《LabVIEW虛擬儀器》課程教學(xué)大綱

《LabVIEW虛擬儀器》課程教學(xué)大綱課程編號：04211752課程性質(zhì)：專業(yè)方向課適合專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)先修課程：微機(jī)原理、C語言、傳感器與檢測技術(shù)開設(shè)學(xué)期：第六學(xué)期考核方式：考查或考試總學(xué)時(shí)數(shù)：54學(xué)分：3（一）課程教學(xué)目標(biāo)虛擬儀器系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與儀器系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的強(qiáng)大功能，結(jié)合相應(yīng)的硬件，突破傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、顯示、傳送等方面的限制，使用戶可以方便地對其進(jìn)行維護(hù)、擴(kuò)展、升級等，廣泛地應(yīng)用在通訊、自動(dòng)化、半導(dǎo)體、航空、電子、電力、生化制藥和工業(yè)生產(chǎn)等各種領(lǐng)域。通過課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握虛擬儀器系統(tǒng)的基本構(gòu)成及基本設(shè)計(jì)思想，學(xué)習(xí)應(yīng)用圖形化語言進(jìn)行編程和設(shè)計(jì)，熟練掌握LabVIEW軟件的應(yīng)用。以基于LabVIEW圖形化編程語言的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)為基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)掌握LabVIEW編程環(huán)境、編程方法、數(shù)據(jù)采集、信號分析與處理等方面的內(nèi)容。同時(shí)在掌握基本理論知識(shí)和編程方法的基礎(chǔ)上，能夠從測量問題的本身出發(fā)，通過題目分析，電路組成等設(shè)計(jì)合理的測量方案，利用數(shù)據(jù)采集卡和相應(yīng)的硬件設(shè)施，解決實(shí)際的測量問題。使學(xué)生掌握虛擬儀器系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)方法，提高計(jì)算機(jī)技術(shù)綜合應(yīng)用的能力。（二）課程的目的與任務(wù)通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生利用LabVIEW平臺(tái)、結(jié)合傳統(tǒng)測量技術(shù)，配合計(jì)算機(jī)技術(shù)解決生產(chǎn)實(shí)際中信息采集與處理問題的能力，為后續(xù)的其它專業(yè)技術(shù)課程的學(xué)習(xí)打下必要的基礎(chǔ)。（三）理論教學(xué)的基本要求1．了解虛擬儀器的概念、虛擬儀器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用領(lǐng)域；2．掌握LabVIEW軟件，學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)采集、輸出編程，虛擬儀器的數(shù)據(jù)傳輸和儀器控制編程；3．初步掌握虛擬儀器系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)方法。（四）實(shí)踐教學(xué)要求實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目編號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提要學(xué)時(shí)分配實(shí)驗(yàn)類型每組人數(shù)必開/選開0421175201LabVIEW開發(fā)環(huán)境新建、打開、調(diào)試、運(yùn)行VI，給VI做注釋；數(shù)組與簇的創(chuàng)建及操作函數(shù)3驗(yàn)證性1必開0421175202基本命令For/While循環(huán)；Charts與Graphs3驗(yàn)證性1必開0421175203機(jī)構(gòu)和公式分支結(jié)構(gòu)、順序結(jié)構(gòu)與公式結(jié)點(diǎn)3驗(yàn)證性1必開0421175204創(chuàng)建電話本程序通過創(chuàng)建這樣一個(gè)VI，學(xué)會(huì)1.菜單的創(chuàng)建與響應(yīng)方法；2.子VI的創(chuàng)建與調(diào)用；3.對VI屬性的設(shè)置；4.如何生成類似Windows中的對話框；5.Sequence(順序)結(jié)構(gòu)的概念與創(chuàng)建方法。6.順序結(jié)構(gòu)的本地變量的創(chuàng)建與引用。3綜合性1必開0421175205變量全局變量與局部變量；Reference3驗(yàn)證性1必開0421175206字符串字符串、文件I/O；事件驅(qū)動(dòng)3驗(yàn)證性1必開0421175207數(shù)據(jù)采集學(xué)習(xí)和掌握使用模擬的數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)。