發(fā)布時(shí)間：2018-04-21 02:04

  本文選題：虛擬儀器 + LabVIEW　； 參考：《東華大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：目前,在對(duì)人才的培養(yǎng)中,實(shí)踐教學(xué)所占的比重正日益提高,實(shí)驗(yàn)是理論與實(shí)踐結(jié)合的橋梁,也是高等院校工科教學(xué)的重要環(huán)節(jié),但是目前通信電路教學(xué)中普遍存在的問(wèn)題是理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)分離,完成課程理論學(xué)習(xí)之后進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,實(shí)驗(yàn)對(duì)象是固化的實(shí)驗(yàn)箱,只能對(duì)少部分電路元件進(jìn)行改變以此來(lái)觀察電路性能的變化。因此構(gòu)建一個(gè)突破傳統(tǒng)局限的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與實(shí)際硬件實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)室已成為需要解決的重要課題。論文借助于NI公司的Multisim電路仿真軟件、基于圖形化編程的LabVIEW軟件和ELVIS平臺(tái),將電路的仿真設(shè)計(jì)、硬件實(shí)現(xiàn)及電路性能測(cè)試分析緊密融合,構(gòu)建了基于LabVIEW虛擬儀器的集成化混頻電路遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。論文設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的虛實(shí)融合遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺(tái),以模擬乘法器MC1496構(gòu)建的混頻電路以及三極管混頻電路為主要研究對(duì)象,首先結(jié)合混頻原理和電路的相關(guān)知識(shí),在Multisim仿真軟件中進(jìn)行芯片仿真模型的建立及混頻電路的設(shè)計(jì),并對(duì)電路進(jìn)行了直流工作點(diǎn)分析、傅里葉分析、混頻增益與1d B壓縮電平分析、本振信號(hào)幅值影響分析、選頻網(wǎng)絡(luò)分析、混頻干擾與失真分析和噪聲特性仿真分析,深入研究了電路不同參數(shù)對(duì)混頻特性的影響,得到元件參數(shù)值的最佳取值范圍。其次根據(jù)完成仿真優(yōu)化的電路,設(shè)計(jì)硬件電路PCB板,包括兩種混頻電路的設(shè)計(jì)、運(yùn)用繼電器實(shí)現(xiàn)硬件電路切換的設(shè)計(jì)以及與ELVIS平臺(tái)通信接口的設(shè)計(jì),完成了混頻電路PCB板的硬件制作及元器件的焊接工作。然后利用ELVIS平臺(tái)集成的虛擬儀器進(jìn)行硬件電路的控制與測(cè)試,驗(yàn)證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。最終通過(guò)LabVIEW編程開(kāi)發(fā)出一個(gè)完整的混頻電路遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。詳細(xì)介紹了基于LabVIEW的實(shí)驗(yàn)分析界面設(shè)計(jì)及程序設(shè)計(jì),并通過(guò)WEB發(fā)布技術(shù),實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的遠(yuǎn)程操作訪(fǎng)問(wèn)。開(kāi)發(fā)的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以在界面中選擇實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練內(nèi)容,包括混頻原理介紹模塊、硬件參數(shù)配置模塊、聯(lián)合仿真模塊、頻譜儀與示波器測(cè)試模塊。平臺(tái)不僅能夠?qū)abVIEW與Multisim結(jié)合,完成對(duì)Multisim仿真數(shù)據(jù)的采集、測(cè)量、存儲(chǔ)與顯示,通過(guò)在界面中調(diào)整輸入控制參數(shù),動(dòng)態(tài)顯示電路性能變化,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化仿真分析實(shí)驗(yàn)。同時(shí),也可以與ELVIS平臺(tái)結(jié)合,將ELVIS的虛擬儀器集成在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中,實(shí)現(xiàn)對(duì)原型PCB電路的控制與性能測(cè)試,構(gòu)建了一個(gè)虛實(shí)融合的混頻電路遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。測(cè)試結(jié)果表明,該平臺(tái)性能穩(wěn)定,使用方便,能夠有效緩解學(xué)生人數(shù)眾多與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備匱乏之間的矛盾,突破時(shí)間和空間限制,為學(xué)生提供隨時(shí)隨地的實(shí)驗(yàn)電路分析及測(cè)試訓(xùn)練,為實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)跨越奠定基礎(chǔ),具有一定的實(shí)用價(jià)值。
[Abstract]:At present, in the training of talents, the proportion of practical teaching is increasing day by day. Experiment is a bridge between theory and practice, and it is also an important link in engineering teaching in colleges and universities. But at present, the common problem in communication circuit teaching is the separation of theory teaching and practice teaching, and the experiment object is the solidified experimental box after completing the course theory study. Only a small number of circuit components can be changed to observe the performance of the circuit. Therefore, it has become an important task to construct a networked laboratory which can break through the traditional limitations of virtual simulation experiment and actual hardware experiment. With the aid of NI company's Multisim circuit simulation software, based on LabVIEW software and ELVIS platform of graphic programming, the circuit simulation design, hardware implementation and circuit performance test and analysis are closely integrated. The remote experiment platform of integrated mixing circuit based on LabVIEW virtual instrument is constructed. The virtual and real fusion remote experimental platform is designed and developed in this paper. The mixing circuit constructed by analog multiplier MC1496 and the transistor mixer circuit are taken as the main research objects. Firstly, the mixing principle and the related knowledge of the circuit are combined. In the Multisim simulation software, the chip simulation model is built and the mixer circuit is designed. The DC operating point analysis, Fourier analysis, mixing gain and 1dB compression level analysis, the influence analysis of the amplitude of local oscillator signal are carried out. The influence of different circuit parameters on the frequency mixing characteristics is deeply studied and the optimum range of component parameters is obtained by analyzing the frequency selection network, mixing interference and distortion, and simulating the noise characteristics. Secondly, according to the circuit that completes the simulation optimization, the PCB board of hardware circuit is designed, including the design of two kinds of mixed-frequency circuit, the design of hardware circuit switch by using relay and the design of communication interface with ELVIS platform. The hardware of the PCB board and the welding of the components are finished. Then the hardware circuit is controlled and tested by the virtual instrument integrated on ELVIS platform to verify the accuracy and validity of the simulation results. Finally, a complete remote control experiment platform of mixing circuit is developed by LabVIEW programming. The design and program design of experimental analysis interface based on LabVIEW are introduced in detail, and the remote operation access of experimental platform is realized by WEB publishing technology. The remote experimental platform can select the experimental training contents in the interface, including the introduction module of mixing principle, the hardware parameter configuration module, the joint simulation module, the spectrometer and the oscilloscope test module. The platform can not only combine LabVIEW and Multisim to complete the acquisition, measurement, storage and display of Multisim simulation data, but also realize the automatic simulation analysis experiment by adjusting the input control parameters in the interface and dynamically displaying the performance changes of the circuit. At the same time, the virtual instrument of ELVIS can be integrated with the ELVIS platform to realize the control and performance test of the prototype PCB circuit. A virtual and real mixing circuit remote control experimental platform is constructed. The test results show that the platform is stable in performance and easy to use. It can effectively alleviate the contradiction between the large number of students and the lack of existing laboratory instruments and equipment, and break through the time and space constraints. It can provide students with experimental circuit analysis and test training at any time and anywhere, and lay a foundation for realizing the leapfrogging from confirmatory experiment to design experiment, which has certain practical value.
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN70;TP311.52

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本文編號(hào)：1780433