《虚拟仪器技术教案》(第一次课)
0904066虚拟仪器技术教学大纲
0904066虚拟仪器技术教学大纲第一篇：0904066虚拟仪器技术教学大纲《虚拟仪器技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：0904066 课程中文名称：虚拟仪器技术课程英文名称：Virtual Instrument Technology 课程性质：专业选修课程考核方式：考查开课专业：自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、探测制导与控制技术、生物医学工程开课学期：7 总学时：32（其中理论24学时，实验 8学时）总学分：2二、课程目的《虚拟仪器技术》是自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、探测制导与控制技术、生物医学工程专业本科生的一门任意选修的专业课，虚拟仪器技术综合运用了计算机技术、数字信号处理技术、标准总线技术和软件工程方法，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，培养学生自己动手设计开发仪器和组建自动测试系统的能力。
三、教学基本要求（含素质教育与创新能力培养的要求）1.本课程含理论教学部分（24学时）、实验教学部分(8学时)。
2.理解和掌握本课程内容中的重点部分是学生学习虚拟仪器技术课程达到合格的基本要求，教与学双方都必须要处理好一般内容与重点内容之间的关系。
3.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。
4.根据本课程的特点，必须要求学生独立完成一定数量的课后习题。
四、教学内容与学时分配第一章概述（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。
第二章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。
第三章循环结构与趋势图（2学时）本章介绍最基本的While loop和For Loop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。
虚拟仪器技术课程设计
虚拟仪器技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解虚拟仪器技术的基本概念、原理及其在工程领域的应用。
2. 掌握虚拟仪器软件（如LabVIEW）的基本操作和编程方法。
3. 学会使用虚拟仪器进行数据采集、处理、分析及展示。
技能目标：1. 能够运用虚拟仪器技术设计简单的测试系统，完成信号的采集与处理。
2. 培养学生动手实践能力，提高他们运用虚拟仪器解决实际问题的能力。
3. 培养学生团队协作和沟通能力，能够就虚拟仪器技术进行学术交流。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对虚拟仪器技术的兴趣，激发他们学习自然科学和工程技术知识的热情。
2. 培养学生严谨的科学态度，养成良好的实验操作习惯。
3. 增强学生的创新意识，鼓励他们勇于探索、实践，培养他们面对挑战的信心。
课程性质：本课程为高二年级工程技术类选修课程，旨在通过虚拟仪器技术教学，使学生掌握基本工程实践能力。
学生特点：高二年级学生对工程技术有一定的基础，具备基本的物理知识和实验技能，但对虚拟仪器技术了解较少。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，引导他们主动参与教学活动，实现课程目标。
通过本课程的学习，使学生能够将虚拟仪器技术应用于实际工程项目中，提高他们解决实际问题的能力。
后续教学设计和评估将围绕具体的学习成果展开，确保学生达到预期目标。
二、教学内容本课程教学内容依据课程目标，结合教材《虚拟仪器技术》进行选择和组织，主要包括以下几部分：1. 虚拟仪器技术概述- 了解虚拟仪器的定义、发展历程及应用领域。
- 分析虚拟仪器与传统仪器的区别和优势。
2. 虚拟仪器软件LabVIEW基础- 学习LabVIEW软件的安装、界面及基本操作。
- 掌握LabVIEW编程的基本概念，如数据类型、结构、函数和子VI。
3. 数据采集与处理- 学习数据采集卡的基本原理和使用方法。
- 掌握信号处理技术，如滤波、波形分析等。
4. 虚拟仪器应用实例- 分析典型虚拟仪器应用案例，如温度监测、振动测试等。
虚拟仪器专业技术课程设计
1.前面板控件组成
此温度采集系统包含:
4个按钮：开始采集、暂停、清除警报和停止采集。
