【正文】 m9提供了雙蹤示波器、邏輯分析儀、 波特圖示儀、數(shù)字萬用表等十多種虛擬儀器、儀表，操作界面如同在實驗室中親 手操作儀器一樣，可非常方便地用于分析研究和教學，邏輯 分析儀、網(wǎng)絡分析儀 更是一般實驗室不可多得的高檔儀器。 Multisim 9計算機仿真與虛擬儀器技術可以很好的解決理論教學與實際動手實驗相脫節(jié)的這一老大難問題。 并且，本文設計的數(shù)字電子技術虛擬實驗室完全利用 LabVIEW 中的虛擬儀器來構建 。 利用 Subpanel 控件控制這 5 個子VI 動態(tài)載入主 VI 界面［ 24］ 。 圖 3 中，該容器顯示的是 數(shù)據(jù)選擇器實驗的 子 VI 界面，界面上的 STOP 控件用來控制主系統(tǒng)停止運行 。方法節(jié)點 Insert VI 控制各子 VI 動態(tài)插入到基礎數(shù)字電子實驗容器，該控件是前面板中 Subpanel 控件所對應的函數(shù)控件 。 下面，具體介紹完成譯碼器實驗的虛擬儀器的設計過程 。 通過點擊實驗說明 、 實驗步驟按鈕可以查詢實驗指導信息，幫助學生更好地完成實驗任務 。 在實驗設計中，所需要的虛擬單元器件在 LabVIEW 軟件平臺中事先創(chuàng)建好，并由該平臺中的項目瀏覽器 Project Explore 來管理的 。 每個項目庫中含有一些虛擬單元電子器件，這些虛擬儀器是學生進行綜合實驗常用的器件 。 下面，具體介紹異步 2 進制四位加法計數(shù)器的設計過程，其他 3 個實驗題目的設計思路與之類似 。 該實驗由4 個 JK 觸發(fā)器組成的，能夠存儲從起始狀態(tài) 0000 ～ 1111 共 16 個狀態(tài)，該 4 位瓊州學院本科畢業(yè)論文（設計） 26 加法計數(shù)器可以作為 16 進制加法計數(shù)器使用 。 在圖 10 中， Q0 ～ Q3 是顯示控件，用來顯示 4 個 JK 觸發(fā)器 的輸出信號狀態(tài)， CP、 CP CP CP3 是輸入控件，是用來控制這 4 個觸發(fā)器工作的時鐘脈沖瓊州學院本科畢業(yè)論文（設計） 27 信號 。 在調試階段，令 3 個啟用控件為無效狀態(tài) ( 即點擊 3 個啟用控件呈暗色 ) ，使 CP、 CP CP CP3 分別為控制 Q0 ～ Q3 的時鐘脈沖信號 。 否則，要么系統(tǒng)死機，要么不能產(chǎn)生正確的結果 。 在實驗中，采集卡不僅要正確連線，還要根據(jù)實際需求對采集卡的驅動程序進行正確配置 瓊州學院本科畢業(yè)論文（設計） 28 ２ .４ .１ 示波器 虛擬示波器是虛擬儀器最有特色的功能，運行該軟件后．默認將啟動示波器，在界面左下方的“示波器工作方式”下．可以選擇示波器的五種工作模式 ： X 單蹤示波器 X1， X2 雙蹤示波器 X— Y 兩路信號分別做 X軸， Y軸輸入 X1+X2 兩路信號相加 頻域 顯示信號的頻譜分布 ２ .４ .２ 頻率計 按下“電源開關”下的“頻率計”可啟動虛擬頻率計．頻率的測量是通過對輸入信號進行快速傅利葉變換 (F盯 )得到的，具有快速 、實時的特點，但也給測量結果帶來約 10Hz的誤差，如果想得到準確的頻率值．可利用信號發(fā)生器的輸入信號配合示波器利用李薩如圖形法進行測量．如果將 F丌取樣數(shù)提高。 ２ .４ .４ 萬用表 按下“萬用表”按鈕可以啟動萬用表功能，配合前面制作的兩根測試電纜．連接后即可以對電阻、電容、電感和交流電壓有效值進行測量。在測量前。 第三章 虛擬儀器實驗教學系統(tǒng) 應用實例 ３ .１ 聲音信號采集系統(tǒng) 瓊州學院本科畢業(yè)論文（設計） 30 通過將聲卡采集到的聲音信號進行高通濾波處理，然后將信號數(shù)據(jù)重新輸入聲卡播放，并可將采集到的聲音信號寫 入 LabVIEW測試文件 (． 1vm文件 )，最后生成 HTML報表。借助數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輔助教學，有利于培養(yǎng)學生運用現(xiàn)代科技知識解決 實際問題的能力，能開闊學生的眼界，拓寬思路，激發(fā)學生的興趣，提高他們的動手能力，并有助于他們的直觀思維的發(fā)展。數(shù)據(jù)采集器與信息技術整合開拓了一種新的實驗教學方式。