基于ELVIS交通信号灯设计djvf.docx

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1、装订线长 春 大 学 基于ELVIS交通信号灯设计目录第1章绪绪论11.1 研究的的目的和和意义111.2 国内外外研究现现状11.3 主要研研究内容容与实施施方案11第2章 ELVVIS的的概述332.1 ELVVIS的的简介332.1.1 112款集集成仪器器42.1.2 NNI EELVIIS 的的基础772.2 NI ELVVIS 硬件结结构及其其工作原原理72.2.1 NNI EELVIIS原型型实验板板72.2.2 EELVIIS平台台工作站站82.2.3 NNI EELVIIS 硬硬件的组组装以及及DAQQ硬件92.2.4 NNI EELVIIS 硬硬件测试试112.2.5 配配

2、置NII ELLVISS软件1112.3 ELVVIS应应用与发发展122.3.1 NNI EELVIIS的USBB接口1222.3.2 EELVIIS平台台在高校校教学中中的创新新应用1122.3.3 EELVIIS实验验平台的的发展114第3章 LabbVIEEW 软软件的使使用及交交通信号号灯的设设计及仿仿真1553.1 LabbVIEEW简介介153.1.1 LLabVVIEWW的特点点与优势势153.1.2 llabvvieww的开发发环境1163.2 LabbVIEEW中交交通信号号灯的设设计及仿仿真1773.2.1交通通灯介绍绍173.2.2 交交通信号号灯原理理173.2.3虚

3、拟拟交通信信号灯的的仿真117第4章交交通信号号灯在EELVIIS硬件件的实现现244.1 基于ELLVISS交通信信号灯硬硬件设计计方案2244.2 ELVVIS硬硬件LEED连线线244.3 LEDD显示情情况244结 论论28致谢299参考文献献30II第1章 绪论1.1 研究的的目的和和意义NI EELVIIS是将将DAQQ（数据据采集）硬硬件和LLabVVIEWW软件组组合成的的一个虚虚拟仪器器教学实实验装置置，包括括硬件和和软件两两部分，其其硬件包包括可运运行LaabVIIEW的的计算机机、DAAQ设备备、688针电缆缆、平台台工作站站和原版版实验板板；软件件包括LLabVVIEW

4、W开发环环境、NNI-DDAQ、SSFP仪仪器和可可针对EELVIIS硬件件进行程程序设计计的一系系列LaabVIIEW APII。平台台工作站站和DAAQ设备备一起建建立了一一个完整整的实验验系统，工工作站控控制面板板提供了了旋钮调调节的函函数发生生器、可可调电源源和SFFP仪器器(示波波器和数数字万用用表)的的BNCC和香蕉蕉型接口口。数据据采集卡卡用于实实现电路路中的实实测信号号和LaabVIIEW程程序产生生信号的的传递。原原型实验验板连接接在平台台工作站站上，为为用户提提供一个个组建电电路的平平台。NNI EELVIIS软件件可在SSFP仪仪器间传传送平台台工作站站上信号号。NII

5、ELLVISS拥有112种精精密仪器器，这些些仪器基基于NII LaabVIIEW图图形化系系统设计计软件，具具有USSB即插插即用功功能，并并且允许许进行快快速简单单的测量量采集与与显示。本本设计利利用了NNI EELVIIS实现现了在LabbVIEEW实验验中虚拟拟仪器的的仿真功功能。研研究城市市交通信信号系统统具有一一定的学学术价值值和实用用价值，适适应未来来城市的的交通的的发展。1.2 国内外外研究现现状在国内，NNI EELVIIS平台台集成有有常用实实验仪器器该平台台集成有有波形发发生器、示示波器、数数字万用用表、可可变电源源等，同同时NII ELLVISS可根据据课程需需要开发发

6、和购买买不同功功能的实实验板建建立通信信、自动动控制、物物理等不不同学科科的实验验室。实实验实现现原理简简单NII ELLVISS平台具具备数据据采集功功能，可可直接把把模拟信信号输入入计算机机。在国外，美国国家仪器仪表有限公司（National Instruments，简称NI）近日发布最新NI ELVIS II设计与原型平台，作为一款简单、集成的系统，它可以将理论与实际应用相联系，这对于实验室和院校教学来说是理想的选择。新款NIELVIS 系列集成了一款板载100MS/s示波器，并配备一系列的新款附加板卡，拓展了仪器和电路应用。利用已广泛应用于全球工业和研究院校中NI LabVIEW图形化