4个数值输入控件:上限温度、下限温度、采集点数和采集间隔。
４个显示控件：温度计、LＥD报警灯、显示温度数值的显示控件和显示报警次数的显示控件。
１个波形图表（实时显示温度波形)。
1个Eｘpress表格(每当采集一个温度就会显示出时间和温度数值）。
C)采集的温度数据需要同时通过两种方式显示：
(1)可通过虚拟面板的波形图显示；
(2)可通过表格显示。其中表格中数据要求有采集时间。
Ｄ)同时在虚拟面板上，需要有:
(1)当前时间显示；
(2)采集开始按键、采集停止按键、暂停按键等操作按键;
(3)摄氏度和华氏度两种显示。
为了设计方便,本设计用一个随机数据来代替温度传感器测试电路产生的电压输出。
由于数据采集系统的应用范围越来越宽、所涉及到的测量信号和信号源的类型越来越多、对测量的要求也越来越高，国内现在已有不少数据测量和采集的系统，但很多系统存在功能单一、采集通道少、采集速率低、操作复杂,并且对测试环境要求较高等问题。人们需要一种应用范围广、性价比高的数据采集系统。
我们这次的设计只是用LABＶIEW进行设计一个简单的能进行温度采集控制的系统,系统中包括了开始采集，暂停采集，设置采集上限温度和下限温度，华氏和摄氏温度显示,是一个简单的基于ＬAＢＶIEW的系统。
ｂ 报警灯与报警次数ﻩ7
c 暂停操作ﻩ8
d 程序结束ﻩ10
心得体会11
参考文献ﻩ12
一、摘要
虚拟仪器是计算机技术和仪器测量技术相结合的产物，它充分利用计算机强大的运算处理功能，突破了传统仪器在数据处理、显示、传输、存储等方面的限制。本文利用虚拟仪器平台，通过编写Ｌabview软件对温度进行测量，可以减少硬件的重复开发,有利于系统的维护，也便于系统软件升级。：利用图形化可视虚拟仪器应用软件ｌabview作为温度采集监测系统的开发平台,通过数据采集卡与PC机构成一个功能强大的虚拟仪器，实现对温度的采集、显示、监测、报警等功能。利用虚拟仪器技术不仅简化了系统硬件,软件实现也很方便,同时图形化的显示使结果更直观、准确,并给出了模拟的系统程序
虚拟仪器实验指导书(1)
《虚拟仪器技术》实验指导书一•课程简介虚拟仪器技术是为测控、机械电子、机械工程及自动化等专业本科生开设的一门选修课。
本课程主要介绍LabVIEW编程软件，如何创建虚拟仪器、进行数据采集、以及对所采集的信号进行分析，培养学生了解和掌握在计算机上建立自己的测控仪器的方法和技术，目的在于使学生了解和掌握国内外测控技术的发展趋势，培养学生解决工程实际问题的能力。
二. 课程实验目的与要求实验目的：培养学生了解和掌握在计算机上建立自己的测控仪器的方法，掌握应用LabVIEW 软件编程的技术。
为保证实验顺利进行，要求学生初步掌握计算机软件编程技术。
三. 实验方式与注意事项实验方式：学生独立在计算机上进行LabVIEW 软件编程，创建和编辑VI，运行和调试VI程序，进行数据采集和信号分析。
四. 实验报告要求每个实验均应撰写实验报告。
实验报告内容应包括：实验名称、目的、内容、实验结果分析等。
设计性实验鼓励学生以小论文形式整理和撰写实验报告。
实验（1-1 ）使用For循环目的：1 •了解虚拟仪器的编程过程，熟悉前面板和流程图的界面环境；2 •了解工具模板、控制模板和函数模板的使用；3 •掌握For循环及其移位寄存器使用方法。
内容：用For循环和移位寄存器计算正整数的阶乘。
步骤：1.打开一个新的前面板，按照下图创建对象。
a. 将一个数字显示对象放在前面板，设置它的标签为"乘积”。
b. 将一个控制对象放在前面板，设置它的标签为"正整数”；将另一个控制对象的标签设置为初始值。
图i—i实验i—i的面板和流程图2 •打开流程图按照上图对其创建。
3 .在流程图中放置一个For循环(Functions?Structures )。
4 .在For循环的边框处单击鼠标右键，在快捷菜单中选择Add Shift Register5.将下列对象添加到流程图。
a ( Functions?Numeric ) ---- 在这个练习中需要将移位寄存器的初始值设成1。
虚拟仪器技术》课程设计
虚拟仪器技术》课程设计一、教学目标本课程的学习目标主要包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握虚拟仪器技术的基本概念、原理和应用；技能目标要求学生能够运用虚拟仪器技术进行实验设计和数据分析；情感态度价值观目标要求学生培养创新意识、团队合作精神和对科学技术的热爱。
通过本课程的学习，学生将能够：1.描述虚拟仪器技术的基本概念和原理。
2.解释虚拟仪器技术在实际应用中的优势和局限。
3.运用虚拟仪器技术进行实验设计和数据分析。
