虚拟仪器设计
虚拟仪器课程设计作业
虚拟仪器课程设计作业一、教学目标本课程旨在通过虚拟仪器的相关知识，使学生掌握虚拟仪器的基本概念、设计与应用。
在知识目标上，要求学生了解虚拟仪器的定义、分类及基本原理，掌握虚拟仪器的软件设计方法，以及熟悉虚拟仪器在工程实践中的应用。
在技能目标上，要求学生能够运用虚拟仪器软件进行简单的设计与仿真，具备实际操作虚拟仪器的能力。
在情感态度价值观目标上，培养学生对科技创新的兴趣，提高学生解决实际问题的积极性，培养学生的团队合作意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括虚拟仪器的基本概念、硬件平台与软件设计，以及虚拟仪器在各个领域的应用。
具体包括：虚拟仪器的定义与分类、虚拟仪器的硬件平台、虚拟仪器的软件设计方法、虚拟仪器在信号处理、通信、自动化等领域的应用案例。
三、教学方法针对本课程的特点和学生实际情况，将采用讲授法、案例分析法、实验法等多种教学方法。
讲授法用于向学生传授虚拟仪器的基本概念、原理和设计方法；案例分析法用于分析虚拟仪器在实际工程中的应用案例，使学生更好地理解和掌握知识；实验法用于培养学生的实际操作能力，提高学生的实践技能。
四、教学资源为了保证本课程的教学质量，将选择和准备相应的教学资源。
教材方面，将选择国内外的优秀教材，如《虚拟仪器技术与应用》等；参考书方面，将提供相关的学术论文、技术文档等，以丰富学生的知识体系；多媒体资料方面，将制作课件、视频等，以直观地展示虚拟仪器的原理和应用；实验设备方面，将配置相应的虚拟仪器软件和硬件平台，以满足学生的实践需求。
五、教学评估本课程的评估方式将包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面、客观、公正地评估学生的学习成果。
平时表现主要评估学生在课堂上的参与度、提问和回答问题的积极性等；作业主要评估学生的实践能力，要求学生完成一定数量的实验报告和设计项目；考试则主要评估学生对虚拟仪器基本概念和原理的理解，以及运用所学知识解决实际问题的能力。
评估结果将以分数或等级形式给出，同时附以具体的评价和建议，以帮助学生了解自己的学习状况，进一步提高学习效果。
虚拟仪器程序课程设计
虚拟仪器程序课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解虚拟仪器的概念、原理及其在工程测试中的应用；2. 掌握虚拟仪器软件LabVIEW的基本操作与编程方法；3. 学会使用虚拟仪器进行数据采集、处理、分析及展示。
技能目标：1. 能够运用LabVIEW软件设计简单的虚拟仪器程序；2. 能够独立进行虚拟仪器的搭建与调试，解决实际测试问题；3. 能够通过虚拟仪器实验，培养实际操作能力及创新能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对虚拟仪器技术的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性；3. 培养学生团队协作精神，提高沟通与表达能力。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识，注重培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生特点：学生具备一定的计算机操作基础，对新技术充满好奇，具有一定的探索精神。
教学要求：结合学生特点，采用案例教学、任务驱动等方法，引导学生主动参与，提高教学效果。
通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程及实际工作打下基础。
二、教学内容1. 虚拟仪器概述- 虚拟仪器定义、特点及发展历程- 虚拟仪器与传统仪器的区别与联系2. LabVIEW软件基础- LabVIEW软件安装与界面认识- 基本操作：创建、保存、打开、运行VI- 数据类型、控件与函数3. 虚拟仪器程序设计- 前面板设计：控件布局、属性设置- 框图程序设计：结构、循环、条件、事件结构- 数据采集、处理与分析4. 虚拟仪器应用实例- 搭建简单虚拟仪器系统，进行数据采集与显示- 结合实际测试需求，设计相应虚拟仪器程序5. 虚拟仪器实验- 实验一：虚拟温度计设计- 实验二：虚拟信号发生器设计- 实验三：虚拟频率计设计教学内容安排与进度：第一周：虚拟仪器概述、LabVIEW软件安装与界面认识第二周：LabVIEW基本操作与数据类型第三周：虚拟仪器程序设计（一）第四周：虚拟仪器程序设计（二）第五周：虚拟仪器应用实例分析与讨论第六周：虚拟仪器实验（一）第七周：虚拟仪器实验（二）第八周：虚拟仪器实验（三）教材章节关联：本教学内容与教材第3章“虚拟仪器技术”和第4章“LabVIEW编程及应用”相关。
虚拟仪器技术分析与设计
STOP
Conditioning A/D
TI/O Timing
ROM
DISPLAY
AND C ONTR OL
礟
PROCESSOR BUS 礟Math
Hale Waihona Puke MEMORYD/A488 PORT
DI/O
虚拟仪器 用户定义功能
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1.2 虚拟仪器的组成
• 虚拟仪器的组成包括 ： 硬件 软件
两个基本要素
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这些报告是由下而上内容不断浓缩的(见图18-3)。
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图18-2
多
决策委员会 业主
项目 报告
项目领导
项目报告
子项目领导 分包商
按子项目、承包商
工程小组
按单位工程、技术
部门、专业领域、工程种类
详细资料、按工作包、成本项目
图18-2
return
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图18-3
子项1报告 概 况 进成质 度 本 量…
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1.1 虚拟仪器的基本概念
Virtual Instrument，VI 什么是虚拟仪器?
