本文關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)通信在基于LabVIEW虛擬儀器仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

劉艷莉,等:網(wǎng)絡(luò)通信在基于LabVIEW虛擬儀器仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用

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基礎(chǔ)上形成虛擬儀器實(shí)驗(yàn)室。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室相比,虛擬儀器實(shí)驗(yàn)室在實(shí)踐教學(xué)中具有顯著優(yōu)勢(shì)。1.1 減少實(shí)驗(yàn)設(shè)備資金的投入

首先,可以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)多通道示波器、電壓表、電流表、頻譜分析儀、任意函數(shù)發(fā)生器、數(shù)據(jù)記錄儀、多種形式的濾波器的功能,大大節(jié)約了儀器成本。其次,傳統(tǒng)儀器維護(hù)費(fèi)用高,需要消耗大量的人力、物力,而虛擬儀器基于軟件的體系結(jié)構(gòu),大大節(jié)省了開發(fā)和維護(hù)的費(fèi)用,降低了實(shí)物的損耗。

1.2 有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和自主設(shè)計(jì)能力

在虛擬實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣愛好,自主完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的前期設(shè)計(jì)、調(diào)試,而不受儀器設(shè)備和元器件的限制,同時(shí)也不用擔(dān)心實(shí)驗(yàn)的失敗對(duì)人身和設(shè)備造成的損壞。學(xué)生通過用戶界面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的實(shí)時(shí)/控制0,實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也可以實(shí)時(shí)地傳送到用戶界面上,這樣學(xué)生就會(huì)覺得和做真實(shí)的實(shí)驗(yàn)沒有太大的區(qū)別。另外,這種實(shí)驗(yàn)給每個(gè)學(xué)生一定的發(fā)揮余地,比如可以改變實(shí)驗(yàn)策略并觀察相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,甚至可以親自編制用戶界面,以達(dá)到更佳的效果,利于個(gè)性化培養(yǎng)。

1.3 提供了開放式實(shí)踐教學(xué)環(huán)境

虛擬儀器實(shí)驗(yàn)室提供了一個(gè)以個(gè)性化學(xué)習(xí)與交互式資源共享相結(jié)合的開放式實(shí)踐教學(xué)環(huán)境,利用虛擬儀器數(shù)字化的特點(diǎn),加以網(wǎng)絡(luò)傳輸,可實(shí)現(xiàn)虛擬儀器資源共享,同時(shí)也為多人協(xié)同進(jìn)行大型實(shí)驗(yàn)提供了條件[3]。實(shí)驗(yàn)者可不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制,在任何網(wǎng)絡(luò)終端上完成實(shí)驗(yàn),這是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ诫y以實(shí)現(xiàn)的。1.4 便于開放式教學(xué)管理

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式并不等于對(duì)學(xué)生放手不管。虛擬儀器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送功能,將每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程準(zhǔn)確地記錄下來,且實(shí)驗(yàn)之后有意見或建議反饋,以檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的效果。指導(dǎo)教師通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)過程,可以同時(shí)管理幾十個(gè)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)。

(1)開放、靈活,可與計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子器件的發(fā)展保持同步;

(2)能進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、分析、統(tǒng)計(jì)及曲線、圖形、圖像顯示;

(3)可產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的正弦波、三角波、鋸齒波、矩形波和方波等,其幅值、頻率、占空比均可調(diào)節(jié);

(4)能通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的傳遞,使教師通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)過程,了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展情況;

(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,可立即打印實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),使教師能及時(shí)掌握學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況,對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤及時(shí)給予糾正,不把問題帶出實(shí)驗(yàn)室,杜絕學(xué)生相互抄襲數(shù)據(jù)現(xiàn)象發(fā)生。2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

LabVIEW7.0Express提供的通信功能,使得用戶可以很容易地編寫出具有強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)通信能力的LabVIEW應(yīng)用軟件,實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)室資源共享[5]。LabVIEW支持TCP/IP協(xié)議、UDP協(xié)議等,而且NI公司還開發(fā)了一種DataSocket技術(shù),大大簡(jiǎn)化,甚至免除了網(wǎng)絡(luò)通信編程,用戶使用這種技術(shù)可以很容易地在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。另外Lab-VIEW還具有遠(yuǎn)程面板訪問技術(shù),用戶可以在互聯(lián)網(wǎng)上直接控制位于遠(yuǎn)端服務(wù)器上的VI前面板[6]。2.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為具體實(shí)現(xiàn)/電工電子虛擬儀器仿真系統(tǒng)0的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),首先定義網(wǎng)絡(luò)模型。模型采用客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S)網(wǎng)絡(luò)模式,該模式具有運(yùn)行效率高、數(shù)據(jù)完整可靠、開放性好、兼容性強(qiáng)等特點(diǎn)。/電工電子虛擬儀器仿真系統(tǒng)0的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 網(wǎng)絡(luò)通信在基于LabVIEW的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系

統(tǒng)中的應(yīng)用

虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的出現(xiàn)給高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)帶來了全新的理念,也給學(xué)生提供了一種全新的學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)境,但實(shí)現(xiàn)對(duì)多組學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程的管理也成為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的一個(gè)重要課題。美國國家儀器公司(NI)開發(fā)的LabVIEW7.0Express軟件提供了強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信功能,使結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)開發(fā)的/電工電子虛擬儀器仿真系統(tǒng)0解決了多組實(shí)驗(yàn)監(jiān)控和管理的問題。2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

基于LabVIEW的/電工電子虛擬儀器仿真系統(tǒng)0

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圖1 電工電子虛擬儀器仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)中服務(wù)器用于監(jiān)視客戶端的實(shí)驗(yàn)情況,并把學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中;客戶端則具體實(shí)現(xiàn)電工電子實(shí)驗(yàn),并把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器。學(xué)生若有疑問還可以通過系統(tǒng)中的聊天器與教師進(jìn)行交流。

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