网络通信在基于LabVIEW虚拟仪器仿真系统中的应用

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刘艳莉,等:网络通信在基于LabVIEW虚拟仪器仿真系统中的应用

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基础上形成虚拟仪器实验室。与传统的实验室相比,虚拟仪器实验室在实践教学中具有显著优势。1.1 减少实验设备资金的投入

首先,可以在一台计算机上实现多通道示波器、电压表、电流表、频谱分析仪、任意函数发生器、数据记录仪、多种形式的滤波器的功能,大大节约了仪器成本。其次,传统仪器维护费用高,需要消耗大量的人力、物力,而虚拟仪器基于软件的体系结构,大大节省了开发和维护的费用,降低了实物的损耗。

1.2 有利于培养学生的创新意识和自主设计能力

在虚拟实验室,学生可以根据自己的兴趣爱好,自主完成实验项目的前期设计、调试,而不受仪器设备和元器件的限制,同时也不用担心实验的失败对人身和设备造成的损坏。学生通过用户界面可以实现对实验设备的实时/控制0,实验的结果也可以实时地传送到用户界面上,这样学生就会觉得和做真实的实验没有太大的区别。另外,这种实验给每个学生一定的发挥余地,比如可以改变实验策略并观察相应的实验结果,甚至可以亲自编制用户界面,以达到更佳的效果,利于个性化培养。

1.3 提供了开放式实践教学环境

虚拟仪器实验室提供了一个以个性化学习与交互式资源共享相结合的开放式实践教学环境,利用虚拟仪器数字化的特点,加以网络传输,可实现虚拟仪器资源共享,同时也为多人协同进行大型实验提供了条件[3]。实验者可不受时间和地点的限制,在任何网络终端上完成实验,这是传统实验模式难以实现的。1.4 便于开放式教学管理

开放式实验教学模式并不等于对学生放手不管。虚拟仪器实验系统的网络数据传送功能,将每个学生的实验过程准确地记录下来,且实验之后有意见或建议反馈,以检验实验的效果。指导教师通过计算机监控实验过程,可以同时管理几十个学生做实验。

(1)开放、灵活,可与计算机技术和电子器件的发展保持同步;

(2)能进行数据的处理、分析、统计及曲线、图形、图像显示;

(3)可产生标准的正弦波、三角波、锯齿波、矩形波和方波等,其幅值、频率、占空比均可调节;

(4)能通过网络进行实验数据的传递,使教师通过计算机监控实验过程,了解学生的实验进展情况;

(5)实验结束后,可立即打印实验数据,使教师能及时掌握学生的实验情况,对于实验中的错误及时给予纠正,不把问题带出实验室,杜绝学生相互抄袭数据现象发生。2.2 系统总体结构

LabVIEW7.0Express提供的通信功能,使得用户可以很容易地编写出具有强大网络通信能力的LabVIEW应用软件,实现虚拟实验室资源共享[5]。LabVIEW支持TCP/IP协议、UDP协议等,而且NI公司还开发了一种DataSocket技术,大大简化,甚至免除了网络通信编程,用户使用这种技术可以很容易地在互联网上实现高速实时数据交换。另外Lab-VIEW还具有远程面板访问技术,用户可以在互联网上直接控制位于远端服务器上的VI前面板[6]。2.2.1 系统结构

为具体实现/电工电子虚拟仪器仿真系统0的网络系统,首先定义网络模型。模型采用客户机/服务器(C/S)网络模式,该模式具有运行效率高、数据完整可靠、开放性好、兼容性强等特点。/电工电子虚拟仪器仿真系统0的系统结构如图1所示。

2 网络通信在基于LabVIEW的实验教学系

统中的应用

虚拟网络实验室的出现给高校实验室建设带来了全新的理念,也给学生提供了一种全新的学习和实践环境,但实现对多组学生实验过程的管理也成为网络教学的一个重要课题。美国国家仪器公司(NI)开发的LabVIEW7.0Express软件提供了强大的网络通信功能,使结合数据库技术开发的/电工电子虚拟仪器仿真系统0解决了多组实验监控和管理的问题。2.1 系统设计原则

基于LabVIEW的/电工电子虚拟仪器仿真系统0

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图1 电工电子虚拟仪器仿真系统结构图

系统中服务器用于监视客户端的实验情况,并把学生的实验数据存入数据库中;客户端则具体实现电工电子实验,并把实验数据发送到服务器。学生若有疑问还可以通过系统中的聊天器与教师进行交流。

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