运用虚拟仪器代替传统仪器，不但能满足电子类实验教学的需要，而且大大提高设备利用率实现资源共享，降低实验室建设成本。
该文采用模块化的设计思想，描述了基于LabVIEW开发平台设计虚拟信号发生器、虚拟示波器等电子类实验常用仪器设备的设计方法。
通过实践证明，虚拟电子实验设备有效提高了实验教学质量和教学效果，同时该文对虚拟仪器的开发有一定的参考价值。

　　关键词： LabVIEW；虚拟仪器；实验教学
　　中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）07-1601-04
　　实验教学是电子广东深圳专业医用产品研发工业产品设计深化医疗体制改革中的医疗费用问题及其对策类教学课程的一个重要环节，是高等教育教学改革的重要内容。
尤其是电子类的工科院校，电子实验教学在开展素质教育、培养学生综合应用能力等方面有着举足轻重的地位。
随着高校招生规模的不断扩大，学生人数的增加与实验场地和仪器设备套数的局限形成了日益鲜明的矛盾。
另外，知识的推陈出新和电子技术的日新月异，使得部分实验设备已不再适应现代教学大纲的要求，实验室改造、扩建以及仪器设备更新换代的迫切要求与教学经费捉襟见肘的矛盾日益突出。

广东深圳专业医疗器械外壳工业产品设计陕西西京医院消化病医疗楼门诊空间设计　　虚拟仪器技术广东深圳专业医用器材外形工业产品设计高职工业设计创新教育模式研究的出现和发展给电子仪器行业带来了一场变革，其核心思想为“软件就是仪器”，即仪器的功能和可动态操作的图形化的仪器界面由虚拟仪器开发软件来设计实现。
利用计算机软件技术发展的成就，以软件仿真的形式设计制作各类电子实验课件，把部分知识性、理解性的实验教学内容在计算机上完成。
从真实性上讲，计算机屏幕上显示的是真实的仪器设备和实验场景；从可操作性上讲，仪器的控件可以动态地调节，数据、波形可以动态地显示。
不仅可以缓解实验场地、仪器设备紧张的矛盾，大大减轻传统实验教学的负担，而且软件的制广东深圳专业医疗器材工业产品设计工业设计中仿生设计的运用作、维护和更新要比硬件设备容易得多，成本也低得多。

　　1 系统总体设计
　　1.1 技术指标
　　在众仪器中，尤其以示波器和信号发生器最为常用，特别是示波器的使用，直接影响学生的实验效果。
因此，该文就以实验室的实际示波器和信号发生器为对象进行设计，其主要技术指标如下：
　　1.1.1 函数信号发生器的设计
　　以DZX-1型实验台的函数信号发生器为蓝本，利用LabVIEW编程来设计函数信号发生器，能够虚拟函数信号发生器的功能：1）能够产生正弦波、方波、三角波；2）频率0.01Hz～2MHz调节；3）幅度0.1mV～20V调节；4）可对输出电压进行20db、40db、60db衰减。

　　1.1.2 双踪示波器的设计
　　以XJ4323型双踪示波器为蓝本，利用LabVIEW编程来设计虚拟双踪示波器，能够虚拟仿真双踪示波器的功能：1）能够同时采集显示两路信号；2）能够调节水平及两个通道的垂直位置；3）能够调节扫描速率；4）能够对波形幅度进行衰减。

　　1.2 开发工具
　　在设计电子实验设备时，首先是选择一个适宜的软件开发工具。
目前广泛采用的虚拟仪器开发软件有LabVIEW 和LabWindows/CVI。
这里推荐采用LabVIEW，它是一种图形化的编程软件，即源程序是框图式的，没有严格的语法规则，易学易用，实验教学人员只需稍加学习就可以基本掌握。
而且它包含了大量的仿真仪器控件（如开关、旋钮、指示灯、显示屏等）以及丰富的可直接调用的数据处理函数，大大方便了实验软件的设计。

　　1.3 全仿真仪器界面的构成
　　全仿真仪器界面有以下几部分组成：
　　1）背景图片广东深圳专业医疗电子产品工业产品设计工业设计的要素与自身价值：为了体现实验设备的真实效果，以学校电子技术实验室的实际设备为模型，之后在LabVIEW中插入其图片。

　　2）按钮控件：其主要功能是可以产生一布尔量（true 或 false），当按钮按下是为真，弹起时为假。
频段选择和波形选择中的按钮即是这种控件，通过它来控制选中某一频段或者某一波形；档位和占空比等都是用这样的按钮来控制的。

　　3）指示灯控件：LabVIEW中可以得到一些常见的指示灯与开关按钮，这里选用了与图片上最为接近的圆形指示灯。
在此设计中频段选择中的指示灯及频率指示灯，峰值指示灯都为此控件，当给指示灯一个true值时，指示灯亮，否则给它一个false值时指示灯灭。
它们的存在使得面板的状态一目了然。

　　4）旋钮控件：旋钮控件可以输出一些定义的数值，通过用鼠标旋转此控件即可达到改变输出值，还可广东深圳专业医用器械仪器工业产品设计高校工业设计基地建设研究以通过选中并点击鼠标右键进入控件属性设置改变控件的属性，如控件值的范围，步进等，本设计中用到的频率调节旋钮和幅值调节旋钮皆为转盘控件，设置频率调节旋钮范围为0到359，步进为1可调节400个不同值；设置幅值调节旋钮范围为0到8.4，步进为0.1 ，可以有85种不同的幅值调节。