虚拟仪器是指在以通用计算机为核心的硬件 平台上，由用户自己设计定义，具有虚拟的操作 面板，测试功能由测试软件来实现的一种计算机 仪器系统。
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虚拟仪器概念的理解
插入
仪器卡
软面板
计算机
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1．信息载体通常有： (l)纸张，如各种图纸、各种说明书、合同、信件、表格等； (2)磁盘、磁带，以及其他电子文件； (3)照片，微型胶片， X光片； (4)其它，如录相带、电视唱片、光盘等；
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虚拟仪器程序设计及应用
虚拟仪器程序设计及应用虚拟仪器程序设计及应用是指通过计算机软件模拟和实现各种仪器的功能，来实现仪器的自动化控制、数据采集、数据处理和实时显示等功能。
虚拟仪器程序设计能够提供灵活性和可扩展性，帮助人们更方便地进行科学研究和工程实验。
在虚拟仪器程序设计中，首先需要确定自己想要实现的虚拟仪器的功能和性能要求，然后根据这些要求选择适当的编程语言进行开发。
常用的编程语言有LabVIEW、Python、C++等。
虚拟仪器程序设计主要包含以下几个方面的内容：1. 仪器控制和数据采集：虚拟仪器程序设计可以通过软件来控制和操作各种硬件设备，例如传感器、执行器和电子仪器等。
通过虚拟仪器程序，可以实现对实验仪器的远程控制和自动化操作，数据采集和传输。
2. 数据处理和分析：虚拟仪器程序设计可以对采集到的数据进行处理和分析，例如进行数学运算、滤波、变换、统计分析等。
通过虚拟仪器程序设计，人们可以更方便地对实验数据进行处理和分析，以获得更准确的结果。
3. 实时显示和可视化：虚拟仪器程序设计可以实时显示实验数据和结果，并将其以图表、曲线、动画等形式显示出来。
通过可视化方式，人们可以直观地观察数据的变化趋势和结果的变化，便于分析和判断。
4. 用户界面设计：虚拟仪器程序设计中，需要设计友好的用户界面，以便用户能够方便地操作和控制仪器。
界面设计应该简洁明了，功能齐全，并且适应不同的操作习惯和需求。
虚拟仪器程序设计在科学研究和工程实验中有广泛的应用。
以下是一些实际应用场景：1. 科学研究：在科学研究中，虚拟仪器程序设计可以用于实验室设备的自动化控制和数据采集，实时显示和分析实验数据，辅助科研人员进行实验研究。
2. 工程实验：在工程实验中，虚拟仪器程序设计可以用于测试和监测各种设备和结构的性能和参数。
通过虚拟仪器程序设计，可以实现对实验设备的远程控制和实时数据采集，减少人工操作和降低实验风险。
3. 生产和质量控制：虚拟仪器程序设计可以用于生产线上的质量控制和监测。
虚拟仪器设计知识点
虚拟仪器设计知识点虚拟仪器是一种基于计算机软硬件的测量和控制系统，它使用计算机作为中心处理单元，将传感器、执行器和仪器控制信号进行实时的数字处理和分析。
虚拟仪器的设计涉及多个知识点，本文将分别介绍这些知识点，包括虚拟仪器的概念、功能、设计原则以及在不同领域中的应用。
一、虚拟仪器的概念虚拟仪器是一种基于计算机技术的仪器系统，将传统仪器中硬件部分用软件实现，通过计算机控制并完成测量、分析和控制等任务。
虚拟仪器通过软件定义仪器的功能，实时采集、处理和显示数据，具有灵活性、可重构性和可扩展性等特点。
二、虚拟仪器的功能虚拟仪器常见的功能包括测量、分析、控制和数据处理等。
其中，测量功能是虚拟仪器的核心，可以实现各种物理量的测量、采集和监测，如电压、电流、温度等；分析功能可以对采集到的数据进行实时分析和处理，如频谱分析、波形显示等；控制功能可以通过计算机软件实现对执行器的控制和调节，如机器人、自动化生产线的控制等；数据处理功能可以对采集的数据进行处理和存储，如数据录制、数据传输和数据分析等。
三、虚拟仪器的设计原则虚拟仪器的设计需要遵循一些原则，以确保其功能的可靠性和性能的优越性。
首先，应该根据实际需求选择适当的硬件平台和软件开发环境，如选择合适的传感器、执行器和数据采集卡等硬件设备，并结合软件开发平台进行系统设计；其次，需要制定清晰的系统架构和设计规范，确保系统的稳定性和可扩展性；此外，还应考虑虚拟仪器的易用性和人机交互性，提高用户的使用体验。
四、虚拟仪器在不同领域中的应用虚拟仪器的应用广泛涵盖科研、工业控制、教育培训、医疗等领域。
在科研领域，虚拟仪器可以实现对各种物理量的实时测量和数据处理，为科学研究提供可靠的实验平台；在工业控制领域，虚拟仪器可以实现对生产线的监测和控制，提高生产效率和质量；在教育培训领域，虚拟仪器可以模拟实验环境，帮助学生进行实验操作和数据分析；在医疗领域，虚拟仪器可以实现对患者的监护和治疗，提高医疗水平和效率。
虚拟仪器技术课程设计
虚拟仪器技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解虚拟仪器技术的基本概念、原理及其在工程领域的应用。
2. 掌握虚拟仪器软件（如LabVIEW）的基本操作和编程方法。
3. 学会使用虚拟仪器进行数据采集、处理、分析及展示。
技能目标：1. 能够运用虚拟仪器技术设计简单的测试系统，完成信号的采集与处理。
2. 培养学生动手实践能力，提高他们运用虚拟仪器解决实际问题的能力。
