《虛擬儀器》課程教學(xué)大綱

《虛擬儀器》教學(xué)大綱課程英文名LabVIEWTechnology課程代碼03M0196學(xué)分3總學(xué)時(shí)48理論學(xué)時(shí)23實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)25課程類別專業(yè)課課程性質(zhì)任選先修課程C語言程序設(shè)計(jì)、信號(hào)處理原理適用專業(yè)生物醫(yī)學(xué)工程開課學(xué)院信息工程一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位虛擬儀器技術(shù)是指采用數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)模擬發(fā)生技術(shù)、結(jié)合計(jì)算機(jī)的處理顯示能力和軟件可編程特性進(jìn)行“虛擬”的儀器設(shè)計(jì)的技術(shù)。本課程主要通過實(shí)驗(yàn)加深上述知識(shí)點(diǎn)的理解，注重綜合應(yīng)用各門課的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行醫(yī)學(xué)儀器的某個(gè)部件或功能點(diǎn)的方案設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，以提高綜合應(yīng)用能力，為以后醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)，是面向生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)本科高年級(jí)學(xué)生的專業(yè)教育課程。（二）課程目標(biāo)1.通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的虛擬儀器理論知識(shí)基礎(chǔ)，掌握進(jìn)行儀器設(shè)計(jì)開發(fā)和構(gòu)建檢測(cè)系統(tǒng)必可少的技術(shù)方法。2.通過實(shí)驗(yàn)加深上述課程中知識(shí)點(diǎn)的理解。3.注重綜合應(yīng)用各門課的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行醫(yī)學(xué)儀器的某個(gè)部件或功能點(diǎn)的方案設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，以提高綜合應(yīng)用能力，為以后醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法課程目標(biāo)1課堂教學(xué)為主，結(jié)合上機(jī)實(shí)驗(yàn)，課外作業(yè)課程目標(biāo)2課內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收，遞交綜合程序作品課程目標(biāo)3課內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收，遞交綜合程序作品，課堂專題討論三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求2畢業(yè)要求3畢業(yè)要求4畢業(yè)要求5畢業(yè)要求10課程目標(biāo)1HHHHH課程目標(biāo)2HHHHL課程目標(biāo)3HHHHL四、課程主要內(nèi)容與基本要求1）基本概念：理解虛擬儀器系統(tǒng)的基本概念、組成與特點(diǎn)，了解虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望；2）LabVIEW開發(fā)環(huán)境：掌握LabVIEW主要功能和特性，熟練掌握編程環(huán)境以及幫助系統(tǒng)的使用、理解LabVIEW的前面板、前面板控件及其使用方法和屬性設(shè)置、程序框圖及其組成要素；3）VI：掌握創(chuàng)建和編輯VI的方法，運(yùn)行和調(diào)試VI的方法與技巧以及創(chuàng)建和調(diào)用子VI的方法，ExpressVI的概念及使用方法，菜單的創(chuàng)建方法；4）數(shù)據(jù)類型：熟練掌握局部變量和全局變量，數(shù)組、簇和波形數(shù)據(jù)；5）程序控制結(jié)構(gòu)：熟練掌握LabVIEW中的程序控制結(jié)構(gòu)框圖；6）數(shù)據(jù)處理與顯示：熟練掌握LabVIEW中與數(shù)據(jù)顯示相關(guān)的內(nèi)容、掌握LabVIEW中與數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取相關(guān)的內(nèi)容；掌握LabVIEW中信號(hào)發(fā)生、分析和處理的相關(guān)內(nèi)容；7）DAQ及VI的優(yōu)化：熟練掌握數(shù)據(jù)采集的相關(guān)知識(shí)以及使用LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方法；了解VI的優(yōu)化方法；8）掌握在虛擬儀器平臺(tái)上進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)處理和分析，信號(hào)模擬等功能。結(jié)合數(shù)字濾波器和模擬濾波器的設(shè)計(jì)，體會(huì)不同方法進(jìn)行信號(hào)處理的不同。9）掌握在虛擬儀器平臺(tái)上進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)處理和分析，信號(hào)模擬等功能。結(jié)合數(shù)字濾波器和模擬濾波器的設(shè)計(jì)，體會(huì)不同方法進(jìn)行信號(hào)處理的不同。