4.展示创新意识、团队合作精神和对科学技术的热爱。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括虚拟仪器技术的基本概念、原理和应用。
教学大纲将按照以下顺序进行安排和进度：1.虚拟仪器技术的基本概念：介绍虚拟仪器技术的定义、特点和分类。
2.虚拟仪器技术的原理：讲解虚拟仪器技术的工作原理和相关技术。
3.虚拟仪器技术的应用：介绍虚拟仪器技术在各个领域的应用案例。
教材将为学生提供理论知识的学习，同时配合实验设备进行实践操作，以加深学生对虚拟仪器技术的理解和掌握。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法相结合的方式。
包括：1.讲授法：教师讲解虚拟仪器技术的基本概念、原理和应用。
2.讨论法：学生分组讨论虚拟仪器技术的实际应用案例，分享心得体会。
3.案例分析法：分析具体案例，让学生了解虚拟仪器技术在不同领域的应用。
4.实验法：学生亲自动手进行实验操作，培养实际操作能力和数据分析能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：提供理论知识的学习，为学生打下扎实的理论基础。
2.参考书：为学生提供更多的学习资料和扩展知识。
3.多媒体资料：通过视频、动画等形式，生动展示虚拟仪器技术的工作原理和应用案例。
4.实验设备：为学生提供实际操作的机会，培养实际操作能力和数据分析能力。
五、教学评估为了全面、客观、公正地评估学生的学习成果，本课程将采用多种评估方式。
《虚拟仪器课程设计》教学大纲
识别、表达并通过文献研究分析 决测控领域的复杂工程问题的方法，并
0.2
测控领域的复杂工程问题并获得
形成解决问题的有效结论。
有效结论。
教学目标 1
3.1 能够根据用户的特定需求，清晰描
3. 设计/开发解决方案：能够设计 述测控系统的设计任务，识别任务面临
针对测控领域复杂工程问题的解 的各项制约条件，完成系统综合性设
0.1
决方案，设计满足特定需求的测 计。
控系统，并能够在设计环节中体 3.2 能够综合运用专业理论和技术手
现创新意识，考虑社会、健康、 段设计针对测控领域复杂工程问题的
安全、法律、文化及环境等因素。 解决方案，进行工程技术可行性分析，
L
并在设计中体现创新意识。
5. 使用现代工具：掌握文献检
索、资料查询及运用现代信息技
2 总体方案设计（含硬件接口电路选型）
3 软件系统设计 4 系统联调
时间 第1周 第1天
全天 第1周 第2天
全天 第 1 周 第 3-5 天
全天 第 2 周 第 1-2 天
撰写课程设计报告，应包括： ①背景意义 ②总体方案设计 ③硬件电路设计 5 ④软件系统设计 ⑤系统调试 ⑥结论及进一步设想 ⑦参考文献
能够在跨文化背景下进行沟通和
交流。
教学目标 1、2、 3
教学目标 2
教学目标 4
教学目标 4
12. 终身学习：具有自主学习和 终身学习的意识，有不断学习和
12.2 具有理论联系实际以及在实践中
不断学习的能力。
L
适应发展的能力。
教学目标 5
四、课程设计的内容与要求 基本内容
1 确定设计任务
2 方案设计和论证
《虚拟仪器技术》实验指导书
一、实验目的
1．了解LabVIEW的编程与运行环境。
2．掌握LabVIEW的基本操作方法，并编制简单的程序。
3．掌握使用调试工具调试VI程序。
4．掌握VI子程序的建立和调用过程.
二、实验设备
安装有LabVIEW 的计算机
三、实验原理
现代科技技术的进步以计算机技术的进步为代表。不断革新的计算机技术，从各个层面上影响着、引导着各行各业的技术更新。基于计算机技术的虚拟仪器系统技术正以不可逆转的力量推动着测量与控制技术的革命.
(Psuse/Continue，暂停/继续)—-单击该按钮可使VI程序暂时停止执行，再单击它,则VI程序继续执行。
（Run Continuously,连续运行）-—单击该按钮，此按钮变为 ，VI程序连续的重复执行，再次单击一下该按钮可以停止程序的连续运行。
（Text Settings,字体设置）——单击该按钮将弹出一个下拉列表，从中可以设置字体的格式，如字体类型、大小、形状和颜色等。
PC机和台式工作站已经成为检测系统的标准控制平台.基于虚拟仪器的应用软件包、用户接口库、仪器驱动程序、检测程序和分析库正在被广泛地应用并极大地减少了开发的时间.A/D转换技术的发展，使得插卡式数据采集板成为基于PC机的仪器系统增长最快的选件.图像技术的引入,更为现代检测系统增添风采。今天，工业标准的计算机平台，揉合多种仪器与设备，并充分利用仪器系统软件工具,已经成为降低系统造价,完善系统功能，提高系统性能/价格比的最重要的手段.
