课程信息
内容
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《教学大纲》
《虚拟仪器》教学大纲
Virtual Instruments
课程代码: B0804Z80 总学时(理论+实践): 40(18+22)
学 分: 2.5 课程性质: 选修
课程类别: 专业教育课程 先修课程:《自动控制原理》,《信号分析与处理》
面向专业: 工程力学 开课单位: 计量测试工程学院
执 笔: 徐志鹏 审 校: 郑永军
一、课程的地位与任务
虚拟仪器是测量仪器和计算机紧密结合的一种新型的测量仪器,它的核心内容是软件实现了传统仪器的大部分功能,并利用计算机的通用资源实现仪器的显示、控制和存储功能。通过本课程的学习,使学生掌握虚拟仪器的基本概念、组成,了解虚拟仪器的发展方向。课程的重点是虚拟仪器的软件设计,主要讲述目前比较流行的虚拟仪器软件开发环境——LabVIEW的编程方法,并利用LabVIEW设计数据采集、分析和处理程序。通过上机实验,使学生掌握虚拟仪器软件设计和调试方法,初步具备一定的工程设计和应用能力。
二、课程主要内容与基本要求
1、虚拟仪器基础
了解虚拟仪器的发展历程,掌握虚拟仪器基本概念及特点,熟悉LabVIEW编程环境、掌握LabVIEW的数据流编程思想。
2、程序结构
掌握循环结构、条件结构、顺序结构以及公式节点。
3、数据类型
掌握LabVIEW的基本数据类型以及数据结构。
4、图形显示控件
掌握波形图控件以及XY图形控件的使用方法。
5、字符串和文件I/O
掌握字符串控件及字符串函数;了解LabVIEW文件I/O的功能及使用方法,掌握测量数据的读取和保存功能。
7、数据采集
了解数据采集的基本知识和软硬件环境,学会简单的模拟信号采样及控制输出。
8、信号分析与处理
了解常用信号分析与处理方法,掌握LabVIEW信号分析与处理的实现功能,能设计简单的滤波器。
9、其他高级应用
创建和使用局部变量与全局变量,掌握子VI的创建与调用,了解事件结构、状态机等进阶应用,项目工程的管理与程序优化。
三、课程教学学时安排
教学内容
教学时数
虚拟仪器基础
4
程序结构
6
数据类型、图形显示控件
4
字符串和文件I/O
6
数据采集
4
信号分析与处理
6
其他高级应用
6
案例分析
4
四、实践环节及基本要求
序号
实验项目
学时
基本要求
实验性质
实验类别
1
熟悉LabVIEW的环境
2
掌握VI程序的创建、编辑和调试技术,并熟悉子程序的创建和调用
验证
必做
2
LabVIEW语言结构编程
4
掌握While循环、For循环、Case结构、Sequence结构等函数的功能和使用,并掌握移位寄存器的使用
验证
必做
3
电压表、计时器的设计
2
掌握Chart、Graph的功能和使用,并注意两者的区别;结合结构和数组的功能,设计一VI程序,完成数据的显示和分析
验证
必做
4
函数发生器的设计
4
掌握程序面板和背板使用方法,能够通过用户界面选择产生正弦波、三角波、锯齿波、方波等函数波形
用曲线图控件绘制用户选择的波形。
验证
必做
5
数据采集及处理
2
掌握常用信号采集、分析方法,根据信号特点设计滤波器。
验证
必做
6
字符串与文件I/O
4
掌握字符串控件及字符串函数;了解LabVIEW文件I/O的功能及使用方法,掌握数据的读取和保存功能
验证
必做
7
综合设计
4
综合运用各种程序结构和控件,设计较为完整的测控程序。
验证
必做
五、考核方法及成绩评定
1、考核类别:考查
2、考核形式:程序设计
3、成绩评定:百分制
总评成绩=平时成绩(30%)+程序设计(70%)。
六、推荐教材与主要参考书
1、黄松岭, 吴静 编著. 虚拟仪器设计基础教程, 清华大学出版社, 2008.
2、杨乐平, 李海涛, 杨磊. 编. LabVIEW程序设计与应用(第2版), 电子工业出版社, 2005.
3、曹玲芝 编著. 现代测试技术及虚拟仪器, 北京航空航天大学出版社, 2004.