虛擬儀器LabVIEW在數(shù)字電路實驗教學中的應用
使用虛擬儀器LabVIEW構(gòu)建程序,按方程組1構(gòu)建的后面板如圖3所示。
圖3 七段顯示譯碼器的LabVIEW后面板(程序)
從圖3可以看出,LabVIEW后面板(程序)和相應的邏輯電路在形式上完全對應,即LabVIEW的程序其實就是邏輯圖的具體體現(xiàn)了。若采用“高亮度單步執(zhí)行”方式,還可以直觀地觀察到信息(信號)的流動及每一環(huán)節(jié)的中間運算結(jié)果,這是其它數(shù)字邏輯實驗所不及的,這也正是基于虛擬儀器LabVIEW進行數(shù)字邏輯實驗所表現(xiàn)出的直觀性、簡潔性和實用性。
相應的程序前面板(輸出/操作界面)如圖4所示。
圖4 七段顯示譯碼器實驗的前面板
實驗中用4個開關(guān)I0~I3分別作為四位代碼產(chǎn)生的邏輯器件,用a~g七個發(fā)光指示燈分別作為七段數(shù)碼顯示器的顯示單元,這些“器件”都是LabVIEW提供的現(xiàn)成的輸入/輸出控件,直接運用即可。
圖中當前顯示的是輸入為“1001”時的譯碼顯示“9”,實驗或演示時只須用鼠標操縱水平搖桿開關(guān)I0~I3即可得到相關(guān)的輸入代碼,對應的輸出(譯碼顯示)則在右端顯示出來;當然,也可用“CTRL+E”組合鍵調(diào)出程序后面板窗口圖3,運用單步高亮度執(zhí)行的方式來觀察譯碼器的工作過程。
4 虛擬儀器應用于數(shù)字電路實驗教學的優(yōu)點
引入虛擬儀器進行實驗和教學,除了具備上述容易實現(xiàn),過程簡單和效果明顯的特點之外,還可以達到以下目標:
先進儀器的低成本化
縮短新型儀器的開發(fā)周期
降低儀器的維護、配置成本
容易實現(xiàn)基于網(wǎng)絡的交互式實驗和教學
強化學習、實驗過程的自主性和自創(chuàng)性
而達到上述目標,就可以改善相應的教學模式,將為培養(yǎng)適應新世紀的創(chuàng)新人才創(chuàng)造十分有利的條件,也為高校自身實力的提升和教學成本的降低提供了理想的發(fā)展空間。可以預見,虛擬儀器技術(shù)將是今后儀器科學發(fā)展在相當一段時期內(nèi)的重要方向[6-7]。
5 結(jié)論
虛擬儀器系統(tǒng)應用于實驗或教學,是虛擬儀器系統(tǒng)在測試領(lǐng)域之外的又一應用領(lǐng)域,而應用于數(shù)字邏輯電路的實驗教學,能充分發(fā)揮虛擬儀器系統(tǒng)的優(yōu)越性,使教學過程變得更加直觀,使實驗過程能充分體現(xiàn)學生的參與度、加強自創(chuàng)實驗的設(shè)計和實踐,而且虛擬儀器在數(shù)字邏輯電路實驗中的應用面廣、包含范圍寬,加上適當?shù)腁/D或DAQ,可方便地將這類系統(tǒng)升級為具有實際意義的基于虛擬儀器的實驗/分析系統(tǒng)。
將虛擬儀器應用于數(shù)字邏輯電路的教學、實驗,具有較好的實際意義,也是虛擬儀器在測試領(lǐng)域之外得到應用的又一重要補充。
電能表相關(guān)文章:電能表原理
評論