因此， 當講解《電路》或者《電子測量》中有關交流電壓的參數(shù)及其測量時，可以借助于多媒體在課堂上使用 LabVIEW 讓學生非常直觀地了解認識正弦交流電的各項主要參數(shù)，并能夠 自己設置頻率、幅值及直流成分等。自相關函數(shù)的概念復雜不好理解，對于 我們的學生而言，學習《傳感器與檢測技術》時有學多很專業(yè)很前沿的知識不好理解掌握，授課往往難度很大。學生在掌握相關的設計方法后可以充分發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造性，開發(fā)出許多新的虛擬儀器。依據(jù)虛擬儀器自身的優(yōu)勢總結出的幾種典型的應用如下： ，不易直接觀察的情況：很多現(xiàn)象如“聲音頻率的高低”，“磁場強度的強弱”，“調頻波形的實際情況 等等，都很難用肉眼或耳朵直接精確的觀察感知。使用光電門傳感器采集數(shù)據(jù)即可方便的解決上面的困難。 本文主要從以下幾個方面進行了較深入的研究和實現(xiàn)； (1)對實現(xiàn)虛擬儀器實驗教學系統(tǒng)所需的關鍵技術進行了較詳細的分析和研究，包括了硬鋒配置和軟件配置兩個方面的詳細介紹； (2)對常見的虛擬儀器實驗系統(tǒng)和基予康擬儀器的網(wǎng)絡虛攢實驗室構建進行了說明 (3)在裝了 LabVIEW軟件的 PC規(guī)上進行 7聲音數(shù)據(jù)的采集察波形測量與分析實驗，并結合 Multisim給出了一個電路設計實例，實現(xiàn)了虛擬儀器的簡單應用。 (2)由于時聞和條件有限，本文的研究只是進行了一些應用 個例的研究，缺乏系統(tǒng)性，今蜃可以在采用總線或靖絡方式來構建虛擬儀器實驗教學系統(tǒng)上徽更為深入和系統(tǒng)的研究，使虛擬儀器技術更好地為教學服務。 然后我要感謝的是 四年來教導過我的每一位老師，正是所有老師的辛勤耕耘才有了我今天的收獲 ，也 正是你們不倦的教誨 ,使我打下了扎實的專業(yè)基礎 。 還要感謝所有 的 同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。 最后要感謝的是培養(yǎng)了我的母校瓊州學院 —— 愿母校的明天更加美好！ 瓊州學院本科畢業(yè)論文（設計） 36 。四年的大學生活即將結束，這四年中，我們一起學習、生活，有著太多美好的回憶。在此瑾向老師們致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 首先我要特別感謝的是本次設計的指導老師鄭澤龍老師。通過本課題的開發(fā)與設計，我在科研方面褥到了極大的鍛煉，培養(yǎng)了獨立思考和實踐的能力，感覺到這段時光很充實，并且相信我所學和所研究的知識會讓我受益終生。虛擬儀器的軟件具有強大的數(shù)據(jù)處理能力，軟件內(nèi)置上百個分析函數(shù)，用于信號生成、頻率分析、概率統(tǒng)計、數(shù)學運算、曲線擬合、插值、數(shù)字信號處理等等各種數(shù)據(jù)分析應用。 ：當學生在做 _二些實驗中會碰到對周期的測量，學生使用停表計、雙眼和手配合來測量時間，測量的誤差很大，且多次測量后，眼睛會很疲勞。 r虛擬儀器在實際教學中有著廣闊的應用空間，原因在于 虛擬儀器可方便的采集多種信號，輕松的對數(shù)據(jù)進行分析處理。另外，由于軟件易于更新，可以隨時加入最 新的算法和研究成果，能使實驗系統(tǒng)的性能和功能不斷的發(fā)展、完善，始終保持最先進的水平。等到學生掌握了 LabVIEW，加以適當?shù)挠布K如：瓊州學院本科畢業(yè)論文（設計） 31 函數(shù)發(fā)生器模塊、數(shù)字示波器模塊 HPEl426A，將 HPEl440A函數(shù)發(fā)生器模塊HPEl440A的輸出端連接到數(shù)字示波器模塊 HPEl426A的輸入端，要求學生通過自己設計一個操作員接口，改變函數(shù)發(fā)生器的輸出信號的類型、頻率等參數(shù)，并通過示波器觀察信號波形。機器安裝了聲卡和驅動后，在有 LabVIEW系統(tǒng)情況下，本次實驗很容易完成 。數(shù)據(jù)采集器能立即反饋真實的實驗數(shù)據(jù)和圖像，提供與科學家類似的經(jīng)歷，并能從圖線到物理概念建立連接，這樣可減少并糾正學生的錯 誤概念。可以完成一些常規(guī)儀器難以完成的實驗，如瞬間變化、長時間變化，驗證有關公式、定律，提高實驗精度和實驗效果。最后按下與元件類型對應的標志，如果測電容就按下“ c”．比 D顯示屏七即可顯示出待測元件的數(shù)值．