7、系统，设计虚拟仪器技术动手学习课程更为方便。NI ELVIS开放式的配置性能，为众多高级课题项目提供了一个高性价比的、可拓展的教学和原型平台。1.3 主要研研究内容容与实施施方案（1）硬硬件设计计：首先先，在NNI ELVVIS面面包板上上双向十十字路口口的位置置上分别别安装两两组红色色、黄色色、绿色色的LEED。然然后，将将6个LLED的的阳极按按对应关关系分别别接到原原形板上上的数字字I/OO插槽，每每个LEED都由由8位并并行端口口中的一一个二进进制位进进行控制制，再将将LEDD的阴极极通过电电阻接到到数字地地。利用用NI ELVVISmmx DDigiitall Wrriteer数字字

8、输出程程序模拟拟十字路路口LEED灯亮亮情况并找出出各周期期对应的的8位二二进制代代码。（2）软软件设计计：首先先，利用用“Meaasurremeent&Auttomaatioon”（简称称Maxx）软件件进行设设备接口口和物理理通道的的设置。在Max的设备和接口中找出本例所用的数据采集卡，并完成相关设置；在数据邻居中新建物理通道，选择M1-DAQmx任务-Genetrate Signals-Digital Output-Line Output，在Line Output列表中选择相应通道。然后利用LabVIEW软件编写应用程序。程序框图设计采用while、循环结构，For循环结构和条件结构，之

9、后选择“NI ELVISmx Digital Write”函数，通过输入控件来实现红绿灯时间设置和调整利用NII ELLVISS 实验验平台，对交通灯实验平台进行仿真，调试，并将结果显示在LabVIEW的界面上,如图1-1所示：图1-11 设计计实施方方案 共30 页 第 44 页第2章 ELVVIS的的概述本章将介介绍NII ELLVISS自带的的12款款集成仪仪器，这这12款款集成的的虚拟仪仪器可以以进行在在ELVVIS平平台上实实际电路路的参数数测量和和相关之之路的波波形分析析等，如如进行波波形的功功率谱，时时域和频频域的分分心等等等，此外外，还将将介绍如如何进行行NI ELVVIS的的

10、测试和和NI ELVVIS如如何和112款仪仪器链接接起来的的，这是是本章的的重点，还还将要简简单的介介绍下EELVIIS的应应用领域域。2.1 ELVVIS的的简介20033年，美美国国家家仪器公公司提出出一种全全新的设设计、测测试及教教学电路路方法。首首次使用用户可以以从运行行于计算算机上的的标准测测试仪器器完整套套装中受受益，并并能将这这些仪器器与设计计于小型型测试站站，即美美国国家家仪器公公司教学学实验室室虚拟仪仪器套装装(NII ELLVISS)上的的电路直直接连接接。它尺尺寸小、灵灵活性高高的特点点使其成成为模拟拟、数字字电路课课程的热热门选择择，可与与许多固固定仪器器相连接接，成

11、为为课堂中中有效的的演示平平台。NNI EELVIIS III与全全新驱动动软件NNI EELVIISmxx配合使使用更佳佳。它具具有更轻轻的重量量、更好好的控制制布局、更更多的接接口、集集成数据据采集设设备、及及高速UUSB连连接性。也也就是说说，如果果用户的的多台计计算机上上均装有有NI ELVVISmmx软件件，就可可以在用用户的办办公室电电脑、家家庭电脑脑、教室室中的笔笔记本，甚甚至朋友友的电脑脑上使用用NI ELVVIS II。NI教学学实验室室虚拟仪仪器套件件（NII ELLVISS）是动动手设计计与原型型设计平平台，它它集成了了最常用用的122个仪器器包括示示波器、数数字万用用表

