虚拟仪器实验
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虚拟仪器实验
====================================== 实验教材： 虚拟仪器实验指导书（自编） ====================================== 虚拟仪器技术室软、硬件介绍
=============================================
基于LabVIEW 和数据采集卡
可替换的原型板
集成各类常用仪器功能
Software PC
外部DAQ设备
NI ELVIS工作台
NI ELVIS II
NI ELVIS II+
ELVISII平台硬件指标 – 1
新 ELVISII+
示波器 100MS/s 采样率 16 bit 分辨率 50MHz 带宽(-3dB) 1.25 MS/s 单通道 8 bit 分辨率 500kS/s 双通道共计 ±20 V max. 输入范围 1到1.5 MHz 带宽 AC/DC/GND 耦合 1x和10x探针 20MHz 可选噪声滤波器 ±10 V 输入范围 1x 和 10x 探头 AC/DC耦合 BNC 连接 BNC连接 内部电路保护 可复位保险丝 USB连接 即插即用 USB 2.0
（本实验为设计性实验）
一、实验目的
1、熟悉虚拟仪器编程软件LabVIEW的基本操作和
熟悉虚拟仪器实验平台；
2、掌握常见项目的编程方法和仿真调试。
二、实验原理
LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种用图标代替文本行创建应用程序的 图形化编程语言。 传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序 执行顺序，而LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框 图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。它用 图标表示函数，用连线表示数据流向。 LabVIEW程序被称为VI（Virtual Instrument），即虚拟 仪器。 LabVIEW的核心概念就是“软件即是仪器”，即虚拟仪 器的概念。 LabVIEW还包含了大量的工具与函数用于数据采集、分 析、显示与存储等。
（本实验为验证性实验）
一、实验目的
1、熟悉NI ELVISII平台的组成、功能及使用； 2、掌握虚拟仪器LabVIEW编程环境。
二、NI ELVISII平台简介
NI ELVIS 平台的起源
构思来源于加州州立大学圣伯纳迪诺分校
Paul Dixon, 物理学系教授
虚拟仪器教学实验的带头人
从构思到实现
实验课程安排 ====================================== 实验要求与课程考核
=============================================
实验室地址：3号楼3111室
=============================================
阻抗分析仪 0.2 Hz到35 kHz范围 NPN, PNP, 二极管 其他分析: 波特图分析仪 2-线电流电压分析 3-线电流电压分析 集成DAQ AI采样率1.25 MS/s 单通道, 500kS/s双通道 16 bit分辨率 AO 2.8 MS/s更新率 24 DIO, 15 PFI, 2 CTR
实验要求与课程考核
（一）、实验要求 1.实验前做好预习，按照实验要求,编写好程序。 2.实验时到实验室将预习时编写好程序利用NI ELVISII平台等 实物进行硬件测试，调试程序，记录实验结果，检查设计的 功能。（上实验课要求带好实验教材，做好实验数据记录） 3.实验中发现异常情况，如冒烟、烧焦异味等立即撤断电源， 报告老师。 4. 实验完成后整理好实验台，打扫好实验场地。
数字万用表 隔离 5½ 位 60 VDC，20Vrms, 2 ADC, 2 Arms, 100MΩ
函数发生器 10-bit ±5V范围 0.2 Hz到5 MHz 正弦 0.2 Hz到1 MHz 三角波 /方波 软件或手动可控 BNC或原型板连接
ELVISII平台硬件指标 – 2
显示面板中的参量进行控制。油门控制转速，转速＝油门 *100，档位控制时速,时速＝档位*40，油量随VI运行时间 减少。
四、
实验仪器与设备
1、计算机 2、ELVISII平台LabVIEW编程环境
五、实验报告格式及要求
（一）、实验目的 （二）、实验内容及步骤
要求每写一项实验内容，紧跟其后写出下列内容：
LabVIEW不仅可以用来快速搭建小型自动化测试测量系统，还可以被用 来开发大型的分布式数据采集与控制系统。