3驗(yàn)證性1選開0421175208虛擬設(shè)計(jì)1虛擬溫度顯示儀3驗(yàn)證性1選開0421175209虛擬設(shè)計(jì)2虛擬信號發(fā)生器3綜合性1選開0421175210虛擬設(shè)計(jì)3虛擬電壓表的設(shè)計(jì)3綜合性1選開（五）教學(xué)學(xué)時(shí)分配數(shù)章次各章名稱總學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)分配講課上機(jī)實(shí)驗(yàn)課外自學(xué)小計(jì)1虛擬儀器基礎(chǔ)4442LabVIEW編程環(huán)境64283LabVIEW基本操作64284數(shù)組、簇與圖形顯示64285結(jié)構(gòu)控制64286文件的I/O管理64287數(shù)據(jù)采集方案64288儀器控制方案42269網(wǎng)絡(luò)功能與通信422610信號產(chǎn)生與信號處理6428總計(jì)54361854（六）大綱內(nèi)容第1章緒論教學(xué)目的了解虛擬儀器的概念、發(fā)展趨勢、應(yīng)用領(lǐng)域，熟悉使用LabVIEW的基本方法。教學(xué)基本要求熟悉LabVIEWTM7Express開發(fā)環(huán)境，掌握工具模板、控件模板、函數(shù)模板及其參數(shù)設(shè)置，熟悉各種工具使用方法。教學(xué)內(nèi)容1、虛擬儀器技術(shù)概述2、LabVIEW概述3、虛擬儀器的開發(fā)平臺(tái)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：虛擬儀器概念，LabVIEW的操作模板難點(diǎn)：LabVIEW語言編程基礎(chǔ)教學(xué)提示多上機(jī)，熟悉LabVIEW軟件界面第2章LabVIEW開發(fā)入門教學(xué)目的初步掌握VI及子VI創(chuàng)建、編輯技術(shù)和調(diào)試技術(shù)，熟悉常用的實(shí)用工具使用方法。教學(xué)基本要求學(xué)會(huì)創(chuàng)建VI，掌握VI編輯和調(diào)試技術(shù)、掌握創(chuàng)建子VI的方法教學(xué)內(nèi)容1、創(chuàng)建一個(gè)VI2、VI編輯技術(shù)3、VI調(diào)試技術(shù)4、創(chuàng)建子VI教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：VI的創(chuàng)建與編輯方法；子VI創(chuàng)建與調(diào)用。難點(diǎn)：VI程序的調(diào)試。教學(xué)提示講授與上機(jī)結(jié)合第3章數(shù)據(jù)對象類型與操作教學(xué)目的熟悉各種對象屬性及其操作。教學(xué)基本要求熟悉數(shù)值型對象、布爾型對象、字符串對象適用場合及其屬性設(shè)置和操作。教學(xué)內(nèi)容1、數(shù)值型對象2、布爾型對象及其操作3、字符串對象4、其它數(shù)據(jù)類型5、變量操作教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：各種數(shù)據(jù)對象的結(jié)構(gòu)難點(diǎn)：各種數(shù)據(jù)對象的調(diào)用操作教學(xué)提示注意局部變量與全局變量使用中的區(qū)別及注意事項(xiàng)。第4章數(shù)組、簇與圖形顯示教學(xué)目的學(xué)習(xí)創(chuàng)建和使用數(shù)組、簇，掌握圖形顯示常用的控件。教學(xué)基本要求了解數(shù)組、簇的概念、創(chuàng)建及其操作，熟悉圖形顯示常用的控件。教學(xué)內(nèi)容1、數(shù)組2、簇3、圖形顯示教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：數(shù)組的創(chuàng)建和初始化；簇的創(chuàng)建和使用。難點(diǎn)：簇的使用。教學(xué)提示以理論講授為主第5章結(jié)構(gòu)控制教學(xué)目的熟悉各種程序結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和區(qū)別、掌握各種結(jié)構(gòu)的建立和使用方法。教學(xué)基本要求掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)，順序結(jié)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)，事件結(jié)構(gòu)的概念、組成、配置及操作、實(shí)際應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容循環(huán)結(jié)構(gòu)，順序結(jié)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)，事件結(jié)構(gòu)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：各種循環(huán)結(jié)構(gòu)的建立和應(yīng)用。難點(diǎn)：各種循環(huán)結(jié)構(gòu)的建立和應(yīng)用。教學(xué)提示多看實(shí)例、多理解第6章文件的I/O管理教學(xué)目的掌握文件類型，熟悉各種文件的寫入與讀取教學(xué)基本要求了解文件I/O的操作節(jié)點(diǎn)分類、文件類型，熟悉波形文件的操作、測量數(shù)據(jù)文件操作方法。教學(xué)內(nèi)容1、字符串與表格2、文件類型3、文件I/O的操作節(jié)點(diǎn)分類4、特殊的數(shù)據(jù)文件記錄教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：文件類型和I/O操作難點(diǎn)：文件I/O操作教學(xué)提示加強(qiáng)理解，以理論學(xué)習(xí)為主第7章數(shù)據(jù)采集方案教學(xué)目的通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基礎(chǔ)、構(gòu)成，掌握基于DAQ任務(wù)的程序設(shè)計(jì)。