12、、函函数发生生器、波波特图分分析仪等等等，将将它们集集成在适适合于硬硬件实验验室或课课堂的使使用中。1100 MS/s的示示波器选选项可以以用于NNI EELVIIS III+中中。 基基于NII LaabVIIEW图图形化系系统设计计软件，带带有USSB即插插即用功功能的NNI EELVIIS提供供了虚拟拟仪器的的灵活性性，并且且允许进进行快速速简单的的测量采采集与显显示。该该硬件平平台适用用于一年年级直至至四年级级的课程程，帮助助教师教教授不同同的课程程概念，包包括测量量与仪器器、模拟拟与数字字电路、控控制与机机电一体体化、电电信与嵌嵌入式理理论等。NI ELVIS是NI电子学教育平台的集

13、成配件，它将NIELVIS的原理图与SPICE仿真环境结合在一起。学生可以将在教科书中学习的概念应用到LabVIEW中，从而通过对电路行为和交互式电路建模进行学习。他们在LabVIEW环境中可以使用NI ELVIS仪器，通过鼠标点击，将仿真与实际测量结果进行比较，不仅如此，在LabVIEW和LabVIEW SignalExpress中还能够完成更为复杂的分析。教育工作作者可以以使用NNI教学学实验室室虚拟仪仪器套件件系统（NNI EELVIIS），来进进行电路路设计、仪仪器、控控制、电电信和嵌嵌入式/单片机机课程的的理论中中的教学学。最新新推出的的NI ELVVIS II+现在具具有1000M

14、SS/s的的示波器器，使得得诸如对对更用来来开发高高频率的的元器件件的分析析、描述述电路的的特点、分分析上升升时间等等测试都都会变得得从未如如此前所所未有的的轻松。使用NI-ELVIS驱动程序，学生们可以通过NI-ELVISmx仪器启动器访问12种仪器套件。这些虚拟仪器带有软面板，能够提供交互式的接口对仪器进行配置。 NI ELVIS虚拟仪器是开源的，可以在LabVIEW中进行定制。在安装驱动程序之后，学生们可以使用LabVIEWExpress VI和LabVIEW SignalExpress的步骤对设备进行编程。这为各个仪器提供了通过鼠标点击进行配置的功能，因此他们能够在LabVIEW中对采

15、集到的数据完成自定义以及更为复杂的分析。熟悉DAQmx API的用户可以使用NI-DAQmx在NI ELVIS上对通用模拟输入、模拟输出和定时功能进行编程。图2-11为ELLVISS实验平平台的总总体结构构，主要要由ELLVISS实验台台和原型型设计面面板两部部分构成成，如图图2-11所示： 图 2-1ELVVIS仪仪器套件件的组成成2.1.1 112款集集成仪器器NI EELVIIS包括括12款款最常用用的仪器器组合，在在一个平平台中包包括了示示波器、数数字万用用表、函函数发生生器、可可调数字字电源、动动态信号号分析器器、波特特分析器器、2线线/3线线电流-电压分分析器、任任意波形形发生器器

16、、数字字读写及及阻抗分分析器。示波器是电子测试中最基础也是最重要的仪器。可分为模拟示波器和数字示波器。模拟示波器采用的是模拟电路（示波管，其基础是电子枪）电子枪向屏幕发射电子，发射的电子经聚焦形成电子束，并打到屏幕上，屏幕的内表面涂有荧光物质，这样电子束打中的点就会发出光来,如图2-2所示：图 2-2 示示波器数字多用用表就是是在电气气测量中中要用到到的电子子仪器。它它可以有有很多特特殊功能能，但主主要功能能就是对对电压、电电阻和电电流进行行测量，如如图2-3所示示：图 2-3 数数字多用用表ELVIIS III工作作台侧面面有三个个万用表表用Baananna插孔孔，这是是带隔离离的专用用万用

17、表表，其中中测电压压、电阻阻、二极极管和通通断测量量连到VV和COOM;测测电流连连到A和和COMM，测电电容和电电感，则则需连接接到原型型板上的的阻抗分分析端DDUT+和DUUT-。上上述连接接方法可可参考DDMM Lauunchher的的提示， 原型板板上有多多种电阻阻、电容容、电感感等器件件搭建的的电路，方方便演示示数字万万用表的的基本功功能；阻阻抗分析析仪通过过改变频频率可以以清楚地地看到电电路的阻阻抗变化化，实部部和虚部部与频率率的关系系。也可可以利用用频率的的改变来来大体测测量RLLC串联联电路的的谐振频频率，即即当复合合阻抗的的虚部接接近零时时所对应应的频率率，如图图2-44所示

