虚拟仪器实验教学方案
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方案详情
- Smacq 的工程师有着多年的虚拟仪器测试系统开发经验，如今将这些经验总结归纳，以各种工程应用的硬件设备作为实验模块，并可指派工程师现场配合老师带领学生完成一定课时的教学实验。我们的宗旨是从实际应用出发，让大学生理解虚拟仪器的应用，并辅以众多实际应用案例指导，启发性的实验指导书，为高校虚拟仪器实验室量身定制了一套虚拟仪器实验教学方案。
- 实验内容与实际应用紧密结合，围绕LabVIEW 课程教学进度，从基础的数据类型、程序结构为开始，逐步深入至设备的连接以及模拟和数据量的数据采集、分析、处理和显示等，为提高大学生的综合应用能力，实验还包含闭环运动控制、传感器的数据采集和处理以及测量相关的技术原理等内容。
- 虚拟仪器是一门工程类的课程，学生动手实践内容的优劣对于教学效果的影响非常之大。我们的方案正是基于上述思想，深化软件就是仪器的概念，提升大学生动手自主集成适合自己使用需求的仪器的能力。
- 以虚拟仪器技术为基础的现代测试技术是对传统仪器发展与补充，用户根据自己特定的采集、控制、数据分析与存储需求，在计算机上快速设计和搭建自己的虚拟仪器系统，是未来工程师的基本素质。因此，在高校中展开虚拟仪器课程的教学，是正确的技术发展思路。
- 虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。虚拟仪器的概念从提出到现在经历了二十余年的发展，以其性能优越、扩展性强、开发周期短、便于集成等优点，受到广大工程师的青睐。
实验方案
| 序号 | 序号 | 实验内容 |
|---|---|---|
| 实验一 | 初识G 语言 | 1、建立对 LabVIEW 开发环境和”G”语言的编程方式的了解； 2、掌握前面板交互界面设计和程序框图中编写程序代码的方法，以及创建VI，调用VI 的方法； |
| 实验二 | LabVIEW 的数据类型 | 1、掌握文本显示、旋钮、波形图表、波形图等控件的使用； 2、掌握这些控件所对应的数值型、布尔型、字符串型、数组等数据类型的表示及控件方法； 3、掌握各种数据类型之间的转换和数学运算等功能； |
| 实验三 | LabVIEW 程序控制结构 | 1、掌握 LabVIEW 中的顺序结构、条件结构、循环结构、事件结构的使用方法； 2、了解 FOR 循环和WHILE 循环的区别； 3、学习 LabVIEW 测试步骤所需时间的测试方法； |
| 实验四 | 单通道实时数据采集 | 1、掌握 LabVIEW 与硬件的连接和数据交互； 2、掌握数据采集卡模拟输入通道的配置方法； 3、掌握数据采集卡上传数据的解析方法； 4、在 LabVIEW 中实现单通道数据采集并图形显示； |
| 实验五 | 模拟输出与波形发生器 | 1、掌握数据采集卡模拟输出通道的配置方法； 2、在 LabVIEW中实现函数波形发生器以及任意波形发生器，并从模拟输入通道采集显示出来； |
| 实验六 | 多通道数据采集与数字IO 控制 | 1、掌握多通道输入的配置方法和数据解析方法； 2、掌握 LabVIEW 对数字IO 的配置方法； 3、在 LabVIEW 中实现多通道数据采集，并使用数字IO作为系统报警信号输出； |
| 实验七 | 计数器与频率计 | 1、掌握数据采集卡中计数器的配置方法； 2、在 LabVIEW中使用数据采集卡的计数器来完成频率计的设计； |
| 实验八 | PWM 控制LED 亮度与直流电机转速 | 1、掌握数据采集卡中PWM 输出的配置方法； 2、通过PWM实现LED 亮度的控制和对电机转速的控制； 3、在 LabVIEW中实现通过霍尔传感器和计数器的组合来测量电机的转速，并完成闭环控制； |
| 实验九 | 温湿度采集与测量文件读写 | 1、实现热电偶的数据采集，换算成温度并实时显示温度曲线； 2、将温度数据实时记录到Excel 表格； 3、在 LabVIEW 中还原温度历史曲线； |
| 实验十 | 使用Web发布数据采集系统 | 1、理解BS结构的概念 2、掌握使用Web发布数据采集系统的方法 |
| 实验十一 | 分布式数据采集系统 | 1、理解分布式数据采集和CS结构的概念 2、掌握分布式数据采集系统的搭建方法 |
实验设备
| 序号 | 设备名称 | 设备概述 |
|---|---|---|
| 1 | S82289 多功能数据采集卡 | 1、模拟通道数：单端8 通道，差分4 通道； 2、最高输入±25V； 3、最高采集率：15kS/s； 4、垂直分辨率：24 位； 5、模拟通道输出：12 位2 通道； 6、PGA：1，2，4，8，16； 7、数字IO 数：8 通道； 8、计数器：32 位2 通道； 9、PWM：16 位； 10、内置温度补偿传感器； |
| 2 | 红外热释传感器模块 | 1、感应角度：<100 度锥角； 2、感应距离：7 米； 3、电平输出：高电平3.3 V，低电平0V； 4、触发方式：重复触发； 5、延时时间：1‐30 秒；6、封锁时间 0.5 秒； |
| 3 | 直流电机模块 | 1、转速4000r/m； 2、转向：正转，反转； 3、驱动电压：5V； 4、驱动电流：200mA；5、调速方式:PWM； |
| 4 | 霍尔传感器模块 | 1、输入有效电平：低电平；2、灵敏度可调；3、工作电压：5V； |
| 5 | LED 模块 | 1、电压：2.0‐2.2V；2、电流：15‐20MA； 3、波长： 565‐570NM；4、有效电平：低电平； |
| 6 | 蜂鸣器模块 | 1、电压：3V；2 电流：30mA；3、蜂鸣频率：2300±300Hz； 4、有效电平：低电平； |
| 7 | K 型热电偶 | 1、温度范围：-200~1300℃；2、测温丝直径： 2.0mm；3长度：2 米 |
| 8 | 湿度传感器 | 1、湿度范围：0~100%；2、湿度精度：±3%；3、输出电压：0~3V； |
