NI ELVIS在數字電子技術(shù)實(shí)驗中的應用

摘要：為開(kāi)拓學(xué)生在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng )新發(fā)展，將在傳統實(shí)驗箱上進(jìn)行的數字電子技術(shù)實(shí)驗移植到ELVIS平臺。首先介紹了美國國家儀器公司(NI)的虛擬儀器教學(xué)實(shí)驗平臺(education laboratory virtual instrumentation suit，ELVIS)，給出了一個(gè)利用ELVIS平臺完成數字電子技術(shù)實(shí)驗的實(shí)例，根據實(shí)驗開(kāi)發(fā)了基于LabVIEW編程的“軟”儀器SFP以及對已有的“軟”儀器的功能進(jìn)行了部分擴展。
關(guān)鍵詞：虛擬儀器；ELVIS；數字電子技術(shù)實(shí)驗；LabVIEW；SFP

0 引言
目前，實(shí)踐教學(xué)在人才培養中的重要地位日益凸顯，它在培養學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng )新思維方面尤其不可缺少。
電路和電子技術(shù)實(shí)驗是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修并且非常重要的專(zhuān)業(yè)基礎課，實(shí)驗中常用的傳統儀器包括：數字萬(wàn)用表、函數信號發(fā)生器、示波器、直流穩壓電源等。很多專(zhuān)業(yè)性實(shí)驗還需要一些特殊儀器比如波特儀、直流電橋、邏輯分析儀等。熟練使用儀器是學(xué)生通過(guò)實(shí)驗必須具備的一個(gè)基本技能，但實(shí)驗中往往由于學(xué)時(shí)緊張，儀器較多，結果學(xué)生經(jīng)常忙于調節儀器而沒(méi)有太多時(shí)間專(zhuān)注于對實(shí)驗原理的研究和實(shí)驗結果的分析，導致實(shí)驗的效果并不理想，也不利于學(xué)生更深層次的學(xué)習和提高。而近年來(lái)，虛擬儀器的發(fā)展極其迅速，以美國NI公司為主導的虛擬儀器技術(shù)已經(jīng)成為電氣測控領(lǐng)域的一個(gè)代表方向。虛擬儀器的設計思想是基于計算機的強大功能，采用接口標準化的硬件進(jìn)行數據采集，而對數據的分析、處理、顯示則通過(guò)軟件編程實(shí)現，即采用“軟面板”，用戶(hù)自己定義儀器功能。如果能夠在學(xué)生通過(guò)電路實(shí)驗已經(jīng)掌握傳統儀器基本使用的基礎上，適度引入虛擬儀器到電子技術(shù)實(shí)驗中，就可以避開(kāi)硬儀器問(wèn)題，而突出、強化對學(xué)生分析及解決問(wèn)題能力的訓練，并且學(xué)生通過(guò)使用虛擬儀器可以提早與專(zhuān)業(yè)接觸，更有利于與后續專(zhuān)業(yè)課的銜接和融合。

1 NI ELVIS實(shí)驗平臺
2003年，美國NI公司針對高校實(shí)驗室教學(xué)內容開(kāi)發(fā)了一套ELVIS平臺(education laboratory virtual instrumentation suit)。整套平臺硬件上包括原型板，ELVIS工作臺以及625l的數據采集卡和68針數據傳輸線(xiàn)；軟件上包括軟前面板(soft front panel，sFP)儀器和ELVIS硬件驅動(dòng)程序(LabVIEW APIs)，軟前面板SFP儀器是根據ELVIS平臺應用的特點(diǎn)編寫(xiě)的LabVIEW VI，模擬、代替傳統實(shí)驗中的硬儀器。
1．1 EINIS硬件
ELVIS工作臺與數據采集卡(data acquisition，DAQ)一起完成實(shí)驗系統原型板上電路的輸入輸出。工作臺主要起到連通和操作的功能，其前控制板提供了旋鈕調節的函數信號發(fā)生器、可調電源及SFP儀器――數字萬(wàn)用表和示波器的BNC接口。
原型板與工作臺相連，它主要提供一個(gè)搭建電路的區域并從工作臺接入電路所需要的輸入／輸出信號。也可以由實(shí)驗需要根據68針數據傳輸線(xiàn)的定義自己設計原型板與工作臺相連從而取代原標配的原型板。
6251數據采集卡完成實(shí)驗電路與計算機之間的數據傳輸，既可將LabVIEW程序產(chǎn)生的信號送入電路也可將電路的輸出信號送入計算機相應處理程序。
工作臺、原型板、DAQ卡構成完整的硬件實(shí)驗系統。