宋小鋒

摘 要：介紹了基于虛擬儀器LabVIEW的通信原理遠程實驗教學平臺的設計和實現(xiàn)方法，對平臺的組織構架和設計目標進行了詳細描述。實現(xiàn)了信號發(fā)生器模塊、幅度調(diào)制AM模塊和頻率調(diào)制FM模塊的設計任務，重點對網(wǎng)絡化的遠程實驗實現(xiàn)方法進行了闡述。通過此實驗平臺，學生不受地域和時間的限制，遠程登陸實驗平臺學習。通過學習可以讓學生加深對理論知識的理解和掌握，加強理論聯(lián)系實際的能力。

關鍵詞：虛擬儀器 通信原理 遠程實驗

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（b）-0164-03

通信原理課程是電信類專業(yè)高年級學生的專業(yè)必修課，本課程具有理論性強，公式多，系統(tǒng)復雜等特點，增加了學生學習的難度。雖然通過做實驗可以加強學生對理論知識的掌握，但是實驗室設備無法滿足所有學生的實驗需求。由于網(wǎng)絡技術的發(fā)展，網(wǎng)絡教學模式已經(jīng)成為學生學習的第二課堂，學生通過網(wǎng)絡可享受到與本地學員擁有的課堂資源，但是對于實驗課程的網(wǎng)絡支持還不是很多[1]。LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，實驗室虛擬儀器工程平臺）是NI公司推出的一種圖形化開發(fā)工具，最大的特點是以圖形化的”G”語言實現(xiàn)編程。本文用LabVIEW軟件和網(wǎng)絡技術共建網(wǎng)絡虛擬實驗室，學生可以通過瀏覽器遠程登陸進行學習。

1 系統(tǒng)設計及實現(xiàn)

遠程實驗系統(tǒng)設有管理員、教師、學生三大身份，管理員具有超級權限，可以對所有用戶數(shù)據(jù)進行管理[2]。

（1）登錄功能。本系統(tǒng)主要在校園網(wǎng)內(nèi)供學生使用，學生或老師可以使用學號或者工號創(chuàng)建一個初始賬號，并將需要的學生和教師信息錄入數(shù)據(jù)庫，以后可以使用注冊的號碼進行登陸。

（2）信息更改功能。用戶登錄成功后可隨意修改登錄密碼，管理員登錄后可以進行首頁實驗室信息更改，包括通知公告、作息時間、管理人員信息和學生教師增刪改查等操作。

（3）遠程實驗功能。遠程實驗功能依托于網(wǎng)絡技術，利用虛擬儀器LabVIEW實現(xiàn)了幾個通信原理最基本的實驗模塊。虛擬信號發(fā)生器通過調(diào)節(jié)參數(shù)產(chǎn)生任意波形和噪聲信號；信號調(diào)制與解調(diào)以輸出基帶信號分別進行AM調(diào)制解調(diào)、FM調(diào)制解調(diào)。系統(tǒng)組成圖如圖1所示。

2 數(shù)據(jù)庫的設計

數(shù)據(jù)庫，簡單理解就是用來存儲電子文件的，可以對其進行增刪改查等操作。數(shù)據(jù)庫指以某方式儲存、多用戶共享、冗余度小、與應用程序獨立的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫技術是各類如信息系統(tǒng)核心，是科學研究和各系統(tǒng)的重要技術組成。

LabVIEW與數(shù)據(jù)庫連接有以下幾種方式：LabVIEW SQL Toolkit，NI自帶數(shù)據(jù)庫接口工具包，封裝好諸多數(shù)據(jù)庫操作功能，簡單易學習，不需要復雜的SQL語句語法知識；ActiveX，調(diào)用Windows的ADO對象，再用SQL語言操作，需要深入SQL語言語法知識；DLL，事先用其他編程語言寫好DLL，用LabVIEW的CLFN調(diào)用DLL，需要較高的程序編程能力；LabSQL，第三方工具包，也是調(diào)用ADO對象，封裝好若干子VI，方便調(diào)用。本設計采用LabSQL方式。

LabSQL是一個免費的、跨平臺的LabVIEW數(shù)據(jù)庫訪問工具包，利用Microsoft ADO以及SQL語言來完成數(shù)據(jù)庫訪問。LabSQL幾乎可以訪問任何類型的數(shù)據(jù)庫，對記錄進行各種操作。優(yōu)點是操作簡單，對于不熟悉SQL語言的用戶也可以很容易地使用。還有一個最大的優(yōu)點是源代碼開放，并且是全面免費的。SQL作為關系型數(shù)據(jù)庫中的一種通用的結構化查詢語言，主要功能就是同各種數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，進行溝通。目前絕大多數(shù)的關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，如Orcale，Sybase，Microsoft SQL Server，Access等都采用了SQL語言表標準。SQL語句可以用來執(zhí)行各種各樣的操作，例如更新數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)等。

3 遠程實驗系統(tǒng)設計

遠程實驗系統(tǒng)的設計和實驗是本系統(tǒng)的核心技術。本實驗系統(tǒng)采用LabVIEW的Remote Panels技術實現(xiàn)遠程訪問。在此模式下，瀏覽器不需要任何編程，只要在可以連接網(wǎng)絡的電腦上就可以實現(xiàn)，只需要打開虛擬儀器VI前面板。LabVIEW軟件和所有程序VI都只用安裝在服務器上，用戶計算機無需安裝任何軟件和程序，但需要有LabVIEW Runtime Engine即運行環(huán)境，版本與開發(fā)用的LabVIEW版本一致，如下圖3所示為本實驗系統(tǒng)的遠程組成示意圖。

LabVIEW可直接生成供用戶連接的HTML網(wǎng)頁，啟動LabVIEW的Web服務器，并讓程序確認在服務器計算機的內(nèi)存中，使用Web發(fā)布工具，設置相關參數(shù)，將服務器VI前面板嵌入在網(wǎng)頁中，客戶端可直接在網(wǎng)頁中運行。在配置完成并發(fā)布VI[4]，保存HTML到磁盤后，客戶計算機安裝好運行環(huán)境，瀏覽器中輸入網(wǎng)址，即可登陸到遠程實驗室終端，其運行結果如圖4所示。

經(jīng)過測試在局域網(wǎng)內(nèi)其他計算機通過IE瀏覽器訪問網(wǎng)址均可正常登錄并進行實驗，滿足要求。

4 結語

設計的通信原理實驗系統(tǒng)，建立了一個虛擬儀器與網(wǎng)絡相結合的新型實驗平臺。利用虛擬儀器方法實現(xiàn)通信原理基本的實驗項目，并利用LabVIEW內(nèi)置的Web Server功能，實現(xiàn)了實驗系統(tǒng)遠程瀏覽器訪問功能。通過本實驗平臺學生可以隨時隨地訪問相關實驗項目，快速掌握抽象的理論知識，一定程度上解決了由于實驗設備不足而造成學生無法實驗的問題。

參考文獻

[1] 樊昌信.通信原理教程（3版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.12.

[2] 李玲，王非.基于網(wǎng)絡的虛擬現(xiàn)實技術在高校實驗教學中的應用[J].實驗科學與技術，2014，12（3）：37-39.

[3] 袁小平，金鵬，蔣碩，等.基于LabVIEW的遠程虛擬實驗室建設與應用[J].實驗技術與管理，2016（12）：114-117.