五、課程學(xué)時(shí)安排章節(jié)號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)生任務(wù)對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)第1-2章虛擬儀器系統(tǒng)的基本概念2P5-9練習(xí)1.1-1.2P32-56練習(xí)3.1-3.2課程目標(biāo)1第3-4章LabVIEW開發(fā)環(huán)境2P67-87練習(xí)4.1-4.4課程目標(biāo)1，2第5章VI2P97-110練習(xí)5.1-5.4課程目標(biāo)1，2，3第6章程序控制結(jié)構(gòu)4P115-144練習(xí)6.1-6.7課程目標(biāo)1，2，3第7章數(shù)據(jù)類型6P149-176練習(xí)7.1-7.7課程目標(biāo)1，2第8-9章數(shù)據(jù)處理與顯示8P182-219練習(xí)8.1-8.6P224-241練習(xí)9.1-9.6課程目標(biāo)1，2第10-11章DAQ及VI的優(yōu)化8P272-302練習(xí)11.1練習(xí)11.5練習(xí)11.8程序作品課程目標(biāo)1，2，3第12章VISA4P30912.4.2課程目標(biāo)1，2第13-14章高級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)4P324-352練習(xí)13.2-13.8P392-410練習(xí)14.1-14.4課程目標(biāo)1，2第15-16章屬性及連通性6P418-437練習(xí)15.1-15.5P459-476練習(xí)16.1-16.3課程目標(biāo)1，2第17章編程藝術(shù)2P496練習(xí)17.1課程目標(biāo)1，2六、實(shí)踐環(huán)節(jié)及基本要求序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)基本要求學(xué)生任務(wù)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)類別1實(shí)驗(yàn)1、VI認(rèn)知2掌握VI的創(chuàng)建/編輯/運(yùn)行/調(diào)試/調(diào)用V驗(yàn)證程序設(shè)計(jì)選做2實(shí)驗(yàn)2、Labview數(shù)據(jù)類型2掌握常量/變量/數(shù)組/簇/波形數(shù)據(jù)驗(yàn)證程序驗(yàn)證必做3實(shí)驗(yàn)3、Labview程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)3掌握循環(huán)/分支/事件/屬性節(jié)點(diǎn)/公式節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證程序設(shè)計(jì)必做4實(shí)驗(yàn)4、DAQ2掌握DAQ的設(shè)置/信號(hào)發(fā)生/波形顯示/信號(hào)采集驗(yàn)證程序設(shè)計(jì)必做5實(shí)驗(yàn)5、數(shù)學(xué)分析函數(shù)2掌握用labview進(jìn)行概率分析/曲線擬合/數(shù)組運(yùn)算驗(yàn)證程序綜合必做6實(shí)驗(yàn)6、信號(hào)處理4掌握用labview求信號(hào)卷積/諧波分析/FFT//求功率譜驗(yàn)證程序綜合選做7實(shí)驗(yàn)7、儀用運(yùn)算放大器的CMRR測(cè)試2測(cè)試某一種儀用運(yùn)算放大器的CMRR驗(yàn)證程序驗(yàn)證選做8實(shí)驗(yàn)8、模擬二階低通濾波器的設(shè)計(jì)與特性測(cè)試4按要求設(shè)計(jì)二階低通濾波器，并測(cè)試其主要特性參數(shù)驗(yàn)證程序綜合選做9實(shí)驗(yàn)9、心電信號(hào)的模擬產(chǎn)生2按要求產(chǎn)生心電信號(hào)的模擬信號(hào)，加入噪聲驗(yàn)證程序綜合選做10實(shí)驗(yàn)10、心電信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)4設(shè)計(jì)A/D電路將模擬心電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并與原來模擬的信號(hào)比對(duì)驗(yàn)證程序綜合選做11實(shí)驗(yàn)11、VISA通信4掌握利用VISA實(shí)現(xiàn)與外部?jī)x器通信的程序設(shè)計(jì)驗(yàn)證程序綜合必做注：1.實(shí)驗(yàn)性質(zhì)指演示性、驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性等；2.實(shí)驗(yàn)類別指必做、選做等。七、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核內(nèi)容考核方式評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績(jī)比例過程考核到課率、平時(shí)作業(yè)、平時(shí)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)名、作業(yè)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)、程序驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)40%期末考核程序作品，面試等程序作品評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)、面試評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)60%考核類別考查成績(jī)登記方式百分制八、推薦教材與主要參考書（一）推薦教材：1、《LabVIEW大學(xué)實(shí)用教程》，JEFFREYTRAVIS、JIMKRING主編,喬瑞萍譯.電子工業(yè)出版社,2008,第三版.2、《LabVIEWFunctionandVIReferenceManual》，NationalInstrumentCo.（二）主要參考書：1、《虛擬儀器實(shí)例指導(dǎo)教程》,