18、：图2-44阻抗分分析仪函数发生生器是一一种多波波形的信信号源。它它可以产产生正弦弦波、方方波、三三角波、锯锯齿波，甚甚至任意意波形。有有的函数数发生器器还具有有调制的的功能，可可以进行行调幅、调调频、调调相、脉脉宽调制制和VCCO控制制；如图图2-55所示：图2-55函数发发生器波特分析析器的作作用是在在研究放放大电路路的频率率响应时时，由于于信号的的频率范范围很宽宽（从几几赫到几几百兆赫赫以上），放放大电路路的放大大倍数也也很大（可可达百万万倍），为为压缩坐坐标，扩扩大视野野，在画画频率特特性曲线线时，频频率坐标标采用对对数刻度度，而幅幅值（以以dB为为单位）或或相角采采用线性性刻度。在在

19、这种半半对数坐坐标中画画出的幅幅频特性性和相频频曲线称称为对数数频率特特性或波波特图，如如图2-6所示示：图2-66波特分分析器这是122种仪器器其中一一些大家家较为熟熟知的功功能，除除此之外外，其余余各种仪仪器有其其对应的的功能。这种紧凑但功能强大的仪器可以为实验室节省成本，包括减小实验室空间及降低维护成本。此外，NI ELVIS仪器均由LabVIEW图形化系统设计语言设计，教学时可以对器件进行自定义以满足特殊需求。若想打开这12种集成仪器，只需安装ELVIS的驱动，NI ELVISmax即可，然后启用程序，选择相关的仪器，再对这些仪器进行相关的配置。2.1.2NII ELLVISS 的基基

20、础NI EELVIIS 的的基础是是行业领领先的图图形化系系统设计计环境NNI LLabVVIEWW。LaabVIIEW采采用图形形化模块块和数据据流的方方法编程程，允许许用户自自定制并并进行灵灵活的测测量。举举例来说说，NII ELLVISS 可以以在LaabVIIEW环环境内被被调用，因因为他们们都是开开源的虚虚拟仪器器。教学学者可以以利用这这一点创创建自定定义仪器器，还能能通过LLabVVIEWW强大的的编程功功能来对对整个系系统进行行原理设设计、原原型开发发和最终终发布。2.2 NI ELVVIS 硬件结结构及其其工作原原理2.2.1 NNI EELVIIS原型型实验板板NI EELV

21、IIS原型型实验板板又称原原型设计计面板，连连接在平平台工作作站上，为为用户提提供了一一个组建建电路的的平台利利用NII ELLVISS平台工工作站可可以交替替使用多多块原型型实验板板。如图图2-77ELVVIS原原型实验验板所示示：图 2-7NII ELLVISS 原型型实验板板2.2.2 EELVIIS平台台工作站站（1）系系统电源源灯LEED（Sysstemm Poowerr）：指指示是否否已给NNI EELVIIS供电电；（2）原原型实验验板电源源开关（Prototyping Board Power）：控制原型实验板的电源通断；（3）通通信开关关（Coommuun IIcattionn

22、s）：禁用NNI EELVIIS软件件控制请请求。这这种设置置下可以以直接访访问DAAQ设备备的DIIO线。（4）可可调电源源控制（VVariiablle PPoweer SSupppliees）：可以通通过平台台工作站站上的硬硬件（手手动模式式）或NNI EELVIIS或NNI EELVIIS-VVariiablle PPoweer SSupppliees SSFP（软软件模式式）中的的控制来来控制可可调电源源。当可可调电源源处于手手动模式式时，用用户只能能使用以以下部分分说明的的控制方方式，电源“”控制制 手动开开关：控控制负极极性电源源是处于于手动还还是软件件控制模模式； 电压调调节旋钮

23、钮：控制制负电源源的输出出。负电电源的输输出范围围是-11200V。 电源“+”控制 手动开开关：控控制正极极性电源源是处于于手动还还是软件件控制模模式； 电压调调节旋钮钮：控制制正电源源的输出出。负电电源的输输出范围围是0+122V。（5）函函数发生生器控制制（Fuuncttionn Geenerratoor）：可以通通过平台台工作站站上的硬硬件控制制（手动动模式）或或NI ELVVIS-FGEEN SSFP上上的控制制（软件件模式）来来控制函函数发生生器。当当函数发发生器处处于手动动模式时时，只能能使用在在以下说说明的控控制方式式： 手动开开关（MMANUUAL）：控制函函数发生生器是处处