在美国Lawrence Livermore国家实验室，一个花费2000万美金的极为复杂的飞秒激光切割 系统就是基于LabVIEW开发的。 在北京正负电子对撞机二期工程北京谱仪慢控制系统中，大约有30种物理量共7000多点 的现场数据点需要实时采集控制和分析记录等。
我系基于NI电子学教育平台（包括ELVIS硬件、Multisim软件 和LabVIEW软件）而构建的虚拟仪器技术室集多领域、多学科技 术于一体，充分体现了先进性、开放性和功能多样化。能紧密 结合理论仿真与实际电路原型设计，适合于通信、电子信息工 程、自动化等相关专业开展“虚拟仪器”及其综合应用的实践 教学。
二、我系虚拟仪器技术室软、硬件介绍
1、硬件 ① 虚拟仪器主机: 采用美国NI公司的电子学教育平台ELVISII平台，共25台。 ②计算机： 25台计算机。 ③电阻、电容、电机、发光二极管、数码管等电子元器件若干。
2、软件 交互式电路仿真软件Multisim软件和图形化开发软件LabVIEW软件 。
一、实验目的
1、熟悉虚拟仪器编程软件LabVIEW的基本操作和
熟悉虚拟仪器实验平台；
2、掌握常见项目的编程方法和仿真调试。
三、实验内容
4、图形化显示数据——图表和图形
利用随机数发生器仿真一个0到5V的采样信号，每 200ms采一个点，共采集50个点，采集完后一次性显示 在 Waveform Graph上。 在上例基础上再增加1路电压 信号采集，此路电压信号的 范围为5到10V，采样间隔是 50ms，共采100个点。采样 完
⑴．项目的电路图及前面板； ⑵．项目的程序框图； ⑶．记录实验调试结果 ，分析是否符合设计要求。
（三）、实验仪器与设备
参考程序-1
参考程序-3
实验二 LabVIEW软件基本操作（二）
（本实验为设计性实验）
参考程序-2
二、实验原理
LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种用图标代替文本行创建应用程序的 图形化编程语言。 传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序 执行顺序，而LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框 图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。它用 图标表示函数，用连线表示数据流向。 LabVIEW程序被称为VI（Virtual Instrument），即虚拟 仪器。 LabVIEW的核心概念就是“软件即是仪器”，即虚拟仪 器的概念。 LabVIEW还包含了大量的工具与函数用于数据采集、分 析、显示与存储等。
5. 每次实验后认真书写实验报告，实验报告要求同实验一样， 每人独自完成，不得相互照抄，发现雷同，重作。 6.若实验课因事没有参加的，要求在第18周前补做好。
（二）、实验课程考核
1. 平时每次实验情况50%
2. 实验考勤、实验场地整理10% 3. 实验报告成绩40%
实验一 LabVIEW软件基本操作（一）
ing ion dit n Co
Flo w Co ntr ol Pa nel
DISPL AND CONTR
D A/
A D/ Co /O DI O nd itio I/ nin T g
D A/
Tim ing
ST OP
TI /O
Tim ing
D
ROM
虚拟仪器系统是由计算机、应用软件和仪器硬件三大要素构成 的。计算机与仪器硬件又称为VI的通用仪器硬件平台。
要求每采集一次，就将采集 结果写入文本文件尾部，即 使重新运行程序，仍能保证 数据添加到文件尾部，而不
会覆盖原有数据。格式为a保
留4位小数，b为整数，如右 图所示。
7、子VI 写一个子VI计算输入双精度数组所有 元素的平均值，并在上层VI调用它。
四、
实验仪器与设备
1、计算机 2、ELVISII平台LabVIEW编程环境
实验室全天开放，学生除在实验课时间来做实验，也可利用 课余时间来实验室开展课设、毕设等相关研究。
虚拟仪器实验项目
实验一 LabVIEW软件基本操作（一）（设计性） 实验二 LabVIEW软件基本操作（二）（设计性） 实验三 NI ELVISII平台工作环境（验证性） 实验四 电子温度计实验（设计性 ） 实验五 运放滤波器实验（综合性 ） 实验六 LED营救实验（综合性 ）
一、虚拟仪器概述
1、什么是虚拟仪器？
传统仪器 厂商定义功能
M RO
礟
Y LA SP D OL DI AN TR N CO th Ma 礟
虚拟仪器 用户定义功能
Te mp era tur e
PR OC ES SO R
RY MO E M
BU S
RT PO 8 48
Pre ssu re Ala rm Co nd itio ns
三、实验内容
1、数据操作
编写一个温度监测器，如右图所示，当 温度超过报警上限，而且开启报警时，报警
灯点亮。温度值可以由随即数发生器产生。
2、程序结构
利用顺序结构和循环结构写一个跑马灯，如
