【正文】 可充分利用采集卡的性能。 數(shù)據(jù)采集卡 數(shù)據(jù)采集模塊采用 NI 公司的數(shù)據(jù)采集卡 PCI—6024E，它支持 DMA 方式和雙緩沖區(qū)模式，保證了實(shí)時(shí)信號(hào)不間斷采集與存儲(chǔ)。這種數(shù)據(jù)采集卡支持單極性和雙極性模擬信號(hào)輸入，采樣速率可達(dá) 200kb/s，信號(hào)輸入范圍分別為5—+5V 和10—+l0V。提供 16 路單端/8 路差動(dòng)模擬輸入通道、2 路獨(dú)立的 D/A 輸出通道、8 位 24 線的,TTL 型數(shù)字 I/O，2 個(gè) 24 位 20MHz 的定時(shí)計(jì)數(shù)器，4 個(gè)模擬輸入范圍等多種功能。被測對(duì)象 14 數(shù)據(jù)采集卡通過多路開關(guān)、A/D 轉(zhuǎn)換新片和數(shù)據(jù)緩存的幾個(gè)部件將多通道的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并貯存在其緩存中，而計(jì)算機(jī)通過 LabVIEW 中的數(shù)據(jù)采集 VI 對(duì)數(shù)據(jù)采集卡中的兒個(gè)部件的運(yùn)作進(jìn)行控制，數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)之間通過計(jì)算機(jī)總線含通信，交換數(shù)據(jù)和控制信息。一個(gè)多通道波形數(shù)據(jù)采集的過程一般包括以下幾個(gè)步驟： 數(shù)據(jù)采集卡有關(guān)的采樣參數(shù)（頻率、次數(shù)、通道、數(shù)據(jù)緩存的大?。?。 采樣開始，多路開關(guān)對(duì)采樣通道進(jìn)行一次掃描，每個(gè)通道采樣一個(gè)點(diǎn)。 A/D 轉(zhuǎn)換。 數(shù)字信號(hào)存到數(shù)據(jù)緩存。 重復(fù) 24，直到采集到了所需的采樣次數(shù)，全部數(shù)據(jù)順序存儲(chǔ)到緩存中。 從數(shù)據(jù)采集卡的緩存中讀取數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中。 15 4 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 虛擬電子信息類的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)包含函數(shù)發(fā)生器、信號(hào)濾波器和信號(hào)調(diào)理電路等虛擬儀器，才能滿足電子信息類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。這些儀器的設(shè)計(jì)思想和步驟同虛擬示波器，這里直接給出。 虛擬函數(shù)發(fā)生器 函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生測量所需的信號(hào)源，其波形有正弦波、方波、三角波、鋸齒波、正負(fù)脈沖、調(diào)幅調(diào)頻和隨機(jī)信號(hào)等不同種類，信號(hào)的頻率和幅值等參數(shù)可按需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。 本虛擬函數(shù)發(fā)生器可產(chǎn)生仿真信號(hào)，用于測試系統(tǒng)模型分析或信號(hào)性質(zhì)研究。具有如下特征：（1）能產(chǎn)生常用信號(hào)和任意信號(hào)波形。常用信號(hào)有正弦波、方波、三角波和鋸齒波；任意信號(hào)波形由公式和含噪多諧波形特征值設(shè)定；（2）可設(shè)置波形的頻率、幅度、相位、直流偏移量、占空比等參數(shù)；（3）能儲(chǔ)存和再現(xiàn)波形。 虛擬函數(shù)發(fā)生器的功能 LabVIEW 將測量中常用的信號(hào)函數(shù)做成了可以生成各種仿真信號(hào)波形序列的功能模塊，供編程者方便地調(diào)用，除此之外，還可以利用公式波形節(jié)點(diǎn)，生成指定的任意函數(shù)波形。 前面板和流程圖虛擬函數(shù)發(fā)生器前面板如圖 所示。 