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《淺析基于labvi ew的虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、淺析基于LabVIEW的虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)1系統(tǒng)開發(fā)背景 實驗是教學(xué)活動中一個必不可少的環(huán)節(jié)，它能培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力和發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。然而，并不是所有學(xué)校都能提供必須的實驗環(huán)境，由于各種各樣的原因很多本應(yīng)開設(shè)的實驗無法進(jìn)行。虛擬實驗作為傳統(tǒng)實驗的一個必要的、有益的補充，具有較好的經(jīng)濟(jì)性，較強的針對性，較大的開放性等特點?！ abVIEW是一種功能強大的圖形化編程軟件，與傳統(tǒng)的編程軟件相比，開發(fā)效率更高，對硬件的支持性更好，是目前測控領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛和最有前途的軟件之一。本課題以L
2、abVIEW為開發(fā)平臺，構(gòu)造了一個實時性強、交互性強、可擴(kuò)展的虛擬實驗系統(tǒng)?！ ?實驗系統(tǒng)的主要研究內(nèi)容 基于LabVIEW的虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)主要研究內(nèi)容包括基于LabVIEW的虛擬實驗系統(tǒng)的登錄界面和數(shù)據(jù)的管理設(shè)計、自動控制原理虛擬實驗系統(tǒng)虛擬實驗系統(tǒng)、自動檢測技術(shù)、過程控制原理實驗系統(tǒng)、單片機原理及應(yīng)用虛擬實驗系統(tǒng)。 2.1登錄界面和數(shù)據(jù)的管理設(shè)計 登錄界面包含三級界面：登陸主界面的設(shè)計、選擇不同項目進(jìn)行實驗的二級子界面(如圖2所示)、子實驗系統(tǒng)的具體實驗項目選擇三級子界面設(shè)計(如圖3
3、，以過程控制虛擬實驗系統(tǒng)為例)。其中登陸主界面主要是該系統(tǒng)的簡單介紹，實驗人員和管理員的登錄管理;二級子界面設(shè)計，完成對不同子實驗系統(tǒng)的選擇;具體實驗項目選擇界面共有四個，用于選擇自動檢測技術(shù)實驗系統(tǒng)、自動控制原理實驗系統(tǒng)、過程控制實驗系統(tǒng)和單片機原理及應(yīng)用實驗系統(tǒng)中某個具體實驗。 數(shù)據(jù)的管理設(shè)計主要是數(shù)據(jù)庫的管理DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2012.20.039以及實驗數(shù)據(jù)結(jié)果的保存、報表的設(shè)計等。用戶包括管理員和普通登陸人員兩種形式。管理員可以對普通用戶進(jìn)行管
4、理，而普通人員只能進(jìn)行密碼修改(如圖4所示)。主要是以Access數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),通過手工、注冊表、ActiveX以及LabSQL創(chuàng)建、修改DSN的方法,解決了LabVIEW自身不易鏈接、操作數(shù)據(jù)庫的問題?！ ?.2實驗內(nèi)容的設(shè)計 該實驗系統(tǒng)中包含的四門課程是自動化相關(guān)專業(yè)的四門重要專業(yè)課，每門專業(yè)課的實驗內(nèi)容的選取與課程講授內(nèi)容息息相關(guān)，又注重了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，有基礎(chǔ)也有提高?！ ∫虼耍詣涌刂圃砝碚撔暂^強，實驗內(nèi)容為控制設(shè)計與仿真實驗，注重當(dāng)某個參數(shù)發(fā)生變化，或增加某個環(huán)節(jié)系統(tǒng)響應(yīng)的變
5、化情況。自動控制原理虛擬實驗系統(tǒng)包括：基于LabVIEW的一階系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)分析、二階系統(tǒng)時域分析、系統(tǒng)穩(wěn)定性、頻域分析、系統(tǒng)校正、采樣系統(tǒng)、采樣系統(tǒng)校正和非線性控制系統(tǒng)分析8個虛擬實驗，其中一個實驗前面板和后臺程序，主要用LabVIEW8.6完成?！ ∽詣訖z測技術(shù)課程實驗內(nèi)容既有傳統(tǒng)傳感器的實驗、又有新型傳感器的實驗，但實驗的開發(fā)注重把傳感器放到實際的監(jiān)控系統(tǒng)中完成數(shù)據(jù)采集，只監(jiān)不控，設(shè)置越限報警。該虛擬實驗系統(tǒng)包括基于虛擬儀器技術(shù)的熱電偶測溫、霍爾傳感器測重、熱電阻和濕度傳感器的溫濕度檢測、電
6、渦流傳感器測振動、超聲波測距、煙霧傳感器煙霧報警器等7個虛擬實驗。用到的軟件是LabVIEW8.6，NIELVIS測量套件，硬件為NI9203、NIcDAQ-9178以及各種傳感器。 過程控制虛擬實驗系統(tǒng)以大家所熟知的液位控制系統(tǒng)為原型，包括單容液位單回路控制、雙容液位單回路控制、雙容液位串級控制、比值控制、前饋反饋控制虛擬實驗系統(tǒng)。主要用到LabVIEW8.6、分布式控制系統(tǒng)模塊DSC、控制設(shè)計與仿真模塊等。單片機原理及應(yīng)用課程的實驗內(nèi)容把全國智能車設(shè)計大賽、全國電子設(shè)計大賽的常出現(xiàn)題目與虛
7、擬儀器技術(shù)相結(jié)合，實驗內(nèi)容包括液位實時監(jiān)控、電機調(diào)速系統(tǒng)、智能車仿真、數(shù)顯電壓表、雨量檢測系統(tǒng)。單片機完成底層的數(shù)據(jù)采集及驅(qū)動控制，用LabVIEW設(shè)計相應(yīng)的監(jiān)控界面及算法處理。用到LabVIEW8.6、NIELVIS測量套件、NIUSB-9215、NIcDAQ-9178、實訓(xùn)電路板等。 3實驗系統(tǒng)的創(chuàng)新點 該實驗系統(tǒng)通過學(xué)生使用情況發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新點如下： (1)在實驗設(shè)備老化，實驗設(shè)備不足、實驗經(jīng)費緊張和實驗時間不夠的情況下，解決提高學(xué)生綜合技能和實踐技能的問題?！ ?2)現(xiàn)有的實驗內(nèi)容側(cè)重于
8、理論驗證和簡單的接插線，所有學(xué)生的實驗內(nèi)容一樣，將學(xué)生的思維限定在一個很窄的范圍內(nèi)，LabVIEW讓學(xué)生在相同的任務(wù)下完成千變?nèi)f化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在相同的軟件環(huán)境下開發(fā)出千變?nèi)f化的產(chǎn)品，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主設(shè)計能力和創(chuàng)新能力?！ ?3)良好的可擴(kuò)展性，用戶可以利用該平臺增加如電工電子、運動控制等其它相關(guān)課程的虛擬實驗系統(tǒng)，也可根據(jù)該平臺進(jìn)行其他專業(yè)虛擬實驗系統(tǒng)的開發(fā)?！ ?4)是怎樣讓自動化應(yīng)用型本科人才擁有一技之長的途徑之一。在虛擬儀器技術(shù)中軟件即儀器和系統(tǒng)，軟件儀器和系統(tǒng)的設(shè)計中涵蓋了自動化專業(yè)