下图所示，5个灯从左到右不停的轮流点亮，闪 烁间隔由滑动条调节。
3、字符串、数组、簇和矩阵
利用簇模拟汽车控制，如右图所示，控制面板可以对
五、实验报告格式及要求
（一）、实验目的 （二）、实验内容及步骤
要求每写一项实验内容，紧跟其后写出下列内容：
⑴．项目的电路图及前面板； ⑵．项目的程序框图； ⑶．记录实验调试结果 ，分析是否符合设计要求。
（三）、实验仪器与设备
参考程序-4
参考程序-5
参考程序-6
参考程序-7
实验三 NI ELVISII平台工作环境
原型板 可替换 自定义Banana, BNC, D-Sub连接
Biblioteka Baidu
LabVIEW程序被称为VI（Virtual Instrument），即虚拟仪器。
LabVIEW的核心概念就是“软件即是仪器”，即虚拟仪器的概念。 LabVIEW还包含了大量的工具与函数用于数据采集、分析、显示 与存储等。
3、Labview可以做什么？
LabVIEW在测试、测量和自动化等领域具有最 大的优势，因为LabVIEW提供了大量的工具与 函数用于数据采集、分析、显示和存储。 用户可以在数分钟内完成一套完整的从仪器连 接、数据采集到分析、显示和存储的自动化测 试测量系统。 它被广泛地应用于汽车、通信、航空、半导体、 电子设计生产、过程控制和生物医学等各个领 域。
软件技术是虚拟仪器的核心技术。常用的仪器用开发软件有 LabVIEW、LabWindows/CVI、VEE等等，其中以LabVIEW应用最为 广泛。
2、什么是Labview？
LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是 一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。 传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序， 而LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流 向决定了程序的执行顺序。它用图标表示函数，用连线表示数据流 向。
成后，将两路采样信号显示
在同一个Waveform Graph
5、 Express VI——快速搭建专业测试系统
利用Express VI产生一个 带白噪声的正弦信号，然后用 功率谱分析Express VI对其进 行功率谱分析，并将原信号与 分析结果写入测量文件。
6、文件I/O
有一个测量程序，采集
两路信号，每1s采集一次，
====================================== 实验教材： 虚拟仪器实验指导书（自编） ====================================== 虚拟仪器技术室软、硬件介绍
=============================================
基于LabVIEW 和数据采集卡
可替换的原型板
集成各类常用仪器功能
Software PC
外部DAQ设备
NI ELVIS工作台
NI ELVIS II
NI ELVIS II+
ELVISII平台硬件指标 – 1
新 ELVISII+
示波器 100MS/s 采样率 16 bit 分辨率 50MHz 带宽(-3dB) 1.25 MS/s 单通道 8 bit 分辨率 500kS/s 双通道共计 ±20 V max. 输入范围 1到1.5 MHz 带宽 AC/DC/GND 耦合 1x和10x探针 20MHz 可选噪声滤波器 ±10 V 输入范围 1x 和 10x 探头 AC/DC耦合 BNC 连接 BNC连接 内部电路保护 可复位保险丝 USB连接 即插即用 USB 2.0
（本实验为设计性实验）
一、实验目的
1、熟悉虚拟仪器编程软件LabVIEW的基本操作和
熟悉虚拟仪器实验平台；
2、掌握常见项目的编程方法和仿真调试。
二、实验原理
LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种用图标代替文本行创建应用程序的 图形化编程语言。 传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序 执行顺序，而LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框 图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。它用 图标表示函数，用连线表示数据流向。 LabVIEW程序被称为VI（Virtual Instrument），即虚拟 仪器。 LabVIEW的核心概念就是“软件即是仪器”，即虚拟仪 器的概念。 LabVIEW还包含了大量的工具与函数用于数据采集、分 析、显示与存储等。
（本实验为验证性实验）
一、实验目的
1、熟悉NI ELVISII平台的组成、功能及使用； 2、掌握虚拟仪器LabVIEW编程环境。