24、于手动动还是软软件控制制模式； 函数选选择器：选择产产生哪一一种波形形。NII ELLVISS可以生生成正弦弦波、方方波或三三角波； 幅值旋旋钮（CCoarrse Reqquenncy）：调节所所产生的的波形振振幅； 频率粗粗调旋钮钮（Ammpliitudde）：设定函函数发生生器所能能产生的的频率范范围； 频率微微调旋钮钮（Frrequuenccy）：调节函函数发生生器的输输出频率率。（6）DDMM连连接器（DDMM）：如果把把不同信信号同时时连到原原型实验验板上的的DMMM端子和和控制面面板上的的DMMM连接器器上，就就会造成成短路，可可能损坏坏原型实实验板上上的电路路。 电流香香蕉型插插

25、孔（CCurrrentt）： HI：测量除除了电压压、还有有电流、电电阻时的的正输入入； LO：测量除除了电压压、还有有电流、电电阻时的的负输入入； 电压香香蕉型插插孔（VVolttagee）： HI：测量电电压的正正输入； LO：测量电电压的负负输入。（7）示示波器（SScoppe）连连接器：如果把把不同信信号同时时连到原原型实验验板上的的示波器器端子和和控制面面板上的的示波器器连接器器上，就就会造成成短路，可可能损坏坏原型实实验板上上的电路路。 CH A BBNC连连接器：示波器器的通道道A的输输入端；CH B BBNC连连接器：示波器器的通道道B的输输入端； 触发发器BNNC连接接器（T

26、Trigggerr）：示示波器的的触发器器的输入入端。2.2.3NI ELVVIS 硬件的的组装以以及DAAQ硬件件按照下面面的步骤骤进行EELVIIS的硬硬件组装装。（1）首首先，在在进行EELVIIS连线线之前，确确保ELLVISS工作平平台上的的电源开开关是关关闭的，以以确保在在断电的的情况下下，进行行导线的的连接。（2）用用USBB连接线线把计算算机和EELVIIS工作作台链接接起来。（3）把把ELVVIS工工作台上上的电源源插口，用用适配器器连上，并并把适配配器的另另一端插插入到插插排上，以以实现对对ELVVIS工工作台的的供电。（4）把把工作台台原型版版上的电电源开关关打开，33个

27、DCC/ACC的LEED指示示灯将会会点亮。EELVIIS的工工作平台台的界面面如下图图所示： 图2-8ELLVISS的工作作平台NI EELVIIS可与与Nattionnal Insstruumennts E/MM系列的的DAQQ设备结结合使用用，这些些DAQQ设备内内含性能能较好的的多功能能模拟、数数字和定定时I/O单元元，可以以和PCCI总线线或PXXI总线线计算机机相连DDAQ设设备支持持的功能能包括AAI，AAO，DDIO和和定时II/O（DDIO）。 为了了使用NNI EELVIIS，连连接到NNI EELVIIS硬件件上的计计算机中中的DAAQ设备备必须满满足以下下最低要要求：

28、（1）116个AI通道道，最低低采样率率2000kS/s；（2）22个AO通道道；（3）88个DIOO线；（4）22个计数数器/定时器器；使用适当当的电缆缆时，NNI EELVIIS也支支持644个AII通道的的DAQQ设备，NNI EELVIIS不支支持只有有DIOO的设备备或使用用USBB的NII DAAQPaad-6602EE。旁路模式式下使用用DAQQ硬件时时，NII ELLVISS通过DDAQ设设备的88条DIIO总线线与计算算机通信信，通信信开关控控制I/O（DDIO）到到NI ELVVIS的的路由。正正常操作作时，开开关处于于正常模模式，DDIO总总线连到到NI ELVVIS硬硬