3. 培养学生团队协作和沟通能力，能够就虚拟仪器技术进行学术交流。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对虚拟仪器技术的兴趣，激发他们学习自然科学和工程技术知识的热情。
2. 培养学生严谨的科学态度，养成良好的实验操作习惯。
3. 增强学生的创新意识，鼓励他们勇于探索、实践，培养他们面对挑战的信心。
课程性质：本课程为高二年级工程技术类选修课程，旨在通过虚拟仪器技术教学，使学生掌握基本工程实践能力。
学生特点：高二年级学生对工程技术有一定的基础，具备基本的物理知识和实验技能，但对虚拟仪器技术了解较少。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，引导他们主动参与教学活动，实现课程目标。
通过本课程的学习，使学生能够将虚拟仪器技术应用于实际工程项目中，提高他们解决实际问题的能力。
后续教学设计和评估将围绕具体的学习成果展开，确保学生达到预期目标。
二、教学内容本课程教学内容依据课程目标，结合教材《虚拟仪器技术》进行选择和组织，主要包括以下几部分：1. 虚拟仪器技术概述- 了解虚拟仪器的定义、发展历程及应用领域。
- 分析虚拟仪器与传统仪器的区别和优势。
2. 虚拟仪器软件LabVIEW基础- 学习LabVIEW软件的安装、界面及基本操作。
- 掌握LabVIEW编程的基本概念，如数据类型、结构、函数和子VI。
3. 数据采集与处理- 学习数据采集卡的基本原理和使用方法。
- 掌握信号处理技术，如滤波、波形分析等。
4. 虚拟仪器应用实例- 分析典型虚拟仪器应用案例，如温度监测、振动测试等。
虚拟仪器课程设计.ppt
数据文件的将记录存储
4基于labview函数发生器的设计
❖ 一个用声卡实现的基本信号发生器，它可以产生正弦波、矩形波等，并 实现频率、幅值等的控制。前面版如下
三、小组分配
学生可根据喜好和兴趣，从设计题目中选择或经老师同意的其它题目 进行设计，但每人必须完成两个任务。
四、成绩评定
❖ 1基于labview交通灯的设计
❖ 此次设计可以用六盏灯来指示路口的红绿灯状况，它们分 别是下文中的东红、东黄、东绿、北红、北黄、北绿。
❖ 信号灯按一定规律循环点亮，每盏红灯亮35秒，每盏黄灯 亮5秒，每盏绿灯亮30秒。每个循环包括四个阶段。第一 阶段：北黄和东红灯点亮，时间为5秒。第二阶段：北红 和东绿灯点亮，时间为30秒。第三阶段：东黄和北红灯点 亮，时间为5秒。第四阶段：北绿和东红灯点亮，时间为 30秒。每个循环用时70秒。东、北两个方向分别放置一个 时间显示器来显示离下一个信号到来的时间。
一、设计题目
❖ 1．基于labview交通灯的设计 ❖ 2．基于labview声卡的虚拟仪器设计 ❖ 3．基于labview压力表设计 ❖ 4．基于labview函数发生器的设计 ❖ 5．其它征得老师同意的自选方案。
二、设计要求
❖ 自觉遵守实验室各项规章制度，认真完成所选题 目的程序调试，编写设计说明书。
前面版如下
2基于labview声卡的虚拟仪器设计
❖ 根据题目要求，整个过程可以分为三大部分：声音信号的采集、分析与 处理、声音信号回放。
❖ 声音面版
3基于labview压力表设计
❖ 了解力转换成电信号的工作原理， 设计虚拟压力测量仪，要求绘制出压 力随时间的变化曲线，以表格的形式存放采集的数据。
❖ 成绩评定由3部分组成： ❖ 实验成绩演示:（占40%） ❖ 课程设计报告:（占40%） ❖ 考勤:（20%）
基于LabVIEW的虚拟仪器设计与应用
基于LabVIEW的虚拟仪器设计与应用LabVIEW是一款由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的图形化编程语言和集成开发环境，广泛应用于虚拟仪器设计与控制系统开发。
本文将介绍基于LabVIEW的虚拟仪器设计与应用，包括LabVIEW的特点、虚拟仪器设计原理、应用案例等内容。
1. LabVIEW简介LabVIEW全称Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，是一种用于快速开发、测试和部署基于虚拟仪器的工程应用程序的软件系统。
LabVIEW以图形化编程为特色，用户可以通过拖拽、连接图形化元件来构建程序，而无需编写传统的文本代码。
这种直观的编程方式使得LabVIEW成为工程师和科学家们喜爱的工具之一。
2. LabVIEW的特点图形化编程：LabVIEW采用数据流图（Dataflow Diagram）作为编程范式，用户通过将各种函数模块进行连接来实现程序逻辑，直观清晰。
丰富的函数库：LabVIEW提供了丰富的函数库，涵盖了数据采集、信号处理、控制算法等各个领域，用户可以方便地调用这些函数来完成各种任务。
跨平台支持：LabVIEW支持多种操作系统，包括Windows、macOS和Linux，用户可以在不同平台上进行开发和部署。
3. 虚拟仪器设计原理虚拟仪器是指利用计算机软件和硬件模拟实际仪器的工作原理和功能，实现数据采集、处理和控制等功能。
基于LabVIEW的虚拟仪器设计主要包括以下几个步骤：界面设计：通过LabVIEW提供的界面设计工具，设计出符合用户需求的操作界面，包括按钮、滑动条、图表等元素。
数据采集：利用LabVIEW提供的数据采集模块，连接传感器或其他设备，实时采集数据并显示在界面上。
数据处理：通过LabVIEW内置的信号处理函数或自定义算法对采集到的数据进行处理，如滤波、傅里叶变换等。