二、NI ELVISII平台简介
NI ELVIS 平台的起源
构思来源于加州州立大学圣伯纳迪诺分校
Paul Dixon, 物理学系教授
虚拟仪器教学实验的带头人
从构思到实现
实验课程安排 ====================================== 实验要求与课程考核
=============================================
实验室地址：3号楼3111室
=============================================
阻抗分析仪 0.2 Hz到35 kHz范围 NPN, PNP, 二极管 其他分析: 波特图分析仪 2-线电流电压分析 3-线电流电压分析 集成DAQ AI采样率1.25 MS/s 单通道, 500kS/s双通道 16 bit分辨率 AO 2.8 MS/s更新率 24 DIO, 15 PFI, 2 CTR
实验要求与课程考核
（一）、实验要求 1.实验前做好预习，按照实验要求,编写好程序。 2.实验时到实验室将预习时编写好程序利用NI ELVISII平台等 实物进行硬件测试，调试程序，记录实验结果，检查设计的 功能。（上实验课要求带好实验教材，做好实验数据记录） 3.实验中发现异常情况，如冒烟、烧焦异味等立即撤断电源， 报告老师。 4. 实验完成后整理好实验台，打扫好实验场地。
数字万用表 隔离 5½ 位 60 VDC，20Vrms, 2 ADC, 2 Arms, 100MΩ
函数发生器 10-bit ±5V范围 0.2 Hz到5 MHz 正弦 0.2 Hz到1 MHz 三角波 /方波 软件或手动可控 BNC或原型板连接
ELVISII平台硬件指标 – 2
显示面板中的参量进行控制。油门控制转速，转速＝油门 *100，档位控制时速,时速＝档位*40，油量随VI运行时间 减少。
四、
实验仪器与设备
1、计算机 2、ELVISII平台LabVIEW编程环境
五、实验报告格式及要求
（一）、实验目的 （二）、实验内容及步骤
要求每写一项实验内容，紧跟其后写出下列内容：
LabVIEW不仅可以用来快速搭建小型自动化测试测量系统，还可以被用 来开发大型的分布式数据采集与控制系统。
在美国Lawrence Livermore国家实验室，一个花费2000万美金的极为复杂的飞秒激光切割 系统就是基于LabVIEW开发的。 在北京正负电子对撞机二期工程北京谱仪慢控制系统中，大约有30种物理量共7000多点 的现场数据点需要实时采集控制和分析记录等。
我系基于NI电子学教育平台（包括ELVIS硬件、Multisim软件 和LabVIEW软件）而构建的虚拟仪器技术室集多领域、多学科技 术于一体，充分体现了先进性、开放性和功能多样化。能紧密 结合理论仿真与实际电路原型设计，适合于通信、电子信息工 程、自动化等相关专业开展“虚拟仪器”及其综合应用的实践 教学。
二、我系虚拟仪器技术室软、硬件介绍
1、硬件 ① 虚拟仪器主机: 采用美国NI公司的电子学教育平台ELVISII平台，共25台。 ②计算机： 25台计算机。 ③电阻、电容、电机、发光二极管、数码管等电子元器件若干。
2、软件 交互式电路仿真软件Multisim软件和图形化开发软件LabVIEW软件 。
一、实验目的
1、熟悉虚拟仪器编程软件LabVIEW的基本操作和
熟悉虚拟仪器实验平台；
2、掌握常见项目的编程方法和仿真调试。
三、实验内容
4、图形化显示数据——图表和图形
利用随机数发生器仿真一个0到5V的采样信号，每 200ms采一个点，共采集50个点，采集完后一次性显示 在 Waveform Graph上。 在上例基础上再增加1路电压 信号采集，此路电压信号的 范围为5到10V，采样间隔是 50ms，共采100个点。采样 完
⑴．项目的电路图及前面板； ⑵．项目的程序框图； ⑶．记录实验调试结果 ，分析是否符合设计要求。
（三）、实验仪器与设备
参考程序-1
参考程序-3
实验二 LabVIEW软件基本操作（二）
（本实验为设计性实验）
参考程序-2
二、实验原理
LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种用图标代替文本行创建应用程序的 图形化编程语言。 传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序 执行顺序，而LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框 图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。它用 图标表示函数，用连线表示数据流向。 LabVIEW程序被称为VI（Virtual Instrument），即虚拟 仪器。 LabVIEW的核心概念就是“软件即是仪器”，即虚拟仪 器的概念。 LabVIEW还包含了大量的工具与函数用于数据采集、分 析、显示与存储等。
