nielvisii+平台的多课程实验项目开发软件部分
虚拟仪器在各行各业中都有着广泛的运用，同时随着技术的不断成熟，将之运用到实验室仪器的制作也是大有裨益。目前在实验室中虚拟仪器的使用还是少数，但虚拟仪器比起传统仪器有着很多的优点，可以节约实验室的仪器经费，在仪器的维修和升级上也是相当便捷。所以实验用虚拟仪器在今后的发展中也有很大的潜力。论文基于NI ELVIS平台的多课程实验项目的开发主要是对模电和电路课程的仪器研究和开发，使用LabVIEW包括对函数发生器，滤波器以及对RC电路的示波的设计。设计要实现电路信号的产生，对信号进行过滤和对生成的波形进行实时的显示。通过这些设计，可以提高学生的实验效率，达到实验的效果。关键词 实验，虚拟仪器，LabVIEW
目 录
1 引言（或绪论） 1
1.1 引言 1
1.2 虚拟仪器使用的意义 1
1.3 国内外发展现状 2
1.4 论文研究内容 3
1.5 论文结构简介 3
2 总体设计 4
2.1 开发工具介绍 4
2.2 设计导言 4
2.3 函数发生器的设计 4
2.4 滤波器的设计 5
2.5 RC电路的示波设计 6
3 虚拟仪器的软件设计 6
3.1 函数发生器前面板设计 6
3.2 函数发生器后面板设计 7
3.3 滤波器前面板设计 16
3.4 滤波器程序设计 17
4 RC电路示波设计 20
4.1 RC充放电前面板设计 20
4.2 RC充放电后面板设计 21
4.3 数组的均值计算 23
4.4 RC充放电过程 25
5 调试 25
5.1 提供函数信号 25
5.2 信号滤波 25
5.3 RC充放电实现 26
结论 28
致谢 29
参考文献 30
1 引言（或绪论）
1.1 引言
测试和测量是人类了解和改造客观世界最基本的途径。而使用仪器则是进行测试和测量的有效方法。各式各样的仪器和仪表已经 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
经历了从传统仪器仪表阶段向虚拟仪器仪表阶段的变革。[1]与此同时随着科学的进步，技术的发展，传统的设备设施与仪器仪表已经跟不上复杂多变的参数的测量和测试的步伐。因此，虚拟仪器的使用就变的理所应当起来，比起传统仪器来更加的灵活，自动化的程度更加高，而且测量显示的结果更加的直观，使用起来更加方便快捷，所以在各行各业中都有相应的使用，在科学研究当中可以对数据进行采集和分析，在自动控制、工农业、医院等领域也都有广泛的应用。[2]而本论文主要是对各大院校在实验室所使用虚拟仪器进行多课程的实验项目进行研究，用虚拟仪器来替代传统实验的仪器，让学生们更加生动有效的完成课程实验。本次设计所需要使用到的是NI ELVIS平台和LabVIEW软件。[3]美国国家仪器公司制作了这个平台，把这些虚拟套件用在实验室的教学上面，能够动手设计与原型设计，其紧凑的结构非常适用于实验室和课堂的教学，能够通过USB接口与计算机连接，实现快速，易于使用的测试和测量采集和显示，并且作为基于图形系统设计软件的LabVIEW，NI ELVIS可以发挥虚拟仪器技术的灵活性和定制性。同时，NI ELVIS也是NI电子教育平台的重要组成部分，结合NI Multisim采集和仿真环境，实现NI ELVIS板载电路测量与仿真，而我主要是对软件部分进行界面和程序设计，所需软件为LabVIEW。
1.2 虚拟仪器使用的意义