控制算法：根据需求设计控制算法，并通过LabVIEW实现对实际设备的控制，如PID控制、状态机等。
虚拟仪器系统的设计方案
虚拟仪器系统的设计方案摘要：本文旨在提出一种虚拟仪器系统的设计方案，该方案能够模拟和替代传统实物仪器，在教学和实验环境中具有重要的应用价值。
首先介绍了虚拟仪器系统的背景和意义，然后对系统的整体设计进行了详细阐述，包括硬件部分和软件部分的设计。
接着对系统的功能和特点进行了介绍，以及其在教育、科研和生产实践中的应用前景。
最后，对该方案的实施和进一步研究方向进行了展望。
1. 引言虚拟仪器系统是一种基于计算机技术的模拟和替代实物仪器的系统。
传统实物仪器存在诸多问题，如高昂的成本、占用大量空间、使用和维护麻烦等。
而虚拟仪器系统通过软硬件相结合的方式，可以提供精确的测量和实验环境，具有可重复、可扩展、便携等优点，成为实验室教学、科研和生产实践中不可或缺的工具。
2. 系统设计2.1 硬件部分虚拟仪器系统的硬件部分包括计算机、外围设备和传感器。
计算机是系统的核心，用于运行虚拟仪器的软件，同时也负责数据的处理和存储。
外围设备包括显示器、键盘、鼠标等，用于与用户进行交互。
传感器用于实时采集物理量，并将其转化为数字信号，供计算机进行处理。
2.2 软件部分虚拟仪器系统的软件部分主要包括图形用户界面和测量控制模块。
图形用户界面提供友好的操作界面，使用户能够直观地进行操作和观察实验结果。
测量控制模块负责对外部传感器的数据进行采集和处理，然后通过图形用户界面展示给用户。
3. 功能和特点虚拟仪器系统具有以下功能和特点：3.1 灵活性虚拟仪器系统能够灵活地模拟不同的实物仪器，根据用户需求进行定制。
用户可以根据实际情况选择不同的传感器和测量模块，满足各种实验和测量需求。
虚拟仪器设计实例
8.4 虚拟仪器设计实例
虚拟仪器以计算机为核心，利用软件完 成数据的采集、控制、数据分析和处理以 及测试结果的显示等功能，真正实现了 “软件及仪器”的概念。因而虚拟仪器在 设计上就更加灵活多样。
8.4.1 虚拟数字电压表
电压、电流和功率是表征电信号能量大小的三个基 本参数，其中以电压最为常用。通过电压测量，利 用基本公式可以导出其他的参数。因此，电压测量 是其他许多电参数测量，也包括非电参数测量的基 础。
（2）安全可靠 选购设备要考虑环境的温度、湿度、压力、振动、粉尘 等要求，以保证在规定的工作环境下系统性能稳定、工 作可靠。
（3）有足够的抗干扰能力 有完善的抗干扰措施，是保证系统精度、工作正常和不 产生错误的必要条件。
8.1.3 软件设计的基本原则
结构合理 操作性能好 具有一定的保护措施 提高程序的执行速度 给出必要的程序说明
（3）采用面向对象的设计方法来设计软面板。
8.3.2 虚拟仪器软面板的设计原则
（1）直接操作的原则 （2）重要性原则 （3）相关性原则 （4）控件的一致性原则 （5）窗体与其功能匹配的原则 （6）适当使用空白空间的原则 （7）保持软面板简明的原则 （8）控制颜色种类及选择中性化的原则 （9）控件的形象选择与注释的原则 （10）可用性设计原则 （11）功能的可发现性原则 （12）操作的容错性设计原则 （13）“帮助”及文档中的回答问题原则
return
NI USB-6009数据采集卡介绍
NI USB-6009 是NI公司推出的USB接口类型的低价位多功 能数据采集卡。
3. 虚拟数字电压表的软件设计
前面板
程序框图设计
数据采集程序框图
计算程序框图设计
计算峰值的 程序框图
关于虚拟仪器的课程设计
关于虚拟仪器的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解虚拟仪器的概念、功能及在工程测量中的应用。
2. 学生能够掌握虚拟仪器软件的基本操作流程和使用方法。
3. 学生能够描述至少三种常见虚拟仪器的原理及使用场景。
技能目标：1. 学生能够独立操作虚拟仪器软件，进行基础的数据采集与分析。
2. 学生能够运用虚拟仪器解决简单的实际测量问题，如信号处理、波形分析等。
3. 学生通过小组合作，设计并实施一个简单的虚拟仪器应用方案。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学研究的兴趣，特别是在工程测量和虚拟仪器领域的探索热情。
2. 学生在学习过程中形成合作意识，培养团队精神和解决问题的积极态度。
3. 学生能够认识到虚拟仪器在现代社会中的重要作用，理解科技发展对生活的影响。
课程性质：本课程为实践性与理论性相结合的课程，旨在通过虚拟仪器的学习，提高学生的动手能力和实际问题解决能力。
学生特点：考虑到学生处于高年级，已具备一定的物理知识和实验操作技能，能够较快地掌握虚拟仪器原理和操作。
教学要求：教师需采用讲授与实操相结合的教学方式，注重引导学生主动探索，鼓励学生将理论知识应用于实践操作中，并通过小组合作培养学生的团队协作能力。
通过具体的学习成果评估，确保学生达到课程目标。
二、教学内容1. 虚拟仪器概述- 定义与分类- 发展历程- 应用领域2. 虚拟仪器原理- 数据采集与处理- 信号分析与显示- 常用算法介绍3. 虚拟仪器软件- LabVIEW软件安装与界面认识- 基本操作与编程- 实例分析与实操演练4. 常见虚拟仪器介绍- 数字示波器- 频谱分析仪- 数据记录仪5. 虚拟仪器应用案例- 简单电路信号测量- 声音信号处理- 小组项目：设计并实施一个虚拟仪器应用方案教学内容安排与进度：第一周：虚拟仪器概述第二周：虚拟仪器原理第三周：LabVIEW软件安装与基本操作第四周：常见虚拟仪器介绍第五周：虚拟仪器应用案例及小组项目实施本教学内容依据课程目标，紧密结合教材相关章节，注重理论与实践相结合，使学生能够系统地掌握虚拟仪器相关知识。