5. 每次实验后认真书写实验报告，实验报告要求同实验一样， 每人独自完成，不得相互照抄，发现雷同，重作。 6.若实验课因事没有参加的，要求在第18周前补做好。
（二）、实验课程考核
1. 平时每次实验情况50%
2. 实验考勤、实验场地整理10% 3. 实验报告成绩40%
实验一 LabVIEW软件基本操作（一）
ing ion dit n Co
Flo w Co ntr ol Pa nel
DISPL AND CONTR
D A/
A D/ Co /O DI O nd itio I/ nin T g
D A/
Tim ing
ST OP
TI /O
Tim ing
D
ROM
虚拟仪器系统是由计算机、应用软件和仪器硬件三大要素构成 的。计算机与仪器硬件又称为VI的通用仪器硬件平台。
要求每采集一次，就将采集 结果写入文本文件尾部，即 使重新运行程序，仍能保证 数据添加到文件尾部，而不
会覆盖原有数据。格式为a保
留4位小数，b为整数，如右 图所示。
7、子VI 写一个子VI计算输入双精度数组所有 元素的平均值，并在上层VI调用它。
四、
实验仪器与设备
1、计算机 2、ELVISII平台LabVIEW编程环境
实验室全天开放，学生除在实验课时间来做实验，也可利用 课余时间来实验室开展课设、毕设等相关研究。
虚拟仪器实验项目
实验一 LabVIEW软件基本操作（一）（设计性） 实验二 LabVIEW软件基本操作（二）（设计性） 实验三 NI ELVISII平台工作环境（验证性） 实验四 电子温度计实验（设计性 ） 实验五 运放滤波器实验（综合性 ） 实验六 LED营救实验（综合性 ）
一、虚拟仪器概述
1、什么是虚拟仪器？
传统仪器 厂商定义功能
M RO
礟
Y LA SP D OL DI AN TR N CO th Ma 礟
虚拟仪器 用户定义功能
Te mp era tur e
PR OC ES SO R
RY MO E M
BU S
RT PO 8 48
Pre ssu re Ala rm Co nd itio ns
三、实验内容
1、数据操作
编写一个温度监测器，如右图所示，当 温度超过报警上限，而且开启报警时，报警
灯点亮。温度值可以由随即数发生器产生。
2、程序结构
利用顺序结构和循环结构写一个跑马灯，如
下图所示，5个灯从左到右不停的轮流点亮，闪 烁间隔由滑动条调节。
3、字符串、数组、簇和矩阵
利用簇模拟汽车控制，如右图所示，控制面板可以对
五、实验报告格式及要求
（一）、实验目的 （二）、实验内容及步骤
要求每写一项实验内容，紧跟其后写出下列内容：
⑴．项目的电路图及前面板； ⑵．项目的程序框图； ⑶．记录实验调试结果 ，分析是否符合设计要求。
（三）、实验仪器与设备
参考程序-4
参考程序-5
参考程序-6
参考程序-7
实验三 NI ELVISII平台工作环境
原型板 可替换 自定义Banana, BNC, D-Sub连接
Biblioteka Baidu
LabVIEW程序被称为VI（Virtual Instrument），即虚拟仪器。
LabVIEW的核心概念就是“软件即是仪器”，即虚拟仪器的概念。 LabVIEW还包含了大量的工具与函数用于数据采集、分析、显示 与存储等。
3、Labview可以做什么？
LabVIEW在测试、测量和自动化等领域具有最 大的优势，因为LabVIEW提供了大量的工具与 函数用于数据采集、分析、显示和存储。 用户可以在数分钟内完成一套完整的从仪器连 接、数据采集到分析、显示和存储的自动化测 试测量系统。 它被广泛地应用于汽车、通信、航空、半导体、 电子设计生产、过程控制和生物医学等各个领 域。
软件技术是虚拟仪器的核心技术。常用的仪器用开发软件有 LabVIEW、LabWindows/CVI、VEE等等，其中以LabVIEW应用最为 广泛。
2、什么是Labview？
LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是 一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。 传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序， 而LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流 向决定了程序的执行顺序。它用图标表示函数，用连线表示数据流 向。
成后，将两路采样信号显示
在同一个Waveform Graph
5、 Express VI——快速搭建专业测试系统
利用Express VI产生一个 带白噪声的正弦信号，然后用 功率谱分析Express VI对其进 行功率谱分析，并将原信号与 分析结果写入测量文件。
6、文件I/O
有一个测量程序，采集
两路信号，每1s采集一次，