基于LabVIEW的高職虛擬實驗的設(shè)計

王巖燕 岳軍琳 楊鵬娟

[摘

要] 近年來，計算機技術(shù)迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異。在這種大趨勢的影響下，隨著虛擬儀器技術(shù)的逐漸成熟，虛擬實驗已成為實驗教學發(fā)展的一個新方向。根據(jù)高職電子技術(shù)課教學的實際需要，借助LabVIEW軟件，設(shè)計出高職院校大學物理課程教學中常做的兩個實驗：二極管伏安特性測量虛擬實驗和JK觸發(fā)器虛擬實驗，并對這兩個實驗的具體設(shè)計思路和設(shè)計程序進行詳細介紹。

[關(guān)

鍵

詞] LabVIEW；高職；電子；虛擬實驗

[中圖分類號] O4-33

[文獻標志碼] A

[文章編號] 2096-0603（2018）31-0209-01

借助LabVIEW將高職學生大學物理課程中一些比較抽象難懂的基礎(chǔ)實驗設(shè)計出來，并將這些虛擬實驗發(fā)布到虛擬實驗平臺上，這樣做一方面可以使學生在實驗之前通過實驗平臺預習實驗，了解實驗的原理和注意事項；另一方面教師在教學過程中也可以隨時訪問該網(wǎng)站的實驗，進行隨堂演示，提高教學效果；同時，對實驗感興趣或有疑問的學生，也可以在課后登錄實驗平臺，對實驗進行深入學習。

一、虛擬實驗開發(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。開發(fā)虛擬實驗的具體方法如下：

（一）確定實驗方案，設(shè)計前面板 根據(jù)實驗的具體內(nèi)容和實驗器材確定可行的實驗方案，根據(jù)實驗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)計程序框圖 程序框圖是虛擬實驗的核心，是用于控制前面板中的對象的程序的源代碼。根據(jù)實驗的具體需求，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)進行處理計算，利用節(jié)點連線和邏輯結(jié)構(gòu)將全部設(shè)備和控件根據(jù)實驗流程組合成一個完整的系統(tǒng)，這樣便完成了一個虛擬實驗的程序框圖編程。

（三）運行和調(diào)試 虛擬實驗的前面板和框圖設(shè)計完成之后，程序在運行過程中可能會出現(xiàn)一些問題和錯誤，這時就需要找出問題并進行調(diào)試。

二、具體實驗的設(shè)計

（一）二極管伏安特性測量虛擬實驗的設(shè)計與實現(xiàn)

1.軟件程序設(shè)計

該實驗的程序采用順序結(jié)構(gòu)來設(shè)計，總共有兩幀。在第0幀中，先產(chǎn)生一個周期性電壓掃描信號（正弦波），然后將該信號傳送給示波器后再將該信號轉(zhuǎn)換為模擬信號送給數(shù)據(jù)采集卡，讓模擬電壓信號充當外電路的電源。在第1幀中，從數(shù)據(jù)采集卡的0，1兩個通道各采集一個波形，其中從0通道采集到的是固定電阻產(chǎn)生的電壓信號U0；從1通道采集到的是二極管產(chǎn)生的電壓信號U1。將電流和電壓信號經(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；右圖是加上左圖所示的正弦波后待測二極管的伏安特性曲線。

（二）JK觸發(fā)器虛擬實驗設(shè)計

1.JK觸發(fā)器仿真實驗的程序設(shè)計

新建一個JK觸發(fā)器仿真實驗VI，并將封裝好的“時鐘”和“JK觸發(fā)器”子程序添加到JK觸發(fā)器仿真實驗程序框圖中的While循環(huán)結(jié)構(gòu)中，讓JK觸發(fā)器在時鐘信號驅(qū)動下完成持續(xù)觸發(fā)，具體程序如圖2所示：

參考文獻：

[1]司慧玲.基于LabVIEW的虛擬電路實驗的設(shè)計[J].電子設(shè)計工程，2013（23）：83-85. [2]呂昌遠.基于LabVIEW的虛實結(jié)合遠程模擬電路實驗平臺設(shè)計[D].東南大學，2016. ◎編輯 馮永霞