虚拟仪器设计
适配器研制
硬件和软件系统集成 维护和修改、完善
测试需求分析
• 测试需求分析是设计虚拟仪器系统最重要的环节。 • 首先应当了解用户的测试需求，包括分析被测参数 的形式（电量还是非电量、数字量还是模拟量）、 范围和数量，性能指标（测量精度、速度）要求。 • 激励信号的形式和范围要求， • 虚拟仪器系统所要完成的功能，显示、打印和操作 要求。 • 对系统的体积大小及应用环境的要求等。
（2）框图程序设计 （3）纯软件调试 提示：针对输入信号频率的高低，怎样选择适当的 采样率和采样点数。
3、软硬件联调 4、测试结果 5、写报告
虚拟仪器软面板的设计
• 虚拟仪器软面板是用户用来操作仪器，与仪器进 行通信，输入参数设置，输出结果显示的用户接 口。 • 软面板必须提供图形化用户接口，提供主要测试 功能。用户可在软面板上通过鼠标来交互控制仪 器。 • 软面板应是不依赖任何程序开发环境的、能独立 运行的程序。 • 虚拟仪器软面板设计的总体思想是：
(3)软面板的具体设计应注意以下几点：
• ①软面板应设计成能在不同平台和计算机显示器上完成各 种操作，所以必须保证每个软面板在不同平台和不同分辨 率的显示器之间是可移植的。 • ②字体选择应基于可移植性和易读性。字体应与显示器或 平台无关，如Times Roman。 • ③根据外观、效果、可移植性及打印的要求来选择颜色。 通常，应尽量用较少的颜色，只有表示不同的功能时才使 用不同的颜色。 • ④仪器或公司的图标显示在主面板上。至少应显示该仪器 的完整名称，包括型号、名称等。 • ⑤不同面板上的控制器和指示器应该是一致的、易读的， 应能足够容纳所表示的最大数字或选项。 • ⑥软面板支持鼠标和键盘操作，应提供在线帮助功能。
虚拟电压表面板设计举例1
LabVIEW中的虚拟仪器设计和开发
LabVIEW中的虚拟仪器设计和开发LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一款由国家仪器公司（National Instruments）开发的图形化编程平台，用于虚拟仪器设计和开发。
本文将介绍LabVIEW中的虚拟仪器设计和开发的基本原理、应用场景以及开发流程。
一、LabVIEW虚拟仪器设计的基本原理在LabVIEW中，虚拟仪器是由各种测量和控制模块组成的图形化程序，它们模拟了真实世界中的各种仪器和设备。
LabVIEW通过将这些模块连接起来形成数据流图（Dataflow Diagram），实现了虚拟仪器的设计和开发。
虚拟仪器的设计和开发过程中，首先需要选择和配置合适的模块，例如传感器、数据采集卡、执行器等。
然后利用LabVIEW提供的各种模块库，通过简单的拖拽、连接和配置，实现虚拟仪器中各个模块之间的功能关联。
LabVIEW的编程语言是一种图形化语言，称为G语言（G-language）。
用户可以使用G语言来编写虚拟仪器的程序，利用各个模块的输入和输出来实现数据采集、信号处理、控制执行等功能。
G语言的编程方法与传统的文本编程语言有所不同，它更加直观、易于理解，即使是对于没有编程经验的用户也能够很快上手。
二、LabVIEW虚拟仪器设计的应用场景LabVIEW的虚拟仪器设计和开发广泛应用于各个领域的科学研究、工程实验和生产制造等环节。
以下是几个典型的应用场景：1. 科学实验室：LabVIEW可以用于设计和开发各种科学实验的虚拟仪器，例如物理实验、化学实验、生物实验等。
通过LabVIEW可以实现实时数据采集、信号处理、曲线绘制、数据分析等功能，帮助科学家和研究人员更好地进行实验和研究工作。
2. 工程测试：LabVIEW可以作为工程测试的核心工具，用于开发各种测试仪器的虚拟化解决方案。
它支持多种通信协议和接口，可以与各种传感器、仪器和设备进行数据交互。
虚拟仪器技术》课程设计
虚拟仪器技术》课程设计一、教学目标本课程的学习目标主要包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握虚拟仪器技术的基本概念、原理和应用；技能目标要求学生能够运用虚拟仪器技术进行实验设计和数据分析；情感态度价值观目标要求学生培养创新意识、团队合作精神和对科学技术的热爱。
通过本课程的学习，学生将能够：1.描述虚拟仪器技术的基本概念和原理。
2.解释虚拟仪器技术在实际应用中的优势和局限。
3.运用虚拟仪器技术进行实验设计和数据分析。
4.展示创新意识、团队合作精神和对科学技术的热爱。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括虚拟仪器技术的基本概念、原理和应用。
教学大纲将按照以下顺序进行安排和进度：1.虚拟仪器技术的基本概念：介绍虚拟仪器技术的定义、特点和分类。
2.虚拟仪器技术的原理：讲解虚拟仪器技术的工作原理和相关技术。
3.虚拟仪器技术的应用：介绍虚拟仪器技术在各个领域的应用案例。
教材将为学生提供理论知识的学习，同时配合实验设备进行实践操作，以加深学生对虚拟仪器技术的理解和掌握。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法相结合的方式。
