVIS试验台的引脚扩展出接口板,代替原有原型板。然后FPGA根据串口传递的切换地址,利用模拟开关技术、MOS管开关技术实现接口板之间的切换。(2)基于AVR单片机的远程下载实验平台设计：开发了具有独立功能的单片机实验板,具有数码管显示、LED指示电路、多路开关、按键阵列等模块,同时利用IAP技术对AVR单片机进行编程,实现通过Internet远程编程下载的功能。该平台同时配合iLab构架与Moodle技术完成用户网站设计,集实验教学、实验操作和实验管理为一体。目前已完成整体实验平台的研发,可实现远程控制实验平台的实验板切换以及单片机程序的远程下载运行。实践证明,本实验平台设计扩展了实验资源,实现了人机交互,便于监控管理,基本满足了实验辅助教学的需要,值得推广

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 远程实验室概述
• 1.2.1 远程实验室的概念与分类
• 1.2.2 远程实验室的特点和优势
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 2 远程实验平台的总体设计
• 2.1 原有实验平台介绍以及存在问题
• 2.2 远程实验平台的设计方案
• 3 基于FPGA的多路可切换实验平台的设计
• 3.1 NIELVIS平台介绍
• 3.2 多路可切换平台的硬件设计
• 3.2.1 实验接口板与原型板设计
• 3.2.2 切换电路设计
• 3.2.3 控制核心—FPGA
• 3.3 多路可切换平台的软件设计
• 4 单片机远程下载实验平台设计
• 4.1 平台主要芯片与技术简介
• 4.1.1 IAP技术简介
• 4.1.2 ATmega16L单片机特性
• 4.2 单片机的远程下载平台硬件设计
• 4.2.1 主控单片机（ATmega16L）系统以及外围设备设计
• 4.2.2 辅助单片机（ATmega8L）设计
• 4.3 单片机的远程下载平台软件设计
• 5 远程实验平台的上位机设计
• 5.1 LabVIEW简介
• 5.2 实验平台上位机操作界面设计
• 5.2.1 多路可切换平台的界面设计
• 5.2.2 单片机远程实验下载平台的界面设计
• 5.3 远程视频实现
• 5.4 LabVIEW与下位机串口通讯实现
• 5.4.1 VISA介绍
• 5.4.2 LabVIEW串口通讯程序设计
• 6 远程实验平台的网络建设
• 6.1 iLab远程实验系统的安装与设计
• 6.1.1 iLab实验系统简介
• 6.1.2 将LabVIEW实验嵌入iLab实验系统
• 6.1.3 iLab实验系统操作流程
• 6.2 Moodle的课程资料网站设计
• 6.2.1 Moodle简介
• 6.2.2 Moodle网站设计
• 结论
• 参考文献
• 附录A 实验平台硬件实物图
• 附录B AVR Boot Loarder程序清单
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