虚拟仪器从字面上来看并不是现实意义上的仪器，而是由计算机与测量技术相互交融结合的新型仪器，超过了传统意义的仪器在数据的处理、图形的显示、数据的传递、文件的保存等方面的局限性。[4]此外，所使用到的传感器与其对应的模块也更加标准了，降低了硬件的反复开发率。方便了我们对硬件的维修和保护，容易对其进行功能上的扩展延伸，也有利于软件的升级。虚拟仪器在前置面板上能够达到和传统的仪器十分相似，如果再修饰的很好的话可以做到完全一样，同样可以显示如：波形、指示灯、刻度表、开关和按钮、旋钮、滑动条等等，虚拟仪器与传统仪器相比有很多的优点，虚拟仪器面板上的器件属于软件，不是由厂商设计决定的，可以由用户自己定义。[5]传统仪器一旦生产完成就不能够重新改装在专用的前面板上。虚拟仪器就不同了，它是把计算机的显示屏当作它的前面板，在前置面板上有着很多的控制元器件，每一个控制元器件对应着一个图形，不同的图形代表了不同的功能，使用者能够不被标准元件和加工的工艺所制约。用户可以根据自己的需求进行面板的设计和对图形块的多样调用，用户可以任意的移动元器件和删减元器件，可以随意的改变大小和颜色。更能够设计出多层的下拉菜单和辅助文件等，这样的虚拟仪器完全可以做到生动形象，美观友好。[6]
使用合适的硬件接口与电路相连，可以对信号实行各种操作，可以对信号进行采集、放大、滤波、数模转换以后，虚拟仪器能够灵敏的、全面的使用计算机里面很多实在的软件工具，实施信号的分析处理判断和计算，对信号进行数字的显示，最后再通过模数转化后对执行器件进行动作的控制。[7]
同时依照使用者的需求，能够对同一个仪器的性能指标和实施功能进行增添或者删减，对其进行修改，完全的突破了传统意义上的仪器那样，一旦设计完成以后，就变得单一封闭，里面的元器件也不能再那么容易的拆卸下来，组装到其他的的仪器上面，从另一方面来说，虚拟仪器能够把各种仪器的性能指标等等集中起来，作为一个功能软件库，这样就可以通过这些功能软件库相互之间的各种排列组合和各种不一样的硬件进行搭配。[8]这样就可以让一台计算机实现各种不一样的功能，极大的提升了仪器的灵活度，可以实现一台计算机进行相当复杂的测试项目。
虚拟仪器的开发周期不长，开发所需要的成本也不高，在进行仪器的维护时也相当的方便快捷，而传统的仪器从开发到制作出来则需要相当长的时间，同时造价也不低，进行维修时也比较麻烦，像一些完全封装好的仪器就很难进行拆开再维修，也不经济，而由软件开发出来的虚拟仪器就相当的便利，便于进行仪器的提高升级和维修保护。[9]
目 录
1 引言（或绪论） 1
1.1 引言 1
1.2 虚拟仪器使用的意义 1
1.3 国内外发展现状 2
1.4 论文研究内容 3
1.5 论文结构简介 3
2 总体设计 4
2.1 开发工具介绍 4
2.2 设计导言 4
2.3 函数发生器的设计 4
2.4 滤波器的设计 5
2.5 RC电路的示波设计 6
3 虚拟仪器的软件设计 6
3.1 函数发生器前面板设计 6
3.2 函数发生器后面板设计 7
3.3 滤波器前面板设计 16
3.4 滤波器程序设计 17
4 RC电路示波设计 20
4.1 RC充放电前面板设计 20
4.2 RC充放电后面板设计 21
4.3 数组的均值计算 23
4.4 RC充放电过程 25
5 调试 25
5.1 提供函数信号 25
5.2 信号滤波 25
5.3 RC充放电实现 26
结论 28
致谢 29
参考文献 30
1 引言（或绪论）
1.1 引言
测试和测量是人类了解和改造客观世界最基本的途径。而使用仪器则是进行测试和测量的有效方法。各式各样的仪器和仪表已经 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