包括：1.讲授法：教师讲解虚拟仪器技术的基本概念、原理和应用。
2.讨论法：学生分组讨论虚拟仪器技术的实际应用案例，分享心得体会。
3.案例分析法：分析具体案例，让学生了解虚拟仪器技术在不同领域的应用。
4.实验法：学生亲自动手进行实验操作，培养实际操作能力和数据分析能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：提供理论知识的学习，为学生打下扎实的理论基础。
2.参考书：为学生提供更多的学习资料和扩展知识。
3.多媒体资料：通过视频、动画等形式，生动展示虚拟仪器技术的工作原理和应用案例。
4.实验设备：为学生提供实际操作的机会，培养实际操作能力和数据分析能力。
五、教学评估为了全面、客观、公正地评估学生的学习成果，本课程将采用多种评估方式。
虚拟仪器综合设计实验报告
虚拟仪器综合设计实验报告# 虚拟仪器综合设计实验报告## 1. 实验目的本实验的目的是通过使用虚拟仪器进行综合设计，深入了解虚拟仪器的原理和应用，以及掌握虚拟仪器在实际工程中的应用。
## 2. 实验器材- 虚拟仪器软件- 电脑## 3. 实验原理虚拟仪器是一种使用软件实现的仪器，可以模拟各种传感器和控制器的功能。
虚拟仪器通过模拟和处理电子信号，实现数据采集、分析和控制等功能，广泛应用于科研实验、工程设计和教学等领域。
## 4. 实验内容本次实验的内容是设计一个虚拟测温仪器。
虚拟测温仪器可以模拟实际测温仪器的功能，通过传感器采集温度数据，并进行实时显示和记录。
具体实验步骤如下：1. 搭建虚拟测温仪器的硬件模型，包括传感器和显示器。
2. 编写虚拟测温仪器的软件代码，实现温度数据的采集和显示。
3. 运行虚拟测温仪器，并进行验证和测试。
## 5. 实验结果与分析经过实验，我们成功搭建了虚拟测温仪器，并编写了相应的软件代码。
在实验过程中，我们通过模拟环境中温度的变化，观察到虚拟测温仪器可以实时采集和显示温度数据，并且数据的准确性较高。
通过对比实际测温仪器的测量结果，我们发现虚拟测温仪器的测量误差较小，可达到工业标准要求。
这说明虚拟仪器在温度测量方面具有较好的稳定性和精度。
## 6. 实验心得通过参与本次虚拟仪器综合设计实验，我对虚拟仪器的原理和应用有了更深入的了解。
虚拟仪器在科研和工程设计中具有广泛的应用前景，可以满足实验要求并减少设备的物理建造成本，同时还可以提高实验的安全性和可重复性。
此外，虚拟仪器还具有软件的优势，可以方便地进行数据处理和分析，为科研和工程设计提供更多的便利。
总的来说，本次实验让我深入了解了虚拟仪器的原理和应用，并提高了我在实验设计和数据处理方面的能力。
这将对我的未来科研和工程设计工作有很大帮助。
## 7. 参考文献无。
虚拟仪器课程设计
虚拟仪器 课程设计一、课程目标知识目标：1. 了解虚拟仪器的定义、分类及其在工程领域的应用；2. 掌握虚拟仪器的原理、设计方法和操作流程；3. 理解虚拟仪器与传统仪器的区别及优势。
技能目标：1. 学会使用虚拟仪器软件（如LabVIEW）进行程序设计和数据采集；2. 能够独立设计简单的虚拟仪器系统，完成特定功能的测试；3. 培养学生运用虚拟仪器解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对虚拟仪器技术的兴趣，激发其探索精神；2. 增强学生的团队合作意识，提高沟通协作能力；3. 引导学生认识虚拟仪器在现代社会中的重要作用，树立正确的技术观。
本课程针对高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
课程旨在使学生掌握虚拟仪器的相关知识，培养其实践操作能力，并在此基础上，激发学生的创新意识，提高其解决实际问题的能力。
通过本课程的学习，为学生未来在工程技术领域的进一步发展奠定基础。
二、教学内容1. 虚拟仪器概述- 虚拟仪器的定义、分类及发展历程- 虚拟仪器与传统仪器的区别及优势2. 虚拟仪器原理与设计- 虚拟仪器的硬件组成与工作原理- 虚拟仪器软件（LabVIEW）的基本操作与编程方法- 虚拟仪器的设计流程与案例分析3. 虚拟仪器应用实例- 数据采集与信号处理- 控制系统设计与仿真- 虚拟仪器在特定领域的应用案例4. 实践操作与项目设计- 虚拟仪器软件（LabVIEW）实操训练- 简单虚拟仪器系统的设计与实现- 团队项目设计、实施与展示教学内容按照上述四个部分进行组织，共计16课时。
其中，理论教学占8课时，实践操作占6课时，团队项目设计与展示占2课时。
教材参考《虚拟仪器原理与应用》一书，结合课程目标和教学大纲，确保内容的科学性和系统性。
教学内容安排和进度如下：第1-2课时：虚拟仪器概述第3-4课时：虚拟仪器原理与设计（一）第5-6课时：虚拟仪器原理与设计（二）第7-8课时：虚拟仪器应用实例第9-12课时：实践操作与项目设计（一）第13-15课时：实践操作与项目设计（二）第16课时：团队项目展示与总结三、教学方法本课程采用多种教学方法相结合，旨在激发学生的学习兴趣，提高学生的主动参与度和实践能力。
南邮虚拟仪器课程设计
南邮虚拟仪器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解虚拟仪器的概念、原理及其在工程测试中的应用。
2. 学生掌握虚拟仪器的设计流程，包括硬件选择、软件配置和数据采集分析。