16 圖 虛擬函數(shù)發(fā)生器前面板該信號(hào)源能夠產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和鋸齒波等波形，可方便地對(duì)其頻率、幅度、初相位、采樣參數(shù)等進(jìn)行調(diào)節(jié)，生成的波形在圖形顯示控件上形象地顯示出來，對(duì)方波可進(jìn)行占空比的調(diào)節(jié)。圖 為虛擬函數(shù)發(fā)生器流程圖圖 虛擬函數(shù)發(fā)生器框圖程序 在這種由計(jì)算機(jī)直接產(chǎn)生信號(hào)的數(shù)字系統(tǒng)中，注意信號(hào)頻率與采樣頻率之間的關(guān)系必須滿足采樣定理，即采樣頻率大于 2 倍的最高信號(hào)頻率。在奎耐斯特以下的頻率可以被正常采樣，而高于奎耐斯特的頻率將出現(xiàn)頻率混疊。在采用傳統(tǒng)授課模式時(shí)，對(duì)于數(shù)字系統(tǒng)所特有的這種頻率混疊現(xiàn)象，學(xué)生感到抽象，理解困難，而現(xiàn)在只需簡單的調(diào)節(jié)虛擬函數(shù)發(fā)生器的信號(hào)頻率參數(shù)和采樣頻率，即可顯現(xiàn)。這種教學(xué)效果是純理論教學(xué)難以達(dá)到的。利用軟件生成的各種虛擬信號(hào)可對(duì)虛擬儀器的后續(xù)軟件處理部分進(jìn)行調(diào)試和功能檢驗(yàn)，還可以設(shè)計(jì)各種虛擬儀器，實(shí)現(xiàn)各種理論分析及功能演示，為形象直觀教學(xué)提供了極大的方便。 虛擬微分器和積分器 儀器功能 由軟件生成各種典型的輸入信號(hào)（如正弦波信號(hào)的幅值、頻率、相位） ，并在面板上顯示信號(hào)微分和積分前后的波形。 前面板和流程圖虛擬微分器和積分器前面板和流程圖分別如圖 和圖 所示 17 圖 虛擬函數(shù)發(fā)生器前面板圖 虛擬函數(shù)發(fā)生器框圖程序 虛擬數(shù)字濾波器 虛擬數(shù)字濾波器的功能 數(shù)字濾波器的基本原理是將信號(hào)數(shù)字化后，通過一定的算法，應(yīng)用程序?yàn)V波功能。與模擬濾波器相比，數(shù)字濾波器具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以用軟件編程，穩(wěn)定性高，可預(yù)測，不會(huì)因溫度、濕度的變化而影響測量誤差。應(yīng)用 LabVIEW 軟件的數(shù)據(jù)分析工具包，該包中提供了豐富的信號(hào)分析處理相關(guān)程序，包括波形測量、信號(hào)調(diào)理、信號(hào)監(jiān)測、波形發(fā)生和信號(hào)處理等，并提供了多種常用的濾波器，使用時(shí)只需輸入相應(yīng)的指標(biāo)參數(shù)即可。濾波器位于 Functions 模版\Analyze 子模板\SignalProcessing 子模板\Filters 子模板中。 18 前面板和框圖程序虛擬數(shù)字濾波器的前面板和框圖程序如圖 和 所示。圖 虛擬數(shù)字濾波器前面板圖 虛擬數(shù)字濾波器框圖程序 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 在虛擬信號(hào)頻譜分析儀、虛擬數(shù)字濾波器、虛擬示波器、虛擬函數(shù)發(fā)生器、 19 虛擬積分器和微分器等實(shí)驗(yàn)教學(xué)用虛擬儀器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，如果將每一臺(tái)儀器作為 SubVI 集成在虛擬儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)用戶界面下，可以方便地進(jìn)行電子信息類實(shí)驗(yàn)的教學(xué)。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)如圖 所示。電子信息類虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)虛擬信號(hào)發(fā)生器虛擬頻譜分析儀虛擬濾波器虛擬示波器虛擬微分積分器 圖 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng) 20 5 結(jié)論 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和工程測試技術(shù)是本文理論知識(shí)的基礎(chǔ)，而虛擬儀器的基本思想和 LabVIEW 開發(fā)平臺(tái)則是程序開發(fā)設(shè)計(jì)過程中有力的工具。