《虚拟仪器技术》教学大纲.doc

虚拟仪器技术课程教学大纲课程代码：4152132060 适用专业：物联网工程（本科）学时：32 学分：2 一、课程的性质、目的及任务虚拟仪器技术是物联网工程专业的选修课程之一。本课程综合运用计算机技术、数字信号处理技术、软件工程方法等，代表了测量仪器与自动测试系统的发展方向。通过本课程的学习，使学生掌握虚拟仪器系统的基本构成及基本设计思想，学习应用图形化语言进行编程和设计，掌握LabVIEW软件的应用。以基于LabVIEW的虚拟仪器开发平台为基础，学习掌握LabVIEW编程环境、编程方法、数据采集、信号分析与处理等方面的内容。同时在掌握基本理论知识和编程方法的基础上，能够从测量问题的本身出发，通过题目分析、电路组成等设计合理的测量方案，利用数据采集卡和相应的硬件设施，解决实际的测量问题。培养学生自己动手组建自动测试系统的能力。二、先修课程 模拟电子技术、数字电子技术、传感器与检测技术三、课程的教学内容前面标有“*”的章节为选讲内容第1章 Multisim 12.0入门导航1 1.1 Multisim软件简介1 1.2 Multisim12.0的安装2 1.3 Multisim 12.0的基本界面4 1.4 用户界面与环境参数自定义16 1.4.1 总体参数设置17 1.4.2 页面属性设置18 1.4.3 用户界面自定义18 1.5 Multisim 12.0电路初步设计18 1.5.1 建立新电路图19 1.5.2元件操作与调整21 1.5.3元件的连接25 1.5.4节点的使用26 1.5.5测试仪表的使用27 1.5.6电路文本描述27 1.5.7电路仿真30 本章小结30 习题与参考题31 *第2章Multisim 12.0电路设计进阶32 2.1 扩展元件32 2.1.1 编辑元件32 2.1.2 新建元件39 2.2 电气规则检查44 2.3 大规模电路设计47 2.3.1 多页平铺设计47 2.3.2 子电路设计49 2.3.3 层次化设计51 2.4电路设计向导54 2.4.1 555定时器设计向导55 2.4.2 滤波器设计向导58 2.4.3 共射极BJT放大电路设计向导59 2.4.4 运算放大器设计向导61 本章小结62 习题与参考题62 第3章Multisim 12.0的元件库与仿真仪器介绍63 3.1 Multisim12.0 的元件库63 3.2 常用仪表80 3.2.1万用表80 3.2.2 函数信号发生器81 3.2.3 功率计82 3.2.4 双通道示波器83 3.2.5 四通道示波器86 3.2.6 波特图仪86 3.3 高级仿真分析仪器89 3.3.1 伏安特性分析仪89 3.3.2 失真度分析仪91 3.3.3 逻辑分析仪94 3.3.4 逻辑转换仪97 3.3.5 字信号发生器98 3.3.6 频谱分析仪102 3.3.7 网络分析仪105 3.4 其他仪器109 3.4.1 测量探针109 3.4.2 电流探针110 3.4.3 安捷伦虚拟仪器111 3.4.4 泰克虚拟示波器113 3.3.5 LabVIEW虚拟仪器114 本章小结115 习题与参考题115 第4章 仿真分析方法116 4.1 直流工作点分析116 4.1.1 相关原理116 4.1.2 仿真设置116 4.1.3 实例仿真119 4.2交流分析120 4.2.1 相关原理120 4.2.2 仿真设置120 4.2.3 实例仿真121 4.3 瞬态分析122 4.3.1 相关原理122 4.3.2 仿真设置122 4.3.3 实例仿真123 4.4 傅立叶分析124 4.4.1 相关原理124 4.4.2 仿真设置124 4.4.3 实例仿真126 4.5 噪声分析127 4.5.1 相关原理127 4.5.2 仿真设置128 4.5.3 实例仿真129 4.6 失真分析131 4.6.1 相关原理131 4.6.2 仿真设置131 4.6.3 实例仿真133 4.7 直流扫描分析136 4.7.1 相关原理136 4.7.2 仿真设置136 4.7.3 实例仿真136 4.8 直流与交流敏感度分析137 4.8.1 相关原理137 4.8.2 仿真设置137 4.8.3 实例仿真138 