3. 学生能够描述至少三种常用的虚拟仪器模块功能及其操作方法。
技能目标：1. 学生能够运用所学的虚拟仪器知识，设计简单的数据采集系统。
2. 学生能够操作相关软件，对采集的数据进行有效的处理和分析。
3. 学生通过小组合作，解决虚拟仪器在使用过程中遇到的技术问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对虚拟仪器技术的兴趣，激发其探索精神和创新意识。
2. 培养学生团队协作精神，提高沟通与协作能力。
3. 学生能够认识到虚拟仪器在现代工程技术中的重要性，增强其专业认同感。
本课程针对南邮学生特点，结合虚拟仪器课程性质，注重理论知识与实践操作的相结合。
通过本课程的学习，使学生具备虚拟仪器的基本知识和操作技能，为后续相关课程及工程实践打下坚实基础。
同时，注重培养学生的团队协作能力和创新精神，提高其综合素质。
教学要求明确，课程目标具体可衡量，以便于教学设计和评估的实施。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 虚拟仪器概述：介绍虚拟仪器的定义、发展历程、分类及特点，使学生全面了解虚拟仪器的基本概念。
2. 虚拟仪器原理：讲解虚拟仪器的硬件组成、软件架构及工作原理，重点阐述数据采集、处理和显示的过程。
3. 虚拟仪器设计流程：详细讲解虚拟仪器设计的方法和步骤，包括硬件选择、软件配置、数据采集与处理等。
4. 常用虚拟仪器模块：介绍至少三种常用的虚拟仪器模块（如DAQ模块、信号发生器模块、数字万用表模块等）的功能、操作及应用案例。
5. 虚拟仪器软件：讲解虚拟仪器软件（如LabVIEW、MATLAB等）的基本操作、编程方法和数据分析方法。
6. 实践操作：安排学生进行虚拟仪器的设计、搭建和调试，巩固所学知识，提高实际操作能力。
教学内容依据教材章节进行安排，具体如下：第1章 虚拟仪器概述第2章 虚拟仪器原理第3章 虚拟仪器设计流程第4章 常用虚拟仪器模块第5章 虚拟仪器软件第6章 实践操作课程进度安排合理，保证学生在掌握基本理论知识的基础上，有足够的时间进行实践操作，提高教学效果。
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虚拟仪器设计
一：填空题（３０分，３０个空）：
1.虚拟仪器的分类：按照构成虚拟仪器的接口总线不同，分为PCI总线接口虚拟仪器、串行总线虚拟仪器、并行接口虚拟仪器、USB总线接口虚拟仪器、GPIB
总线接口虚拟仪器、VXI总线接口虚拟仪器、PXI总线接口虚拟仪器和LXI总线接口虚拟仪器等。
2.虚拟仪器设计步骤和过程：①确定虚拟仪器的类型②选择合适的虚拟仪器软件开发平台③开发虚拟仪器应用软件④系统调试⑤编写系统开发文档
3.数据采集系统通常由传感器、信号调理设备、数据采集设备、计算机等组成。
4.A╱D转换器的主要参数：①分辨率②量化误差③精度④转换时间
5.模拟输入通道的组成：多路开关、放大器、采样╱保持电路以及A╱D转换器
6.多通道的采样方式：循环采样、同步采样和间隔采样。
7.总线的性能指标：①总线宽度②寻址能力③总线频率④数据传输速率⑤总线的定时协议⑥热插拔⑦即插即用⑧负载能力
8.GPIB总线的每个设备按三种基本工作方式进行：“听者”功能、“讲者”功能、“控者”功能
B特点：①支持多设备连接，减少了PC的I╱O接口数量②能够采用总线供电③第一次真正实现了即插即用，外部设备的安装变得十分简单④对一般外部设备有足够的带宽和连接距离⑤传输方式灵活，可以适应不同设备的需要
10.ＯＳＩ体系结构：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层
１１.ＴＣＰ＼ＩＰ体系结构：应用层、传输层、网络互连层、网络接口层。
１２.网络化虚拟仪器系统的组网模式：客户机╱服务器（Ｃ╱Ｓ）、浏览器╱服务器（Ｂ╱Ｓ）、客户机╱服务器╱浏览器（Ｃ╱Ｂ╱Ｓ）。
１３.程序结构：①ｆｏｒ循环组成：循环框架、重复端口、计数端口等
②ｗｈｉｌｅ循环组成：循环框架、重复端口及条件端口
③选择结构：选择框架、选择端口、框图标识符及“递增╱递减”按钮
④顺序结构：单框架顺序结构和多框架顺序结构。
最基本的由顺序框架、框图标识符、“递增╱递减”按钮组成
⑤事件结构⑥公式节点
14, 数组，簇，字符串，波形
二、名词概念解释（３０分，１０个，一个三分）：
１.虚拟仪器：多种形式输是利用计算机显示器模拟传统仪器控制面板，以出检测结果，利用计算机软件实现信号数据的运算、分析和处理，利用Ｉ╱Ｏ接口设备完成信号的采集、测量与调理，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。
２.数据采集：指将温度、压力、流量、位移等模拟量采集转换成为数字量后，由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程，相应的系统成为数据采集系统。
３.采样：通过对连续的模拟信号按一定的时间间隔，抽取相应的瞬时值，这个过程称为采样。
４.量化：把采样信号的幅值与某个最小数量单位的一系列整倍数比较，以最接近于采样信号幅值的最小数量单位倍数来代替该幅值。
５.编码：把量化信号的电平用数字代码来表示，编码有多种形式，最常见的是
二进制编码。