比如標準元件為 o． Oluf．則基準值町以輸入 1．此時，若待測元件為 o． 068uf，則顯爪值將為 68，其單位與設置的基準值一致。一般都元電感、電容的測量。 ２ .４ .３ 信號發(fā)生器 按“信號源”按鈕將啟動信號發(fā)生器，信號為雙路輸出。 具體硬件設計［ 68］見圖 11 圖 11 硬件分布圖 在圖 11 中，將完成實驗所需的基本元件焊接在電路板上，實驗中需要測量的信號通過采集卡傳送到計算機里，而信號的處理 、 計算和顯示等任務均由計算機中的虛擬儀器來完成 。 在計數(shù)階段中，令 3 個啟用控件為有效狀態(tài) ( 即點擊 3 個啟用控件呈亮色 ) ，控件CP CP CP3都不起作用，而 CP、 Q0、 Q Q2 分別是控制 Q0 ～ Q3 的時鐘脈沖信號 。 要想順利地完成本實驗任務，操作者必須分 2 個步驟進行 。 根據(jù)異步 2 進制 4 位加法計數(shù)器邏輯電路圖，本實驗所需的虛擬儀器設計如下 。 見圖 8。 學生可以登錄該網(wǎng)頁，選擇自己需要的單元虛擬器件拖曳到新建的虛擬控件程序框圖中，進行實驗設計 。 本文所創(chuàng)建的項目瀏覽器見圖 7。 3． 1． 2 完成綜合實驗題目虛擬儀器的設計 在數(shù)字電子技術實驗教學中，大綱還要求開設一些設計性和綜合性實驗 。 通過點擊A2 ～ A033 個布爾輸入控件，可以使它們產(chǎn)生不同的組合狀態(tài)，進而控 制輸出控件 Y0 ～ Y7 產(chǎn)生不同的組合狀態(tài) 。 ( 3) 完成基礎數(shù)字電子實驗的各子 VI 設計 。 關于控制 5 個子 VI 動態(tài)載入 Subpanel 容器控件的所有控件大致分為以下幾部分 : Pane0 ～ Pane4 控件是圖 3 中基礎數(shù)字電路實驗容器左側的 5 個布爾控件對應的程序控件，也是 5 個子 VI 控件的文件名稱 。 容器左側的 5 個布爾輸入控件控制 5 個子 VI動態(tài)載入容器 Subpanel 控件中 。 見下圖 虛擬數(shù)字電路實驗平臺能完成的實驗題目 ( 2) 系統(tǒng)操作界面設計及系統(tǒng) 。 本文利用 LabVIEW8． 6 軟件創(chuàng)建多個虛擬儀器共同作用，同樣可以完成上述 3 門基礎專業(yè)課實驗教學任務 數(shù)字電子技術虛擬實驗室的設計與實現(xiàn) 瓊州學院本科畢業(yè)論文（設計） 22 為了實現(xiàn)數(shù)字電子技術實驗課的教學目標，本文設計 2 類實驗題目 : ① 基礎實驗題目 。 7．提供多種輸入輸出接口 Multisim9可以輸入由 Spice等其他電路仿真軟 件所創(chuàng)建的 Spice網(wǎng)表文件并自動形成相應的電路原理圖，可以把 Multisim 9 環(huán)境下創(chuàng)建的電路原理圖文件輸出 給 Protel等常見的 PCB軟件進行印刷電路板 設計，也可以將仿真結果輸送到 MathCAD和 Excel等應用程序中。 3．高度集成的操作界面’ Multisim9將電路原理圖的創(chuàng)建，電路的測試分析 和結果的圖表顯示等，全部集成 到同一個電路窗口中。除了軟件提供的 20種儀器外．還可以運用 LabVIEW來實現(xiàn)完全自定義的虛擬儀器，并將這些儀器用在 Multisim環(huán)境中。 它包含了電路原理圖的圖形輸入，電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。并且，每個實驗裝置所配的計算機也沒有 得到充分的利用。既可用計算機來管 理實驗，又可以用它來采集處理實驗數(shù)據(jù)、控制實驗時間、了解學生操作的故障 次數(shù)，以及實驗報告的批改和網(wǎng)絡教學等。再次點擊單步按鈕，程序將會變成連續(xù)執(zhí)行方式。點擊折斷箭頭的運行按鈕則會列出錯誤清單，雙擊列表中的錯誤清單，則出錯的對象或端口就會高亮顯示。對框圖程序的設計主要是對節(jié)點、數(shù)據(jù)端口和連線的設計。控制器使用戶可以輸入數(shù)據(jù)到程序，而指示器則用來顯示程序產(chǎn)生的數(shù)值。圖標是子Ⅵ在其他程序框圖中被調用的節(jié)點表現(xiàn)形式，而連接器則表示節(jié)點數(shù)據(jù)的輸入腧出口，就像函數(shù)的參數(shù)。圖 2． 3是與圖 22對應的流程圖。顯然，并非簡單