虚拟仪器系统的概念不仅推进了以仪器为基础的测控系统的改造，同时也影响了以数据采集为主的测控系统的传统构造方法。过去独立分散、互不相干的许多传统仪器，在虚拟仪器系统的概念之下,正在逐渐靠拢、相互影响，并形成新的技术方法和技术规范。
《虚拟仪器技术》教学大纲
3.2 能够综合运用专业理论和技术手段设计
定需求的测控系统，并能够在 设计环节中体现创新意识，考
针对测控领域复杂工程问题的解决方案，进 行工程技术可行性分析，并在设计中体现创
L
新意识。
虑社会、健康、安全、法律、
文化及环境等因素。
4. 研究：能够基于专业理论
知识，采用科学方法对测控领 域的复杂工程问题进行研究，
工程问题，开发、选择与使用
恰当的技术、资源、现代工程
工具和信息技术工具，包括对
5.3 能够使用恰当的技术，选择合适的现代 工程工具软件，针对测控领域复杂工程问
测控领域复杂工程问题的计 题，完成测量和控制系统的设计、仿真和模 0.2
算、仿真和模拟，并能够理解 拟分析。
解决方法的局限性。
课程教学目标 教学目标
①知道事件驱动的概念；
②知道事件结构的组成；
③知道事件结构的配置与操作；
1
④能够利用事件结构进行软件设计。
①能够正确使用局部变量和全局变量。
1
①知道数组的特点、创建过程及操作函数；
②能够利用数组与循环结构进行软件设计。
1
①知道簇的特点、创建过程及操作函数；
②能够利用簇进行软件设计。
1
①知道波形数据的组成及操作函数；
信号与系统，数字信号处理，传感器原理 本课程是测控技术与仪器专业的专业方向课，从虚拟仪器基本概念入手，结合编 程语言 LabVIEW，从数据采集和信号分析两个方向对虚拟仪器的设计和实现进 行阐述。主要内容包括：虚拟仪器及 LabVIEW 基础，VI 编辑与调试技术，程序 结构，数组、簇和波形，图形显示，字符串和文件 I/O，数据采集，信号分析。
②知道波形Graph控件接收的数据类型；
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4、了解LabVIEW虚拟仪器程序前面板、流程框图、图标/连接器三个基本组件的功能。
5、熟悉使用工具模板、控制模板、函数模板中的工具、控件及函数节点的调用方法。
设置情景
展示实际设计产品
激发兴趣
10
引入
1、虚拟仪器概述
2、虚拟仪器的基本概念及组成
教学手段
利用多媒体网络教室，采用案例教学模式，课件讲解与软件操作相结合。
教学步骤
1、教师边讲解边示范。
2、学生听讲—实练—提问相结合。
3、教师巡视检查—个别辅导—总结相结合。
教学环节
教学内容
教师活动
学生活动
时间分配
告知（教学内容、目的）
1、课程介绍、案例教学组织及考核要求：
2、通过自动温度检测系统的演示介绍虚拟仪器的基本概念及组成。
3、虚拟仪器图形化软件开发平台
4、LabVIEW虚拟仪器程序前面板、流程框图、图标/连接器三个基本组件的功能。
课件讲解
展示程序设计
软件演示
认真听课
激活动力
50
操练
1、LabVIEW基本开发环境
2、工具条、控制模板和函数模板使用
3、LabVIEW创建应用程序
软件演示
讲解关键步骤
模仿
40
深化
1、在操练的基础上提出更深的设计要求，引导学生完成。
2、比较两个数的大小
3、求两个数的四则运算。
先教师，后学生自行操作，师生共同完成目标任务。
发现学生实践操作的不足与问题，集中讲解。
引导
巡视检查
个别辅导
恰当点拨
解答疑问
自行编程调试
实践操作
提出疑问
总结经验
60
总结归纳
1、对操练和深化中的共性问题、个别典型问题进行讲解。
2、总结本次课程内容、重点。
集中讲解
提升知识、技能
20
布置作业
告知下次课程内容，做好预习
《虚拟仪器技术》
教师授课教案
教学单元（章节）：第1章虚拟仪器技术
第2章LabVIEW图形化编程语言入门
教学目标
1、明确本课程整个学习过程及目标、步骤。
2、了解虚拟仪器技术的基本概念及设计方法。
3、熟悉LabVIEW图形化编程软件开发平台及编程环境。
4、了解LabVIEW虚拟仪器程序前面板、流程框图、图标/连接器三个基本组件的功能。
5、熟悉使用工具模板、控制模板、函数模板中的工具、控件及函数节点的调用方法。
教学重点
1、虚拟仪器的基本概念及其组成、特点。
2、LabVIEW含义及其基本开发环境。
3、控制模板、函数模板及其应用。
4、LabVIEW创建应用程序。
教学难点
LabVIEW图形化编程语言基本开发环境及其应用。
技能点
会利用LabVIEW软件初步设计最简单的虚拟仪器。