江明珠

摘 要：虛擬儀器技術(shù)的快速發(fā)展，使得虛擬儀器設(shè)備越來(lái)越多地出現(xiàn)在高校電子類專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室中?；趕bRIO的虛擬儀器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用sbRIO為核心，該核心具有實(shí)時(shí)系統(tǒng)與LabVIEW運(yùn)行環(huán)境，大大提高測(cè)試與控制的實(shí)時(shí)性，同時(shí)又具有豐富的軟硬件資源，學(xué)生可以自行設(shè)計(jì)多種實(shí)驗(yàn)，完全滿足高校的實(shí)驗(yàn)需求。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器；sbRIO；實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

隨著儀器設(shè)備的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，同時(shí)越來(lái)越多的虛擬儀器設(shè)備出現(xiàn)在教學(xué)與科研中。高校實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方式改革創(chuàng)新的呼聲一浪高過(guò)一浪，越來(lái)越多的高校認(rèn)識(shí)到了虛擬儀器的優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)階段大多數(shù)虛擬儀器教學(xué)設(shè)備主要基于NI ELVIS平臺(tái)開(kāi)發(fā)，ELVIS類似DAQ，需要計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)時(shí)性也較弱，然而CompactRIO?、PXI平臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備具有實(shí)時(shí)系統(tǒng)，可以獨(dú)立運(yùn)行，但是成本較高，高校難以使用。為此基于sbRIO的虛擬儀器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)就具有較大優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)使用sbRIO為核心，sbRIO為單板式RIO，具有較高性價(jià)比。在該系統(tǒng)中附加相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路，使得學(xué)生可以完成對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。

一、組成

基于sbRIO的虛擬儀器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、sbRIO、實(shí)驗(yàn)外圍電路組成。計(jì)算機(jī)完成虛擬儀器程序的編程與運(yùn)行上位機(jī)程序等功能；sbRIO作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，完成實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸出、以及以太網(wǎng)與存儲(chǔ)等多種功能；外圍電路完成信號(hào)的調(diào)理。具體如圖1所示。

基于sbRIO的虛擬儀器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，將sbRIO與LabVIEW的軟硬件系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確的控制與采集，可以滿足電子類的課程體系中的實(shí)踐教學(xué)需求。該系統(tǒng)具備虛擬儀器的功能，同時(shí)也具備傳統(tǒng)儀器的部分功能，概況情況如下：（1）具備多路AD，DA等模擬量輸入輸出接口，以及較多的IO端口，滿足數(shù)據(jù)采集與控制要求；（2）具有實(shí)時(shí)系統(tǒng)以及LabVIEW運(yùn)行環(huán)境，可以脫離計(jì)算機(jī)單獨(dú)運(yùn)行；（3）計(jì)算機(jī)可以運(yùn)行上位機(jī)LabVIEW程序，實(shí)現(xiàn)與sbRIO的數(shù)據(jù)監(jiān)控以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能；（4）容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。

二、實(shí)例

基于sbRIO的虛擬儀器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)分為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目演示與實(shí)踐，演示類實(shí)驗(yàn)由實(shí)驗(yàn)教師直接連接相應(yīng)的電路模塊，運(yùn)行相應(yīng)的LabVIEW軟件得出相應(yīng)的結(jié)果，學(xué)生只需了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)踐類實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自己設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路與軟件，并獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，提高學(xué)生實(shí)踐能力。

基于sbRIO的虛擬儀器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用sbRIO-9627核心。該核心具有667 MHz雙核ARM Cortex-A9處理器，512 MB的DRAM，512 MB的NVM，NI Linux Real-Time（32-bit），16路ADC，4路DAC，100路DIO，1個(gè)Ethernet Port，RS232，RS485，USB，CAN，SD等豐富資源。

在直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)與控實(shí)驗(yàn)中，使用PWM模塊作為電機(jī)控制器，霍爾傳感器測(cè)試電機(jī)的轉(zhuǎn)速。使用sbRIO的DIO對(duì)PWM進(jìn)行控制，ADC對(duì)霍爾傳感器的脈沖信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，在sbRIO中編寫并行結(jié)構(gòu)程序，使得采集與控制程序都是實(shí)時(shí)進(jìn)行。

PWM控制的LabVIEW部分程序如圖2所示。

三、結(jié)語(yǔ)

基于sbRIO的虛擬儀器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用sbRIO為核心，提高系統(tǒng)測(cè)試與控制的實(shí)時(shí)性，又具有較高的性價(jià)比，又能滿足高校電子類實(shí)驗(yàn)的教學(xué)需求。因此，基于sbRIO的虛擬儀器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有較好的市場(chǎng)前景。

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