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USB NI ELVIS平台在高校教学中的创新应用

黄昆 郝小江?? 2009年09月14日 ?? 收藏0

  1 引言

  目前,NI公司推出的虚拟仪器技术教学和实验室套件(ELVIS)已经实现USB连接,提供了方便的即插即用功能。ELVIS与NI LabVIEW,NI SignalExpress,Electronics Workbe-nch Multisim和MultiMCU软件的紧密集成,为教师在多个领域中开展科学和工程教学提供了优良的平台。

  2 ELVIS平台简介

  带USB接口的NI ELVIS是基于LabVIEW图形化开发环境,集成了理论/仿真与低成本、动手上机的设计/原型平台构成。图1给出带USB接口的NI ELVIS平台。主要包含三部分。

带USB接口的NI ELVIS平台

  (1)USB数据采集卡 NI ELVIS全新的USB即插即用连接性简化了实验室的搭建和维护。使用者利用个人电脑即可对其应用进行测试和原型设计,并通过USB M系列数据采集设备来完成数据采集任务。

  (2)工作台和面包板用户可自定义工作台,其控制面板有示波器、数字万用表、可变电源等基本仪器,通过连接器可将其显示在ELVIS软面板。原型实验面包板与工作台相连,可在此上搭建电子电路,允许实验中连接输入输出信号,特别适合教学实验和电路设计及测试。在原型面包板上给出了ELVIS所有的信号终端,它们分列在电路面包板两旁,并通过电缆连接至USB数据采集卡。

  (3)安装在计算机上的软面板仪器计算机平台安装有虚拟仪器软件开发丁具LabVIEW,ELVIS加载了在LabVIEW中创建的仪器及仪器的源代码。每一种仪器都配备有用于点击式配置的Express VI,可通过修改LabVIEW代码修改功能。这些软面板仪器都是实验中典型的和必需的通用电子仪器及虚拟仪器,主要包括示波器、函数发生器、数字万用表、任意的波形发生器等。

  3 ELVIS平台在高校教学中的创新应用

  最新的NI ELVISⅡ(简称ELVISⅡ)教学设计和建模平台是基于LabVIEW图形化系统设计软件.用于电路设计概念、仪器、控制、电信和MCU等的理论和实践教学,对传统教学有相当的创新性。

  3.1 电子教学应用

  ELVIS 是电子教学平台的重要组件,它包含有Multisim及LabVIEW,可利用理论联系实践的方式辅助《电路设计》等概念课程的教学。师生可通过 Multisim软件对电路设计的理论概念进行仿真,采用ELVIS对真实电路建模,最后通过LabVIEW及IJabVIEW Signal Express来比较仿真与测量结果。依据图1可构建电子教学平台。图中的计算机使用台式机或笔记本均可。

  3.2 远程教育应用

  ELVIS及LabVIEW已成功地用于远程教育平台的设立。LabVIEW中的远程面板能让教育者在线生成虚拟仪器,并通过因特网提供给世界各地的学生,使其轻松地在远程教学中获取概念,演示试验。图2给出远程教学示意图。

远程教学示意图

  3.3 集成仪器应用

  图3给出NI ELVIS的12款最常用仪器组合。该集成仪器具有功能强大的仪器库,能为实验室节省空间和降低成本。此外,ELVIS仪器均由LabVIEW设计,教学时可快速地重新定义器件,以满足各种特殊需要。

NI ELVIS的12款最常用仪器组合

  3.4 控制设计概念的教学应用

  Quanser 是学术界控制设计培训系统的领导者,ELVIS特有由Quanser创建的插件板,能够用于控制设计概念的教学。Quanser为ELVIS提供了 QNET直流马达、QNET温度训练系统及QNET倒立摆等最新的插件板。有了这些虚拟仪器和课程,教师就能采用ELVIS及Ouanser进行控制设计的基础教学,可以通过真实的试验来教授诸如PID、根轨迹等控制概念。


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