基于LabVIEW的電子電工專業虛擬現實的設計與實現

張娟

[摘? ? ? ? ? ?要]? 實驗為職業院校教學內容的主要構成部分，也是培養學生動手能力的主要途徑。但是現代傳統實驗室設備的使用率比較低，降低了學生的實驗效果。在有限資源中使實驗室使用效率得到提高，成為職業院校研究的主要課題。在實驗教學過程中使用虛擬儀器技術，創建虛擬儀器技術電學類實驗室，使學校實驗設備成本得以降低，使學生實驗學習興趣得到提高，從而提高實驗效果，促進教學改革。因此，對基于LabVIEW的電子電工專業虛擬現實設計進行分析，從而提高學校實驗水平。

[關? ? 鍵? ?詞]? LabVIEW;電子電工專業;虛擬現實;設計

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）34-0142-02

在新課改逐漸推進的背景下，實驗成為職業教育的主要內容。所以，創建實驗室為教學過程的主要構成內容。尤其是對于理論性課程，利用實驗能夠使學生學習興趣和積極性得到提高。電子類課程為職業院校專業基礎課程，此課程內容比較專業，學生在學習過程中有一定難度和深度，所以要利用實驗環節加深理解。此課程涉及大量實驗，比如基爾霍夫定律驗證、伏安特性曲線等，在實驗過程中要使用傳統實驗設備，比如示波器、萬用表等，根據一定的實驗要求對數據進行測量。在計算機和電子技術不斷發展的過程中，各種虛擬實驗室也得以廣泛使用，包括職業院校虛擬實驗室。

一、系統的結構設計

以網絡數據流量和網絡通信需求為例，常見網絡化管理模式包括基于Browser/Server、Clitent/Server與兩者結合的網絡化管理模式。基于電工電子網絡虛擬實驗室系統設計需求，本文使用基于B/S模式系統結構，圖1為虛擬實驗室結構。

使用此三層B/S模式，能夠提高系統擴展性和開放性。在校園網中設置Web服務器，此服務器為虛擬實驗室、客戶端、數據庫的中間聯絡站。Web服務器要接受用戶遠程控制與訪問的情況，對請求進行邏輯處理之后，為數據庫服務器、虛擬實驗室進行提交，用戶就能夠遠程控制、訪問虛擬實驗室，對各種管理信息進行查詢。在本機中，數據庫管理系統與虛擬實驗室都是基于LabVIEW所創建的VI。之后使此VI根據Web服務器方式在校園網中發布，客戶端在服務器網頁登錄，就能對虛擬實驗室中的虛擬儀器和數據庫信息進行遠程控制和訪問。

二、虛擬平臺的數據庫設計

電子電工虛擬實驗平臺由多子程序構成，包括管理員登錄、電工電子實驗登錄和用戶登錄。登錄界面包括學生、教師和系統管理員三種身份，不同身份的權限各有不同，只有在輸入正確用戶名和密碼之后，才能使用權限進入操作界面。如果身份不匹配，就會提示用戶名或者密碼不正確。

（一）基于LabVIEW的數據庫訪問

通過LabVIEW實現數據庫訪問，并利用ADO、SQL等底層程序實現封裝。LabVIEW中的LabSQL屬于工具包，能夠實現LabVIEW數據在平臺之間相互查看。LabVIEW為SQL和ADO空間的產物，利用ODBC管理器工具訪問數據庫。Labview具有多個VI小安裝包，在LabSQL運行前，要創建Access數據庫，從而構成數據庫到ODBC的鏈接，描述用戶訪問各參數和數據庫。

通過LabSQL可編程功能訪問數據庫的步驟為：實現數據庫連接，之后訪問，最后斷開。用戶能夠輸入不同SQL命令，從而實現數據庫記錄的增加、查看、查詢和刪除等功能。

（二）用戶管理模塊

創建功能完善的網絡虛擬實驗平臺，要對用戶管理模塊進行完善，利用LabSQL和Access創建用戶登錄平臺。

1.用戶登錄界面

將Access打開，在菜單欄中選擇新建文件，創建空數據庫并且命名。在數據庫工作界面中利用設計器創建表單，在表單中輸入學生信息，只有在此表中的學生才能開展實驗，每年根據學生情況增減。之后利用數據源管理器對已經創建的用戶數據源進行選擇，通過詞法昂視連接數據庫DSN，結束后通過LabSQL編程，調用數據。使順序結構在事件結構中內嵌，事件結構在while循環中內嵌;在最外層while循環外部包括一個布爾控件，和前面板登錄按鈕對應。接收程序后輸入用戶名和密碼，只有點擊登錄按鈕，才能進行登錄。登錄界面還設置有退出按鈕，和停止按鈕對應。

成功登錄后先提取數據庫中的數據，利用之前創建的EData.mdb使實驗數據在此數據庫中導入，使用LabSQL中ADO函數編程，對數據庫中的數據進行調取使用。

2.實驗數據庫數據調取

重復上述操作，在登錄實驗平臺主界面后進行虛擬實驗。比如虛擬巴特沃斯濾波器作為基礎，在電子電工虛擬平臺中實現VI子系統集成，以此創建完整虛擬實驗平臺。

三、數據采集設計

信號采集為虛擬現實的主要環節，還是系統控制的主要出發點。在完善的閉環系統中，要對被控對象進行檢測，從而采集被控對象的狀態信息，還原此信息實際流量、溫度等信息，使其作為控制基礎。利用信號采集對控制結果和目標一致性進行衡量，對目前狀態信息采集，并且分析此信息掌握控制過程，從而開展優化。在數字化不斷普及的過程中，數字化控制為現代控制主流，數字信號采集屬于數字控制系統主要單元。