29、件上，允允许使用用软件对对其进行行控制。当当通信开开关设置置为旁路路模式时时，开关关旁边的的LEDD灯点亮亮。 NI ELVVIS允允许旁路路模式通通信VII（Ennablle CCommmuniicattionns BBypaass VI）在在开关置置于旁路路模式时时生效，在在用户拨拨动开关关并运行行VI后后，DIIO总线线连到原原型实验验板上的的DI总总线上。 当处处于旁路路模式时时，通过过手动控控制，硬硬件函数数发生器器和可调调电源仍仍然可用用，计数数器/定定时器、AAI、AAO和DDAQ设设备也可可用；当当通信开开关处于于旁路模模式时，NNI EELVIIS SSFP仪仪器会通通知用户

30、户；当通通信开关关拨到旁旁路模式式时，不不可用的的SFPP控制将将变灰。2.2.4NI ELVVIS 硬件测测试NI EELVIISmxx软件在在ELVVIS前前面板上上包括一一系列的的软件仪仪器，这这些仪器器不仅能能够在EELVIISmxx中表示示LabbVIEEW中的的相关程程序，也也能把EELVIISmxx中的相相关仪器器融入到到LabbVIEEW这一一仿真软软件当中中。为了了测试NNI EELVIIS硬件件参数进进行合适适的配置置，按照照下列步步骤完成成测试。（1）在在工作台台的左面面有FGGEN和和SCOOPE CH00接口，用用BNCC连接线线连接起起来。（2）在在原型版版上用导导

31、线把FFGENN连接到到AI00+上，AAIGNND连接接到AII0-上上。（3）在在程序栏栏启动NNI EELVIISmxx Innstrrumeent Lauunchher来来启动NNI EELVIISmxx。（4）选选择（FFGENN）信号号发生器器。（5）点点击RUUN按钮钮开始发发生信号号，在NNI EELVIISmxx仪器的的面板上上选择SScoppe，点点击运行行按钮，运运行示波波器，我我们会看看到示波波器上显显示的是是一个1100HHz的正正弦波。（6）在在信号发发生器(FGEEN)上上的仪表表盘上，把把信号的的路径从从FGEEN BBNC调调整为PProttotyypinng

32、 BBoarrd。在在示波器器上的仪仪表盘上上把Soourcce上的的CH00改为AAI0，我我们在示示波器上上会看到到一个1100HHz的正正弦波，EELVIIS硬件件设备测测试结束束。2.2.5 配置置NI ELVVIS软软件用户在使使用NII ELLVISS之前，必必须通过过选择连连到NII ELLVISS平台工工作站的的DAQQ设备来来配置NNI EELVIIS软件件。配置置NI ELVVIS软软件，需需完成以以下步骤骤： （1）确确保DAAQ设备备安装恰恰当，平平台工作作站电源源打开，DDAQ-MAXX中已经经配置好好DAQQ设备号号。（2）选选择SttarttProograamsN

33、attionnal InsstruumenntsNI ELVVIS22.0NI ELVVIS，打打开NII ELLVISS仪器启启动器。 （3）CConffiguure（单单击配置置）按钮钮打开硬硬件配置置对话框框。注意意：如果果有错误误产生，那那么仅有有Connfigguree按钮可可用。 （4）从从DAQQ设备控控制中选选择连到到NI ELVVIS硬硬件上的的DAQQ设备，如如果在计计算机内内只检测测到一台台DAQQ设备，那那么就默默认选择择该设备备。 （5）单单击窗口口通信部部分中的的Cheeck（检检查）按按钮来检检验与NNI EELVIIS平台台工作站站的通信信。 （6）如如果配置置

34、操作成成功，状状态窗口口中会出出现一条条信息，指指示NII ELLVISS平台工工作站是是否已经经正常找找到与配配置；如如果尝试试失败，会会出现一一条错误误信息，状状态窗口口中的这这条消息息会指示示“配置尝尝试已失失败”。（7）如如果计算算机通过过选定的的DAQQ设备初初始化NNI EELVIIS硬件件，那么么NI ELVVIS配配置好后后，用户户就可以以开始使使用NII ELLVISS了；如如果配置置尝试失失败，按按错误对对话框中中给出的的建议操操作或返返回DAAQ设备备的控制制并选择择另外一一台设备备。2.3 ELVVIS应应用与发发展2.3.1NII ELLVISS的USSB接口口带US