如果缺乏基礎(chǔ)性的理論知識(shí)，就無法很好地運(yùn)用開發(fā)工具，無法解決在開發(fā)過程中所遇到的問題，也就無法開發(fā)出具有實(shí)用價(jià)值虛擬儀器；如果缺乏功能強(qiáng)大的開發(fā)平臺(tái)，再扎實(shí)的理論知識(shí)也難以轉(zhuǎn)化為有效的、實(shí)用的工具。 該虛擬儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了虛擬信號(hào)頻譜分析儀、虛擬濾波器、虛擬示波器、虛擬函數(shù)發(fā)生器、虛擬積分器和微分器等實(shí)驗(yàn)教學(xué)用虛擬儀器，并將每一臺(tái)儀器作為 SubVI 集成在虛擬儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)用戶界面下，使用者可以很方便地利用這些儀器進(jìn)行電路基礎(chǔ)、電子技術(shù)基礎(chǔ)、信號(hào)與系統(tǒng)、自動(dòng)控制理論等專業(yè)基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。 虛擬儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)對(duì)改善和提高理工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量是有所補(bǔ)益的。更重要的是，由于該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，而且 LabVIEW 提供了極其強(qiáng)大的功能函數(shù)庫（Functions Palette） ，學(xué)生在使用本系統(tǒng)，熟悉 LabVIEW 開發(fā)平臺(tái)后，可以充分發(fā)揮發(fā)揮其想象力和創(chuàng)造性，調(diào)用 Functions Palett 中的函數(shù)替代本系統(tǒng)中的部分函數(shù)或模塊開發(fā)出許多新的虛擬儀器。學(xué)生在完成新儀器開發(fā)學(xué)習(xí)到許多新知識(shí)的同時(shí)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將理論與實(shí)踐完美結(jié)合，使其具有成功感，提高其學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)課程的興趣。作者認(rèn)為虛擬儀器引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)必將翻開實(shí)驗(yàn)教學(xué)新的一頁。 由于時(shí)間的關(guān)系，LabVIEW 所具有的強(qiáng)大功能還有許多是作者未曾開發(fā)和加以很好利用。在課題研究和撰寫論文過程中，本人遇到了一系列困難，主要有從哪得到 LabVIEW 開發(fā)環(huán)境，誰提供數(shù)據(jù)采集卡或幫助實(shí)測檢驗(yàn)虛擬儀器，如何進(jìn)行流程圖的優(yōu)化，以及很多開發(fā)技術(shù)方面的難題，在老師的指導(dǎo)和同事的幫助下，以上困難都得到了克服，最終完成了課題研究。 21 參考文獻(xiàn)[1]黃小紅，胡正濤，[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2022.[2]陳衛(wèi)東。：//[3]虞惠華，(VI)一計(jì)算機(jī)在儀器領(lǐng)域的中的應(yīng)用[J].半導(dǎo)體技術(shù)，1997, [4]賈功賢， PC 的虛擬儀器的發(fā)展趨勢[J].電子技術(shù)應(yīng)用，1999。[5]蔣德清，[J].成都紡織高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2022.[6]劉君華， :西安電子科技大學(xué)出版社，[7] I 局部總線及其應(yīng)用[M]。西安:西安電子科技大學(xué)出版社，[8]刀何瑛，宋利， LabVIEW 的數(shù)采卡(DAQ)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)[J].電子測量與儀表， (4): 3537[9] VISA 的研究[M].測控技術(shù)，[10]張健，基于 LabVIEIY 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