4.9 参数扫描分析139 4.9.1 相关原理139 4.9.2 仿真设置140 4.9.3 仿真实例 141 4.10 温度扫描分析141 4.10.1 相关原理141 4.10.2 仿真设置142 4.10.3 实例仿真142 4.11 传递函数分析142 4.11.1 相关原理142 4.11.2 仿真设置144 4.11.3 实例仿真145 4.12 最坏情况分析146 4.12.1 相关原理146 4.12.2 仿真设置146 4.12.3 实例仿真148 4.13 零极点分析148 4.13.1 相关原理148 4.13.2 仿真设置150 4.13.3 实例仿真151 4.14 蒙特卡罗分析152 4.14.1 相关原理152 4.14.2 仿真设置153 4.14.3 实例仿真155 4.15 布线宽度分析155 4.15.1 相关原理155 4.15.2 仿真设置158 4.15.3 实例仿真159 4.16 嵌套扫描分析159 4.17 批处理分析160 本章小结161 习题与参考题161 *第5章音频功率放大器设计162 5.1 设计任务162 5.1.1 总体设计要求162 5.1.2 设计要求分级分解163 5.2 晶体管音频功率放大器的设计163 5.2.1O CL功率放大电路设计164 5.2.2 音调控制电路设计179 5.2.3 前置级的设计192 5.2.4 总体电路仿真分析198 5.2.5 硬件电路调试与电路散热 问题203 5.3 集成运放音频放大电路设计205 5.3.1 前置放大电路设计205 5.3.2 音频功率放大器二级放大电路设计212 5.3.3功率放大电路设计219 5.3.4Multisim综合电路分析227 5.4 扩展电路设计236 5.4.1 直流稳压源设计236 5.4.2 50 Hz的陷波器设计238 本章小结242 习题与参考题242 *第6章 直流稳压源的设计243 6.1 设计要求243 6.2 整流电路244 6.2.1 半波整流电路244 6.2.2 变压器中心抽头式全波整流电路244 6.2.3 桥式全波整流电路245 6.3 电容滤波电路246 6.4 整流滤波电路参数选取方法247 6.4.1 变压器的选择247 6.4.2 整流二极管的选择249 6.4.3 滤波电容的选择250 6.5 稳压电路251 6.5.1 稳压二极管稳压电路251 6.5.2 简单三端稳压器稳压电路253 6.5.3 输出电压可调的稳压电路256 6.5.4 基准电源的设计261 6.5.5 负电压跟随设计264 6.5.6 稳压器设计主要技术参数266 6.6 可调直流稳压源设计与Multisim仿真267 6.6.1 电路设计267 6.6.2 电路仿真分析270 本章小结274 习题与参考题274 第7章 老虎机(数字骰子)电路设计275 7.1 设计背景简介275 7.2 实例分析275 7.3 基于Multisim电子电路设计275 7.3.1 原理设计275 7.3.2 整体电路设计及仿真284 *第8章 模拟乘法器应用设计288 8.1 模拟乘法器MC1496的基本原理288 8.2 模拟乘法器MC1496的创建290 8.2.1 不接负反馈电阻（脚2和脚3短接）291 8.2.2 接入负反馈电阻292 8.3 模拟乘法器MC1496的应用292 8.3.1 调幅设计292 8.3.2 同步检波设计294 8.3.3 混频设计295 8.3.4 乘积型鉴相设计296 8.3.5 语音信号调制298 第9章Multisim 12.0与自定义LabVIEW虚拟仪器300 9.1 LabVIEW软件介绍300 9.1.1 LabVIEW软件的特点与功能300 9.1.2 创建LabVIEW虚拟仪器的方法301 9.2 Multisim 和LabVIEW的输入接口研究304 9.2.1 窗口操作部分304 9.2.2 数据传输部分305 9.3 Multisim中导入LabVIEW虚拟仪器的方法309 9.3.1 系统要求309 9.3.2 创建导入Multisim的LabVIEW虚拟仪器309 9.3.3编译LabVIEW虚拟仪器313 