基于LabVIEW的高职虚拟实验的设计

王岩燕 岳军琳 杨鹏娟

[摘

要] 近年来，计算机技术迅猛发展，网络技术日新月异。在这种大趋势的影响下，随着虚拟仪器技术的逐渐成熟，虚拟实验已成为实验教学发展的一个新方向。根据高职电子技术课教学的实际需要，借助LabVIEW软件，设计出高职院校大学物理课程教学中常做的两个实验：二极管伏安特性测量虚拟实验和JK触发器虚拟实验，并对这两个实验的具体设计思路和设计程序进行详细介绍。

[关

键

词] LabVIEW；高职；电子；虚拟实验

[中图分类号] O4-33

[文献标志码] A

[文章编号] 2096-0603（2018）31-0209-01

借助LabVIEW将高职学生大学物理课程中一些比较抽象难懂的基础实验设计出来，并将这些虚拟实验发布到虚拟实验平台上，这样做一方面可以使学生在实验之前通过实验平台预习实验，了解实验的原理和注意事项；另一方面教师在教学过程中也可以随时访问该网站的实验，进行随堂演示，提高教学效果；同时，对实验感兴趣或有疑问的学生，也可以在课后登录实验平台，对实验进行深入学习。

一、虚拟实验开发的方法

LabVIEW的编程方式是基于数据流和面向对象的图形化编程。开发虚拟实验的具体方法如下：

（一）确定实验方案，设计前面板 根据实验的具体内容和实验器材确定可行的实验方案，根据实验方案确定需要选择连接硬件接口的通道和输入控件、输出控件。

（二）设计程序框图 程序框图是虚拟实验的核心，是用于控制前面板中的对象的程序的源代码。根据实验的具体需求，在函数选板中选取程序所需的函数，将从前面板或硬件设备中获取的数据进行处理计算，利用节点连线和逻辑结构将全部设备和控件根据实验流程组合成一个完整的系统，这样便完成了一个虚拟实验的程序框图编程。

（三）运行和调试 虚拟实验的前面板和框图设计完成之后，程序在运行过程中可能会出现一些问题和错误，这时就需要找出问题并进行调试。

二、具体实验的设计

（一）二极管伏安特性测量虚拟实验的设计与实现

1.软件程序设计

该实验的程序采用顺序结构来设计，总共有两帧。在第0帧中，先产生一个周期性电压扫描信号（正弦波），然后将该信号传送给示波器后再将该信号转换为模拟信号送给数据采集卡，让模拟电压信号充当外电路的电源。在第1帧中，从数据采集卡的0，1两个通道各采集一个波形，其中从0通道采集到的是固定电阻产生的电压信号U0；从1通道采集到的是二极管产生的电压信号U1。将电流和电压信号经捆绑函数后传给“XY Graph.VI”，在前面板中就可以看到二极管的伏安特性曲线。

2.运行结果

左上图显示的是加在外部硬件电路中的电源信号；右图是加上左图所示的正弦波后待测二极管的伏安特性曲线。

（二）JK触发器虚拟实验设计

1.JK触发器仿真实验的程序设计

新建一个JK触发器仿真实验VI，并将封装好的“时钟”和“JK触发器”子程序添加到JK触发器仿真实验程序框图中的While循环结构中，让JK触发器在时钟信号驱动下完成持续触发，具体程序如图2所示：

参考文献：

[1]司慧玲.基于LabVIEW的虚擬电路实验的设计[J].电子设计工程，2013（23）：83-85. [2]吕昌远.基于LabVIEW的虚实结合远程模拟电路实验平台设计[D].东南大学，2016. ◎编辑 冯永霞