35、BB接口的的NIELVVIS是是基于LLabVVIEWW图形化化开发环环境，集集成了理理论仿仿真与低低成本、动动手上机机的设计计原型型平台构构成。带带USBB接口的的NIELVVIS平平台，主要包包含三部部分。(1)UUSB数数据采集集卡NNIEELVIIS全新新的USSB即插插即用连连接性简简化了实实验室的的搭建和和维护。使使用者利利用个人人电脑即即可对其其应用进进行测试试和原型型设计，并并通过UUSBM系列列数据采采集设备备来完成成数据采采集任务务。(2)工工作台和和面包板板用户可可自定义义工作台台，其控控制面板板有示波波器、数数字万用用表、可可变电源源等基本本仪器，通通过连接接器可将将其

36、显示示在ELLVISS软面板板。原型型实验面面包板与与工作台台相连，可可在此上上搭建电电子电路路，允许许实验中中连接输输入输出出信号，特特别适合合教学实实验和电电路设计计及测试试。在原原型面包包板上给给出了EELVIIS所有有的信号号终端，它它们分列列在电路路面包板板两旁，并并通过电电缆连接接至USSB数据据采集卡卡。(3)安安装在计计算机上上的软面面板仪器器计算机机平台安安装有虚虚拟仪器器软件开开发丁具具LabbVIEEW，EELVIIS加载载了在LLabVVIEWW中创建建的仪器器及仪器器的源代代码。每每一种仪仪器都配配备有用用于点击击式配置置的ExxpreessVI，可可通过修修改Laa

37、bVIIEW代代码修改改功能。这这些软面面板仪器器都是实实验中典典型的和和必需的的通用电电子仪器器及虚拟拟仪器，主主要包括括示波器器、函数数发生器器、数字字万用表表、任意意的波形形发生器器等。 2.3.2ELLVISS平台在在高校教教学中的的创新应应用最新的NNIEELVIIS(简称EELVIIS)教学设设计和建建模平台台是基于于LabbVIEEW图形形化系统统设计软软件用用于电路路设计概概念、仪仪器、控控制、电电信和MMCU等等的理论论和实践践教学，对对传统教教学有相相当的创创新性。(1)电子教教学应用用ELVIIS是电电子教学学平台的的重要组组件，它它包含有有Mulltissim及及Lab

38、bVIEEW，可可利用理理论联系系实践的的方式辅辅助电电路设计计等概概念课程程的教学学。师生生可通过过Mulltissim软软件对电电路设计计的理论论概念进进行仿真真，采用用ELVVIS对对真实电电路建模模，最后后通过LLabVVIEWW及IJJabVVIEWWSiignaalEExprresss来比较较仿真与与测量结结果。(2)远程教教育应用用ELVIIS及LLabVVIEWW已成功功地用于于远程教教育平台台的设立立。LaabVIIEW中中的远程程面板能能让教育育者在线线生成虚虚拟仪器器，并通通过因特特网提供供给世界界各地的的学生，使使其轻松松地在远远程教学学中获取取概念，演演示试验验。(3

39、) 集成仪仪器应用用NIELVVIS的的12款款最常用用仪器组组合。该该集成仪仪器具有有功能强强大的仪仪器库，能能为实验验室节省省空间和和降低成成本。此此外，EELVIIS仪器器均由LLabVVIEWW设计，教教学时可可快速地地重新定定义器件件，以满满足各种种特殊需需要。(4) 控制设设计概念念的教学学应用Quannserr是学术术界控制制设计培培训系统统的领导导者，EELVIIS特有有由Quuansser创创建的插插件板，能能够用于于控制设设计概念念的教学学。Quuansser为为ELVVIS提提供了QQNETT直流马马达、QQNETT温度训训练系统统及QNNET倒倒立摆等等最新的的插件板板

40、。有了了这些虚虚拟仪器器和课程程，教师师就能采采用ELLVISS及Ouuansser进进行控制制设计的的基础教教学，可可以通过过真实的的试验来来教授诸诸如PIID、根根轨迹等等控制概概念。(5) 电信概概念的教教学应用用EmonnaIInsttrummentts公司司的DAATExx电信训训练仪是是一款EELVIIS插件件模块。在在DATTEx中中，学生生可以用用跳线连连接电路路功能模模块，从从而创建建现实的的通信系系统硬件件。DAATExx软件包包括超过过20种种用于实实现基本本电路功功能的电电路模块块，可以以与ELLVISSI0连接接。学生生还可在在LabbVIEEW及EELVIIS平台台