9.3.4导入LabVIEW虚拟仪器313 9.3.5正确创建LabVIEW仪器指导方针314 9.4 数据采集与虚拟仪器315 9.4.1 数据采集基础315 9.4.2模拟输入信号源类型318 9.4.3 模拟输入/输出信号的连接318 9.4.4 数字输入/输出信号的连接323 9.4.5 数据采集卡的应用338 本章小结340 习题与参考题340 第10章 小型称重系统设计341 10.1 设计任务341 10.2 测量电路原理与设计341 10.2.1 传感器模型的建立341 10.2.2 桥路部分电路原理342 10.2.3 放大电路原理344 10.2.4 综合电路设计344 10.2.5 综合电路仿真347 10.2.6 实验数据处理354 10.3 LabVIEW虚拟仪器设计356 10.4 将Labview虚拟仪器导入到Multisim358 10.4.1 接口电路的设计358 10.4.2 Labview虚拟仪器的编译359 10.4.3 输出显示模块360 10.5 将Multisim导入LabVIEW360 10.5.1 在Multisim中添加LabVIEW交互接口360 10.5.2 在Labview中创建一个数字控制器362 10.5.3 放置Multisim Design VI363 习题与参考题364 *第11章铂电阻温度测量系统设计365 11.1 设计任务365 11.2 电路设计365 11.2.1 传感器模型的建立365 11.2.2 测量电路组成与原理365 11.2.3 整体电路分析与设计369 11.2.4 实验数据处理376 11.3 LabVIEW虚拟仪器设计377 11.4 将Labview虚拟仪器导入到Multisim379 11.4.1 接口电路的设计379 11.4.2 编译LabVIEW虚拟仪器380 11.4.3 输出显示模块381 11.5 将Multisim导入Labview382 11.5.1 在Multisim中添加LabVIEW交互接口382 11.5.2 在Labview中创建一个数字控制器383 11.5.3 放置Multisim Design VI383 习题与参考题384 第12章 热电偶温度测量系统设计385 12.1 设计任务385 12.2 电路原理与设计385 12.2.1 传感器模型的建立385 12.2.2 温度补偿电路的设计386 12.2.3 放大电路设计387 12.2.4 直流稳压源设计387 12.2.5 综合电路仿真389 12.3 LabVIEW虚拟仪器设计391 12.4 Labview虚拟仪器的设计392 12.4.1 接口电路的设计392 12.4.2 编译Labview虚拟仪器394 12.4.3 输出显示模块394 12.5将Multisim导入Labview395 12.5.1在Multisim中添加LabVIEW交互接口395 12.5.2在Labview中创建一个数字控制器395 12.5.3放置Multisim Design VI396 习题与参考题397 *第13章霍尔传感器位移测量系统设计398 13.1设计要求398 13.2电路原理与设计398 13.2.1传感器模型建立398 13.2.2放大电路设计399 13.2.3电路仿真分析400 13.3LabVIEW显示模块设计403 13.4将Labview导入Multisim中404 13.4.1接口电路的设计404 13.4.2Labview虚拟仪器的编译405 13.4.3输出显示模块405 13.5将Multisim导入LabVIEW406 13.5.1在Multisim中添加LabVIEW交互接口406 13.5.2在Labview中创建一个数字控制器406 13.5.3放置Multisim Design VI407四、学时分配表序号讲 授 内 容学时分配备注1第1章 Multisim 12.0入门导航42第2章Multisim 12.0电路设计进阶4选讲3第3章Multisim 12.0的元件库与仿真仪器介绍44第4章 仿真分析方法45第5章音频功率放大器设计4选讲6第6章 直流稳压源的设计4选讲7第7章 老虎机(数字骰子)电路设计68第8章 模拟乘法