基于LabVIEW的高職虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

王巖燕 岳軍琳 楊鵬娟

[摘

要] 近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異。在這種大趨勢(shì)的影響下，隨著虛擬儀器技術(shù)的逐漸成熟，虛擬實(shí)驗(yàn)已成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的一個(gè)新方向。根據(jù)高職電子技術(shù)課教學(xué)的實(shí)際需要，借助LabVIEW軟件，設(shè)計(jì)出高職院校大學(xué)物理課程教學(xué)中常做的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：二極管伏安特性測(cè)量虛擬實(shí)驗(yàn)和JK觸發(fā)器虛擬實(shí)驗(yàn)，并對(duì)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的具體設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)程序進(jìn)行詳細(xì)介紹。

[關(guān)

鍵

詞] LabVIEW；高職；電子；虛擬實(shí)驗(yàn)

[中圖分類號(hào)] O4-33

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[文章編號(hào)] 2096-0603（2018）31-0209-01

借助LabVIEW將高職學(xué)生大學(xué)物理課程中一些比較抽象難懂的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)出來(lái)，并將這些虛擬實(shí)驗(yàn)發(fā)布到虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，這樣做一方面可以使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之前通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，了解實(shí)驗(yàn)的原理和注意事項(xiàng)；另一方面教師在教學(xué)過(guò)程中也可以隨時(shí)訪問(wèn)該網(wǎng)站的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行隨堂演示，提高教學(xué)效果；同時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)感興趣或有疑問(wèn)的學(xué)生，也可以在課后登錄實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。

一、虛擬實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)的方法

LabVIEW的編程方式是基于數(shù)據(jù)流和面向?qū)ο蟮膱D形化編程。開(kāi)發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn)的具體方法如下：

（一）確定實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)前面板 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)器材確定可行的實(shí)驗(yàn)方案，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案確定需要選擇連接硬件接口的通道和輸入控件、輸出控件。

（二）設(shè)計(jì)程序框圖 程序框圖是虛擬實(shí)驗(yàn)的核心，是用于控制前面板中的對(duì)象的程序的源代碼。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的具體需求，在函數(shù)選板中選取程序所需的函數(shù)，將從前面板或硬件設(shè)備中獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算，利用節(jié)點(diǎn)連線和邏輯結(jié)構(gòu)將全部設(shè)備和控件根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程組合成一個(gè)完整的系統(tǒng)，這樣便完成了一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)的程序框圖編程。

（三）運(yùn)行和調(diào)試 虛擬實(shí)驗(yàn)的前面板和框圖設(shè)計(jì)完成之后，程序在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題和錯(cuò)誤，這時(shí)就需要找出問(wèn)題并進(jìn)行調(diào)試。

二、具體實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

（一）二極管伏安特性測(cè)量虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.軟件程序設(shè)計(jì)

該實(shí)驗(yàn)的程序采用順序結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)，總共有兩幀。在第0幀中，先產(chǎn)生一個(gè)周期性電壓掃描信號(hào)（正弦波），然后將該信號(hào)傳送給示波器后再將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)送給數(shù)據(jù)采集卡，讓模擬電壓信號(hào)充當(dāng)外電路的電源。在第1幀中，從數(shù)據(jù)采集卡的0，1兩個(gè)通道各采集一個(gè)波形，其中從0通道采集到的是固定電阻產(chǎn)生的電壓信號(hào)U0；從1通道采集到的是二極管產(chǎn)生的電壓信號(hào)U1。將電流和電壓信號(hào)經(jīng)捆綁函數(shù)后傳給“XY Graph.VI”，在前面板中就可以看到二極管的伏安特性曲線。

2.運(yùn)行結(jié)果

左上圖顯示的是加在外部硬件電路中的電源信號(hào)；右圖是加上左圖所示的正弦波后待測(cè)二極管的伏安特性曲線。

（二）JK觸發(fā)器虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.JK觸發(fā)器仿真實(shí)驗(yàn)的程序設(shè)計(jì)

新建一個(gè)JK觸發(fā)器仿真實(shí)驗(yàn)VI，并將封裝好的“時(shí)鐘”和“JK觸發(fā)器”子程序添加到JK觸發(fā)器仿真實(shí)驗(yàn)程序框圖中的While循環(huán)結(jié)構(gòu)中，讓JK觸發(fā)器在時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)下完成持續(xù)觸發(fā)，具體程序如圖2所示：

參考文獻(xiàn)：

[1]司慧玲.基于LabVIEW的虛擬電路實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2013（23）：83-85. [2]呂昌遠(yuǎn).基于LabVIEW的虛實(shí)結(jié)合遠(yuǎn)程模擬電路實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)[D].東南大學(xué)，2016. ◎編輯 馮永霞