虚拟仪器技术课程教学大纲

虚拟仪器技术课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：201404157课程中文名称：虚拟仪器技术课程英文名称：VirtualInstrumentTechnology课程性质：专业选修课程开课专业：测控技术与仪器开课学期：7总学时：32学时（其中理论24学时，实验8学时）总学分：2二、课程目标课程总体目标：通过本课程的学习，学习和掌握虚拟仪器设计的基本概念和基本方法，学习应用图形化语言进行编程和设计，培养学生自己动手设计开发虚拟仪器和组建自动化测试系统的能力，重点培养学生掌握虚拟仪器的基本设计与实现方法，并将此技术应用到实际的科研和工作中，能够根据所要实现的功能，搭建、调试虚拟仪器硬件平台，采用高效的LabVIEW虚拟仪器软件开发平台编制软件程序实现仪器功能。具体目标如下：1、掌握虚拟仪器技术的基本原理和相关基础知识；2、综合运用测试技术、仪器原理、计算机接口技术以及图形化编程技术的能力；3、掌握图形化软件编程方法和虚拟仪器集成开发环境的应用能力；4、能对虚拟仪器相关的复杂工程问题明确设计需求，设计解决方案。5、通过搭建虚拟仪器系统，获取相关数据经处理及误差分析得到相应的结论。6、具备虚拟仪器测试系统分析、研究、解决相关复杂工程问题的能力。三、教学基本要求通过本课程的学习，理解和掌握虚拟仪器技术及LabVIEW软件开发的基础知识是学生学习虚拟仪器技术课程达到合格的基本要求，其次，通过讲解和训练使学生熟悉图形化编程环境，学习图形化编程语言，掌握G语言编程技术。本课程有着广阔的工程应用背景，教学中应注意贯彻理论联系实际的教学原则，注重培养学生的逻辑思维能力和综合运用LabVIEW分析解决实际问题的能力。要求学生能够熟练应用LabVIEW开发虚拟仪器产品，以满足现代测量技术发展的需求，并形成以下素质：1、通过学习养成积极思考问题、主动学习的习惯，具备掌握现代工具的能力；2、通过学习培养较强的自主学习能力和解决问题的能力；3、通过学习学会收集、分析、整理参考资料的技能，培养对新技术信息的掌握能力；4、通过学习能够根据要求，自主完成特定任务的能力；5、通过分组实践过程培养良好的团队合作精神，具备一定的管理能力。四、教学内容与学时分配1概述（2学时）本章介绍虚拟仪器的基本概念、组成特点及LabVIEW图形化编程环境和G语言编程基础等几个方面的内容。1.1虚拟仪器的基本概念（虚拟仪器的组成及特点）1.2LabVIEW概述（LabVIEW图形化编程环境和G语言编程基础）。2虚拟仪器的创建与调试（4学时）本章介绍VI的创建、VI程序的编辑和子VI的创建与调用、层次化窗口以及程序调试技术。2.1VI程序的创建2.2子VI的创建2.3VI程序的调试技术3循环结构与趋势图（2学时）本章介绍最基本的Whileloop和ForLoop两种循环结构以及与循环控制结构相关的波形Chart（趋势图）和移位寄存器的概念和使用。3.1While循环与For循环结构3.2波形Chart3.3移位寄存器概念与使用4Case结构、Sequence结构和公式节点（2学时）本章将讨论G语言中的Case（选择）结构、Sequence（顺序）结构和公式节点的基本概念，并提供它们的应用实例及分析。4.1Case（选择）结构及使用4.2Sequence（顺序）结构及使用4.3公式节点概念与使用5数组（Arrays）、簇（Clusters）和曲线图形（Graphs）（2学时）本章介绍数组、簇、和曲线图形以及有关自动索引的基本概念，并提供例程分析，讨论与数组和簇相关的图形控制。