经历了从传统仪器仪表阶段向虚拟仪器仪表阶段的变革。[1]与此同时随着科学的进步，技术的发展，传统的设备设施与仪器仪表已经跟不上复杂多变的参数的测量和测试的步伐。因此，虚拟仪器的使用就变的理所应当起来，比起传统仪器来更加的灵活，自动化的程度更加高，而且测量显示的结果更加的直观，使用起来更加方便快捷，所以在各行各业中都有相应的使用，在科学研究当中可以对数据进行采集和分析，在自动控制、工农业、医院等领域也都有广泛的应用。[2]而本论文主要是对各大院校在实验室所使用虚拟仪器进行多课程的实验项目进行研究，用虚拟仪器来替代传统实验的仪器，让学生们更加生动有效的完成课程实验。本次设计所需要使用到的是NI ELVIS平台和LabVIEW软件。[3]美国国家仪器公司制作了这个平台，把这些虚拟套件用在实验室的教学上面，能够动手设计与原型设计，其紧凑的结构非常适用于实验室和课堂的教学，能够通过USB接口与计算机连接，实现快速，易于使用的测试和测量采集和显示，并且作为基于图形系统设计软件的LabVIEW，NI ELVIS可以发挥虚拟仪器技术的灵活性和定制性。同时，NI ELVIS也是NI电子教育平台的重要组成部分，结合NI Multisim采集和仿真环境，实现NI ELVIS板载电路测量与仿真，而我主要是对软件部分进行界面和程序设计，所需软件为LabVIEW。
1.2 虚拟仪器使用的意义
虚拟仪器从字面上来看并不是现实意义上的仪器，而是由计算机与测量技术相互交融结合的新型仪器，超过了传统意义的仪器在数据的处理、图形的显示、数据的传递、文件的保存等方面的局限性。[4]此外，所使用到的传感器与其对应的模块也更加标准了，降低了硬件的反复开发率。方便了我们对硬件的维修和保护，容易对其进行功能上的扩展延伸，也有利于软件的升级。虚拟仪器在前置面板上能够达到和传统的仪器十分相似，如果再修饰的很好的话可以做到完全一样，同样可以显示如：波形、指示灯、刻度表、开关和按钮、旋钮、滑动条等等，虚拟仪器与传统仪器相比有很多的优点，虚拟仪器面板上的器件属于软件，不是由厂商设计决定的，可以由用户自己定义。[5]传统仪器一旦生产完成就不能够重新改装在专用的前面板上。虚拟仪器就不同了，它是把计算机的显示屏当作它的前面板，在前置面板上有着很多的控制元器件，每一个控制元器件对应着一个图形，不同的图形代表了不同的功能，使用者能够不被标准元件和加工的工艺所制约。用户可以根据自己的需求进行面板的设计和对图形块的多样调用，用户可以任意的移动元器件和删减元器件，可以随意的改变大小和颜色。更能够设计出多层的下拉菜单和辅助文件等，这样的虚拟仪器完全可以做到生动形象，美观友好。[6]
使用合适的硬件接口与电路相连，可以对信号实行各种操作，可以对信号进行采集、放大、滤波、数模转换以后，虚拟仪器能够灵敏的、全面的使用计算机里面很多实在的软件工具，实施信号的分析处理判断和计算，对信号进行数字的显示，最后再通过模数转化后对执行器件进行动作的控制。[7]
同时依照使用者的需求，能够对同一个仪器的性能指标和实施功能进行增添或者删减，对其进行修改，完全的突破了传统意义上的仪器那样，一旦设计完成以后，就变得单一封闭，里面的元器件也不能再那么容易的拆卸下来，组装到其他的的仪器上面，从另一方面来说，虚拟仪器能够把各种仪器的性能指标等等集中起来，作为一个功能软件库，这样就可以通过这些功能软件库相互之间的各种排列组合和各种不一样的硬件进行搭配。[8]这样就可以让一台计算机实现各种不一样的功能，极大的提升了仪器的灵活度，可以实现一台计算机进行相当复杂的测试项目。
虚拟仪器的开发周期不长，开发所需要的成本也不高，在进行仪器的维护时也相当的方便快捷，而传统的仪器从开发到制作出来则需要相当长的时间，同时造价也不低，进行维修时也比较麻烦，像一些完全封装好的仪器就很难进行拆开再维修，也不经济，而由软件开发出来的虚拟仪器就相当的便利，便于进行仪器的提高升级和维修保护。[9]
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