教學(xué)基本要求了解數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，熟悉在MAX中添加DAQmx任務(wù)及通道的方法，初步掌握基于DAQ任務(wù)的程序設(shè)計(jì)，了解常用信號調(diào)理類型，熟悉添加和設(shè)置SCXI系統(tǒng)的方法。教學(xué)內(nèi)容數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成，NIDAQ與MAX，在MAX中設(shè)置的DAQ系統(tǒng)，DAQ程序設(shè)計(jì)初步，信號調(diào)理基礎(chǔ)，設(shè)置SCXI系統(tǒng)，測試SCXI虛擬數(shù)據(jù)通道。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：DAQ的設(shè)置和調(diào)用難點(diǎn)：DAQ的使用教學(xué)提示加強(qiáng)理解，多上機(jī)練習(xí)。第8章儀器控制方案教學(xué)目的通過學(xué)習(xí)儀器總線及驅(qū)動(dòng)概述、LabVIEW中的儀器控制模板，掌握儀器控制程序設(shè)計(jì)。教學(xué)基本要求了解GPIB、VXI、VISA、IVI儀器總線功能，熟悉LabVIEW中的儀器控制模板，初步掌握儀器控制程序設(shè)計(jì)基本方法。教學(xué)內(nèi)容1、儀器總線及其驅(qū)動(dòng)概述2、LabVIEW中的儀器控制模板3、儀器控制程序設(shè)計(jì)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：串行通訊的基本概念；GPIB基本概念；VISA的基本概念。難點(diǎn)：GPIB儀器的編程控制。教學(xué)提示理論講授為主第9章網(wǎng)絡(luò)功能與通信教學(xué)目的掌握TCP\UDP\串行通信等編程。教學(xué)基本要求了解基于網(wǎng)絡(luò)的DAQ方案，理解RDA技術(shù)和DataSocket技術(shù)，熟悉TCP協(xié)議、UDP協(xié)議。教學(xué)內(nèi)容基于網(wǎng)絡(luò)的DAQ方案，RDA技術(shù)，DataSocket技術(shù)，DataSocket程序設(shè)計(jì)，VIServer技術(shù)，WebServer技術(shù)與遠(yuǎn)程面板，TCP與UDP節(jié)點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：幾種基本網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案難點(diǎn)：各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案的實(shí)際使用教學(xué)提示理論講授為主第10章信號產(chǎn)生與信號處理教學(xué)目的掌握信號產(chǎn)生與分析處理的方法。教學(xué)基本要求熟悉波形產(chǎn)生VI和監(jiān)視、波形測量工具的特點(diǎn)、其使用方法，掌握信號的時(shí)域處理、頻域處理方法。了解窗函數(shù)的概念，掌握數(shù)字濾波器對波形調(diào)理的使用方法。教學(xué)內(nèi)容波形產(chǎn)生與監(jiān)視，波形測量，信號處理，數(shù)字濾波器與窗函數(shù)。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：熟悉LabVIEW中的各種信號處理功能難點(diǎn)：在實(shí)際工程中的應(yīng)用教學(xué)提示理論講授與上機(jī)結(jié)合（七）課程有關(guān)說明通過本課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生掌握LabVIEW軟件，學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)采集、輸出編程，虛擬儀器的數(shù)據(jù)傳輸和儀器控制編程，初步掌握虛擬儀器系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)方法。本課程屬于任意選修課，考核方式以考查為主，以實(shí)驗(yàn)、考勤、平時(shí)作業(yè)、課程結(jié)課報(bào)告等形式來判定學(xué)生成績等級。（八）主要教學(xué)方法與媒體要求理論課授課階段采用傳統(tǒng)授課模式和多媒體教學(xué)相結(jié)合的手段，實(shí)驗(yàn)課采取學(xué)生課程設(shè)計(jì)的形式自己編制程序，上機(jī)調(diào)試學(xué)習(xí)的手法。課程設(shè)計(jì)、課堂討論、考勤、實(shí)驗(yàn)等為平時(shí)成績。（九）使用教材及主要參考書[1]張愛平.LabVIEW入門與虛擬儀器[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.5.[2]楊樂平、李海濤、肖相生.LabVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013.8.[3]陳錫輝、張銀鴻.LabVIEW8.20程序設(shè)計(jì)從入門到精通[M]北京：清華大學(xué)出版社，2007.7.[4]童剛.虛擬儀器實(shí)用編程技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版