5.1数组的创建和初始化5.2簇的创建和使用5.3波形Graphs显示特性6字符串和文件存取（2学时）本章介绍字符串控件的使用和文件输入、输出操作，主要内容有：如何创建字符串控制器和指示器，怎样使用字符串函数以及怎样进行文件的输入和输出操作。6.1字符串的输入和输出6.2字符串函数及使用6.3文件I/O操作7分析软件（2学时）本章重点介绍仿真信号的产生、信号的频谱分析、波形测量、数字滤波、波形监测及曲线拟合等内容。7.1信号产生与信号的频域分析（FFT、信号的频谱分析、谐波失真分析）7.2数字滤波器与波形测量VIs(交直流电压测量、频率测量)7.3波形监测与曲线拟合（曲线拟合VI与应用、曲线拟合仪设计分析）8G语言实用编程技术（4学时）本章将介绍在G语言编程中的一些高级概念，包括局部变量与全局变量概念，属性节点的概念，用户选单的设计以及VI属性的设置等。8.1局部变量与全局变量的定义与使用8.2属性节点的创建和使用8.3菜单的编辑方法与响应、VI选项设置9仪器控制（2学时）本章将介绍串行通讯、GPIB的基本概念、VISA的基本概念和LabVIEW仪器驱动程序。9.1串行通讯的概念与应用9.2GPIB、VISA的概念与应用9.3LabVIEW仪器驱动程序的概念与原理五、教学方法及手段本课程授课阶段采用传统授课模式和多媒体教学相结合的手段，以课堂讲授为主，配合相应的实例演示、实验、习题。采用多媒体教学手段，注重学生实践动手能力的培养。在教学中不同阶段，根据掌握的编程方法的程度，介绍由简单至复杂的例程，逐步使学生掌握程序设计方法，学会自己动手设计实用的虚拟仪器。1、以课堂教学形式讲授基础知识，支撑课程目标分析重点难点，精选内容，组织教案；结合多媒体等现代教学手段，对特殊抽象或微观内容，利用动画提高教学效果；将科研最新成果和传感器发展趋势引入教学中，保持教学内容的新颖性，启发学生对本专业的兴趣；课后提出问题，利于同学深入思考，最终以试卷形式考核基础知识。2、通过研究式、探讨式教学支撑课程目标授课前，给学生布置课程相关的工程应用调研任务，授课过程中，结合科研项目工程实践的经验，以具体的课题需求和应用背景对课程相关的工程案例进行深入讲解，同时与学生分享彼此的思考、经验和知识，交流彼此的情感、体验与观念，丰富教学内容，求得新的发现，从而达到共识、共享、共进，实现教学相长。3、通过实践性教学支撑课程目标本课程安排3次共8学时实验，采用分组形式完成。实验包括演示实验、LabVIEW编程上机实验、虚拟仪器设计综合实验。4、通过习题训练支撑课程目标课后习题安排2次，学生利用课余时间完成课堂相关内容的上机验证。六、实验（或）上机内容实验一：演示数字示波器、数字电压表等虚拟仪器的实例。实验二：讲述虚拟仪器软件开发平台LabVIEW的基本的编程方法及调试技术，并进行上机练习。实验三：结合NI公司的数据采集卡完成一台简单的虚拟仪器设计。七、前续课程、后续课程前续课程：高级语言程序设计，微型计算机原理与接口技术，数字电子技术，模拟电子技术，现代传感器原理及应用，检测与转换技术。后续课程：无。八、参考教材及学习资源[1]黄松岭、王珅、赵伟编著，虚拟仪器设计教程[M].北京：清华大学出版社，2013年7月[2]张爱平主编，LabVIEW入门与虚拟仪器[M].北京：电子工业出版社，2012年5月[3]杨乐平等编著，LabVIEW程序设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2013年8月[4]王敏生等编著，LabVIEW基础教程[M].北京：电子工业出版社，2012年1月[5]戴敬等编著，LabVIEW基础教程[M].北京：国防工业出版社，2012年1月九、考核方式累加式考核：课程考核分考试、习题、实验累加式考核。虚拟仪器技术基础部分通过考试计分，占60%，G语言编程部分通过上机操作做习