虚拟仪器电子实验室设计与实现

摘要

近年来各高校纷纷扩招，学生人数急剧增加，实验室的设备和规模大多难以满足需要，实验室常规设备有的已经老化或技术上落后，如果大量增加常规仪器、仪表的配置，学校财力难以支付。又因为基础实验室是面向所有的工科专业，任务异常繁重，实验室常常只能应付学生按教学大纲要求做一些最简单的验证实验，学生很少有机会去反复熟悉常用仪器仪表的使用，更很少有机会做设计性实验，这对调动学生积极性，培养创新精神，加强实际动手能力都十分不利。 虚拟仪器的出现很好的解决了这个问题。随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展及其在电子测量技术与仪器上的应用，电子测量仪器的功能和作用已经发生了质的变化。虚拟仪器这种计算机操纵的模块化仪器系统，因其强大的数据处理能力和方便的用户自定义功能，在世界范围内得到了广泛的认同和应用，虚拟仪器的产生也给测控领域带来一次革命性变化。 虚拟仪器系统的设计包含两个部分内容，硬件设计和软件的设计。硬件的主要功能是获取现实环境中的被测信号，实现数据采集。软件定义了仪器的功能。 本文首先介绍虚拟仪器的基本概念和原理，以及其与传统仪器仪表的区别对比。其次介绍虚拟仪器的结构特点以及软件、硬件的实现方法，重点研究了虚拟仪器的软件设计，以图形化编程语言LabVIEW为开发平台，开发设计出适合于电子技术实验室使用的虚拟示波器、虚拟函数信号发生器等电子设备，突出虚拟仪器硬件设备软件化、单一设备多功能化等特点。同时，设计实现的水位测试显示仪进一步显示出LabVIEW设计的简单易行、强大的数据处理能力、方便的数据分析能力和直观的显示能力。 虚拟仪器在解决学校仪器设备缺乏或过时陈旧严重影响教学效果，实验设备的高利用率又容易造成仪器损坏等方面有重大意义。

目录

摘要

第一章 绪论

1.1虚拟仪器概述

1.2仪器仪表技术的国内外发展对比

1.2.1国外仪器仪表发展特点与趋

1.2.2我国仪器仪表现状

1.2.3虚拟仪器的现状

1.3背景分析及意义

1.3.1电子测量仪器

1.3.2教学仪器的特点及设计

1.3.3课题提出依据

1.3.4存在的问题及研究的意义

1.4研究内容

第二章虚拟仪器结构与特点

2.1虚拟仪器的结构

2.1.1硬件结构

2.1.2虚拟仪器系统硬件组建方案

2.1.3软件技术

2.2虚拟仪器的特点

第三章 基于LabVIEW的虚拟仪器开发

3.1 LabVIEW程序设计简介

3.1.1程序面板和模板

3.1.2子Ⅵ

3.1.3循环结构

3.1.4图形显示与数组

3.1.5程序调试

3.2水位测试显示仪的开发设计

3.2.1数据采集模块

3.2.2数据处理模块

3.2.3数据存储模块

3.2.4结果的整形、打印

第四章数据采集

4.1采样频率、抗混叠滤波器和样本数

4.2数据采集系统的构成

4.2.1输入信号类型

4.2.2输入信号的连接方式

4.2.3信号调理

4.3数据采集(DAQ)卡

4.3.1数据采集卡的功能

4.3.2数据采集卡的软件配置

4.3.3多通道的采样方式

4.4 LabVIEW数据采集模块的分类

4.4.1模拟输入(Analog Input)

4.4.2模出(Analog Output)

第五章 电子技术实验中的虚拟仪器设计

5.1函数信号发生器

5.2虚拟示波器

5.3虚拟电压表

第六章结论

参考文献

致谢

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