　　5）显示控件：为了产生更好的真实感，本次设计采用数码管显示控件可以用于频率及幅值的显示。

　　2 函数信号发生器的设计
　　在前面板上控件主要有：波形选择，频率旋钮，频段调节，幅度调节。

　　这四部分的调节直接影响波形信号的改变，在程序框图中，每一种调节都对应一种波形参数，当前面板中相应的控件值改变时，参数也随之改变。

　　整个程序主要有以下几个模块： 波形类型模块；频率选择模块；频段选择模块；幅值选择模块；串口发送模块设计。

　　2.1 波形类型部分设计
　　波形类型模块的主要功能是得到波形参数当前面板中的三角波控件按下时，参数为0，正弦控件按下时参数为1，方波控件按下时参数为2。

　　首先，由于三角，方波，正弦都是输入控件，在程序框图中相当于普通编程语言的输入参数，只有输出端子，没有输入端子，且输出值为布尔量，通过布尔转（0，1）VI，可以把输出值转换为0 或1，分别送到CIN节点，对其编程如图2，三角输入量设为 a； 方波输入量设为 b； 正弦输入量设为 c；输出为d。
　　2.2 频率选择部分设计
　　频率选择模块的主要功能是由频段按钮与频率调节选钮的值作为输入，计算出频率值并且得到频率系数也频段参数。
频率旋钮调节输出是0～359之间的数值假设为a，频段的判断方法与波形选择模块相似，可分别用0～6七个数字来分别表示2M～2Hz这七个频段，则频率的值为pinlv=205+a*5/（10^n）kHz。
这些数值转换也在一个CIN公式接点内完成。

　　2.3 峰峰值调节及衰减部分设计
　　峰峰值调节范围0.1mV～20V，衰减能实现20db、40db、60db，其程序设计图如下：
　　3 双踪示波器的设计
　　在双踪示波器的设计中，有信号接收、数据处理、波形显示等几个模块，并有垂直位移、水平位移等控键控制波形显示。
其设计流程图如图5所示：
　　3.1 前面板
　　根据传统示波器的面板控键的功能，利用LabVIEW中的控制模板，分别在设计面板上放入模拟实际控键的显示器、通道选择控键、垂直位移控键、水平位移控键、开关控键、幅值与相位控键等。
设计的前面板如图6所示：
　　3.2 处理模块
　　频率是经过倒数广东深圳专业医疗产品器械工业产品设计药品、医疗器械注册申请材料造假量刑更加明确转变成为周期，即数组中两数的时间间隔。

　　水平位移是通过调节数组序列前的标号数来实现能在波形图上显示的波形在X坐标上的改变。

　　垂直位移是通过位移的单位格数和数组在进入组建波形前实现的，这样可以直接通过与其他调节配合来正确调节垂直位移。

　　3.3 波形数据操作函数
　　虽然波形数据是一种预定义格式的簇，但是必须用专用的波形数据操作函数才能对它进行操作，其中某些操作函数与簇的操作函数非常类似。
其中最基本的几个函数是：获得波形数据内部元素、绑定波形数据、设置波形属性和获得波形属性等。
其中本设计用到的是绑定波形数据函数。
它类似于簇函数中的按元素名称打包函数。
通过该函数可以将波形数据的各个元素绑定在一起。
若波形端子没有接入，则根据绑定的元素创建一个新的波形。
若波形端子有接入，则对波形进行修改。
如图8，没有波形输入，而是输入dt、Y、to进行波形组合，创建新波形。

　　3.4 频率调节部分
　　如图9是频率调节部分，包括两个条件循环、三个控制输入与一个输出。
其中标有频率的是频率粗调的输出值，频率微调是在频段之间进行一些细微的调节，CH28是十倍或一倍的按钮。
在频率输入的默认值是条件输入为“9”时。

　　3.5 幅度调节
　　在这一部分中，设计思想与频率调节一样，只是所要输出的值不同，如图10所示。

　　4 LabVIEW仿真测试
　　通过函数信号发生器产生一个3kHz、峰峰值1V的正弦波接给示波器通道一。

　　通过函数信号发生器产生另外一个2.8kHz、峰峰值2.4V的三角波接给示波器通道二。

　　通过虚拟示波器观察，显示波形正确。
下图13为示波器仿真图，图中蓝色为通道一波形，红色为通道二波形，从图中的波形和显示参数可以观察出蓝色波形为周期占3.3格、红色占3.6格，而每格单位为0.1ms，两通道信号频率正好为给定的3kHz和2.8kHz；蓝色波形峰峰值占1格、红色占2.4格，而每格单位为1V，两通道信号峰峰值正好为给定的1V和2.4V。

　　
　　5 实验应用情况
　　目前，已将项目可开发的虚拟设备应用到我校课程《电工与电子技术A2》的“常用电子仪器的使用”实验教学中。
通过1年来的试验和改进，结合以往设计的实验课件，有效解决了电子仪器设备“老师难讲，学生难学”的教学局面，学生还可将软件拷贝到自己的电脑中进行复习操作，大大提高了学生的实验兴趣和教学效果。

　　虚拟仪器由于虚拟仪器技术在国内尚未普及，把虚拟仪器引入教学是一种必然趋势。
本项目探索出一种适合我校实验教学实情，做到花钱少，具有较高的性价比的教学方式。

　　6 结束语
　　全仿真电子实验课件的设计是对实验教学手段革新的一种尝试，它不仅在降低实验教学成本，提高教学质量，讲求效率等方面有着积极的意义，更重要的是，它可以给学生带来一种如临现场的亲身感受，加强了学生的感性认识，提高了学习兴趣和学习效果。
另外，这种全仿真电子实验课件的设计思路和方法对其他类专业教学课件的设计制作也具有一定的参考价值。

　　参考文献：
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