基于LabVIEW锁相调频与鉴频电路远程实验的开发

摘要

随着测量仪器向着数字化、计算机化的方向发展，虚拟仪器正逐渐取代了传统的测试仪器。在实验中使用虚拟仪器，不但可以节省大量仪器的经费投入，免去维护仪器的复杂工作及排除仪器故障所需的大量时间与精力，同时也能够调动学生的积极性，使学生更加专注于对知识的理解而不是仪器的调试。
　　由美国NI(National Instruments)公司开发的Multisim软件平台将原理图输入、工业标准的 SPICE仿真集成在同一环境中，可方便地仿真和分析电路。NI ELVIS II+是基于图形化编程语言LabVIEW的系统开发设计平台。
　　本课题以 NE564模拟锁相环构成的调频及鉴频电路的设计为主线，首先阐述了调频与鉴频的基本原理以及由 NE564构成的锁相调频和鉴频电路的基本工作原理，通过在 Multisim软件中的芯片建模对 NE564进行深入分析，用晶体管创建其内部结构，同时引入其SPICE模型，通过对电路性能的测试，验证了两种方法对芯片建模的正确性，再进行锁相调频鉴频电路设计、运用 Multisim完成电路性能的仿真分析，然后以虚拟仪器为测试工具开发出高频电子线路实验教学系统，最终在NI ELVIS平台实现硬件电路，通过虚拟仪器调用完成系统性能调试。
　　再开发出一个完整的远程实验控制平台，从开发的平台中调用LabVIEW中的虚拟仪器，将数据从ELVIS平台进行采集，完整的将基于NE564的锁相调频与鉴频实验远程控制平台展现在PC机上，运用NI公司图形化编程语言LabVIEW结合Multisim、DAQmx开发了基于NE564的锁相调频和鉴频远程实验程序。程序主要包括5个模块：锁相调/鉴频原理介绍模块、参数配置模块、仿真模块、频谱仪分析模块和示波器分析模块。介绍了每个模块的运行流程和运行原理，运用基于LabVIEW的虚拟仪器对电路性能进行测量与分析。课题对系统电路开发及测试的过程，与传统的电路设计方法相比，使教学实践环节突破了时间和空间的局限，充分体现出了EDA设计及虚拟仪器的优越性。
　　论文的研究成果为远程实验的开发与应用做了有益的探索。

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1 绪论

1.1 课题背景和意义

1.2 课题研究现状

1.3 课题研究内容和章节安排

2 电路设计的流程和开发环境

2.1 电路设计的流程

2.2平台的硬件开发环境——NI ELVIS教学套件

2.3 平台的软件开发环境

2.4 创建基于Multisim、ELVIS的电子技术教学平台

2.5 本章小结

3 锁相调频和鉴频电路原理

3.1 调频与鉴频理论

3.2 锁相技术

3.3 本章小结

4 锁相调频与鉴频电路的设计与仿真分析

4.1 锁相调频鉴频的电路设计

4.2 集成锁相环芯片NE564

4.3 集成锁相环芯片NE564的建模

4.4 Multisim仿真

4.5 本章小结

5 ELVIS平台硬件电路的实现与测试

5.1NI ELVIS II+工作台虚拟仪器

5.2 ELVIS工作台接口设计

5.3 PCB板设计

5.4NI ELVIS电路性能的测试分析

5.5 本章小结

6 远程实验平台开发

6.1 开发平台介绍

6.2 软件设计方法

6.3 远程实验界面的开发

6.4 电路性能测试

6.5 本章小结

7 总结与展望

7.1 工作总结

7.2 展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文

致谢