６.信号调理：在将从传感器获取的电信号转换为数字量之前需要通过控制信号来提高测量精度，实现隔离，进行滤波以及线性化等预处理工作，这项工作就叫信号调理。
７.分辨率：A/D转换器能够区分的模拟量的最小变化值。
８.数字边沿触发：通常是一个含有高、低电平的ＴＬＬ信号。
当数字信号从高电平向低电平跳变时，就产生了一个下降沿；当数字信号从低电平从高电平跳变时，就产生了一个上升沿。
用户可以在信号的上升沿或下降沿进行采集。
９.浮动信号：一个不与任何地（如大地或建筑物的地）连接的电压信号。
１０.总线：是一组信号线的集合，是连接有若干设备并进行信号传送的一条信号线或者一组信号线，是实现将信号从任意一个源点到任意一个终点的一组传送数字信号的公共通道。
１１.ＧＰＲＳ：是通用分组无线业务的英文简称。
１２.客户机╱服务器（Ｃ╱Ｓ）：将任务合理分配到客户端和服务器端，前台计算交给客户端完成，后台计算由服务器承担的体系结构。
１３.浏览器/服务器（B/S）一种基于Web的三层体系结构，它由浏览器，Web 服务器和数据服务器组成。
１４.虚拟仪器驱动程序：处理与特定仪器通信和进行控制的较抽象的软件定义为仪器驱动程序。
１５.数组：同一类数据元素（除数组、子前面板、表和图形外）如果都在前面板，必须全是输入型或输出型，不能既有输入型又有输出型。
１６.簇：把相关数据组织为一个整体可以放置任何类型的对象，簇中可以放置任何类型的对象，同一簇中的不同类型对象必须同时为控件或同时为指示，在一个簇对象中，簇元素只能同为输入控件或同为显示控件。
１７.局部变量;相当于传统编程语言中的局部变量，可以在同一个程序内部使用，但由于LabVIEW的特殊性，其局部变量又具有不用的特点。
１８.全局变量：是LabVIEW中的一个对象，通过全局变量，可以在不同的VI
之间进行数据传递。
１９.自动索引功能：数组将在每次循环中按顺序进入一个值，该值在原数组中的索引与当次循环的重复端口值相同。
也就是说，数组在循环内部将会降低一维。
对于For循环，自动索引在默认情况下打开，而对于While该功能在默认情况下是关闭的。
２０.ＺｉｇＢｅｅ：是一种无线网络技术标准。
是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术方案。
三、简答题（４０分，８道）：
１.虚拟仪器的组成模型：
由硬件平台和和软件系统组成。
如下图所示
被测信号，控制信号传感器，
变送器，
执行机构
Ｉ╱Ｏ接口设备
基础硬件平台
应用软件
仪器驱动程序
Ｉ╱Ｏ接口软件
计算机操作系统
软件系统
通用硬件平台
硬件：获取被测信号；软件：控制实现数据采集、分析、处理、显示等功能，并将其集成为仪器操作与运行的命令环境。
２.虚拟仪器分功能模型
３.虚拟仪器的设计步骤：a.确定虚拟仪器类型 b选择合适的虚拟仪器软件开发平台 c开发虚拟仪器应用软件 d系统调试 e 编写系统开发文档
４.虚拟仪器的设计原则：⑴总体设计原则：①制定设计任务书②系统结构的合理选择③模块化设计⑵硬件设计的基本原则：①经济合理②安全可靠③有足够的抗干扰能力④便于维护和维修⑶软件设计的基本原则：①结构合理②操作性能好③具有一定的保护措施④提高程序的执行速度⑤给出必要的程序说明５.分散采集式多路模拟输入通道：网络式数据采集系统是计算机网络技术发展的产物，他由若干个“数据采集站”和一台上位机及通信线路组成。
６.常用信号调理类型：①放大：最为常用的一种信号调理手段，利用放大器对微弱信号进行不失真的放大以提高分辨率和降低噪声
②隔离：使用变压器、光火电容耦合等方法在被测系统和测试系统之间传递信号，避免直接的电连接。
确保数据采集设备的测量不受电势差的影响，保护计算机或操作者。
③滤波：从所测量的信号中出去不需要的频率成分。
④激励：为传感器提供激励信号。
⑤线性化：补偿传感器带来的误差。
⑥数字信号调理：将传感器输出的数字信号进行必要的整形或电平调整。
７.采样╱保持器设计时应注意的问题：a 接地 b 漏电耦合的影响 C 寄生电容的影响。
８.采样╱保持器选用时应注意的问题：①采样╱保持器和Ａ╱Ｄ转换器各完成一次动作所需时间之和应小于采样周期
②在Ａ╱Ｄ转换时间内，采样╱保持器的保持电压下降不超过ＬＳＢ╱２
③根据信号的最大变化率和要求的精度选择采样╱保持器的孔径时间。
９.被测信号接入数据采集设备的方式：①差分连接方式②参考地单端连接方式③无参考地单端连接方式
１０.ＰＸＩ系统的组成：①机箱：为系统提供坚固的模块化封装结构②控制器：可对ＰＣ远程控制也可使用嵌入式控制③外围设备模块：包括模拟输入与输出、边界扫描，总线接口和通信等。
１１.ＧＰＲＳ远程数据采集系统的实现：①远程数据采集终端是基于不同的单片机系统及外围电路所组成的采集终端和无线通信模块组成②ＧＰＲＳ无线通信网络是数据采集与监控中心之间数据传输的桥梁。
其主要功能是协议转换和数据传输③数据分析中心主要包括网络的接入、数据的收发与安全性管理、对终端的维护以及相关的数据库，此外，针对不同的用户对象，还要有一些应用层次的设计。
１２.ＺｉｇＢｅｅ组网模式及步骤：支持星形、树形和网状网络拓扑。
①设置网络中的协调器、路由器、终端参数②开启协调器，用应用程序配置路由器与终端，路由器与终端会自动加入协调器网络中。
③设置路由器与终端设备的目的地址④当设置好各种模块的参数后，开启多个ＺｉｇＢｅｅ网络模块终端。
１３.子ＶＩ的创建步骤：①新建一个新ＶＩ，编写其流程框图程序。
②编辑ＶＩ图标③建立连接端子④保存该ＶＩ，将该ＶＩ当做子ＶＩ调用。