41、上输出出信号和和测量结结果，从从而了解解电路系系统特征征。DAATExx套装包包含预制制教程，让让学生通通过亲手手实践的的方式学学习模拟拟、数字字通信概概念包包括AMM，FMM，DSSB，SSSB，PPAM，PPCM，TTDM，AASK，FFSK，QQPSKK，QAAM及噪噪声生成成等。(6) MCUU嵌入入式教学学应用教师能够够利用EELVIIS内的的FreeesccaleeMCCU插件件板来进进行MCCU系统统设计及及测试教教学。插插件板包包括HCCS088系列MMCU，HHCSll2HHCSll2xDSPP，Cooldffiree处理器器及RFF收发器器等。套套件还包包括Frreessc

42、alleCCodeewarrrioor软件件，用于于MCUU编程。由由于插件件板适用用于ELLVISS，教师师可通过过12款款集成仪仪器测试试诸如工工作电压压等参数数，并测测量各个个变量，从从而体验验行业中中完整的的设计、建建模及部部署流程程。4ELVVIS平平台在高高校教学学中的应应用前景景。由于ELLVISS是一个个基于LLabVVIEWW的设备备，它能能提供完完整的数数据采集集与原型型设计功功能。因因此无论论是基础础教育课课程，还还是专业业性强的的高级课课程，都都能成为为将虚拟拟仪器融融于高校校教育中中的理想想选择，不不仅可以以帮助学学生轻松松地自制制电路与与接口，而而且因为为使用了了可

43、拆卸卸的原型型实验面面板，可可让学生生根据需需要设计计自己的的检测系系统、电电子电路路、信号号调理及及小型的的电子机机械设备备控制等等。由于ELLVISS平台集集合了112种不不同的集集成仪器器，所以以在降低低实验室室设备成成本的同同时，还还可帮助助学生在在上机操操作过程程中巩固固理论知知识，不不仅能完完成绝大大多数弱弱电方面面的实验验，在强强电实验验的弱电电方面也也能起到到一定的的作用。在在ELVVIS平平台上完完成实验验，能使使学生全全面了解解整个实实验过程程，而且且可根据据学生的的兴趣创创造性地地添加更更多新的的功能，灵灵活应用用所学的的知识。目目前，NNI公司司提供的的套件包包括测量量

44、、电路路、MCCU概念念等。高高校教师师可根据据课程要要求，选选择最适适合的套套件，实实现对EELVIIS的定定制。由由此可见见，ELLVISS平台以以其强大大的功能能必将广广泛用于于高校的的教学领领域。2.3.3 EELVIIS实验验平台的的发展随着全球球产业信信息化，计计算机技技术的重重要性日日益凸显显，逐渐渐成为了了现代化化技术的的主导者者与风向向标。在在计算机机技术不不断革新新与发展展的带动动下，各各行各业业的技术术也随之之受到影影响，加加快了更更新的步步伐。基基于计算算机技术术的虚拟拟仪器系系统技术术自其惊惊鸿出世世以来，便便以其不不可抗拒拒之力在在测控领领域掀起起了一场场革新的的风

45、暴。这这场虚拟拟仪器技技术的风风暴已经经成功席席卷欧美美，在欧欧美的测测控行业业虚拟仪仪器技术术日趋成成熟，大大规模取取代传统统仪器，占占据了行行业主导导地位。与与此同时时这场让让人耳目目一新的的风暴并并未就此此止步，它它带着其其全新概概念与技技术正向向亚洲袭袭来，给给传统的的教学与与科学研研究带来来了翻天天覆地的的变化。NI ELVIS 设计与原型平台，作为一款简单、集成的系统，它可以将理论与实际应用相联系，这对于实验室和院校教学来说是理想的选择。第3章 LabbVIEEW 软软件的使使用及交交通信号号灯的设设计及仿仿真3.1 LabbVIEEW简介介虚拟仪器器（Virttuall Inst

46、trummentt）是基基于计算算机的仪仪器。计计算机和和仪器的的密切结结合是目目前仪器器发展的的一个重重要方向向。粗略略地说这这种结合合有两种种方式，一一种是将将计算机机装入仪仪器，其其典型的的例子就就是所谓谓智能化化的仪器器。随着着计算机机功能的的日益强强大以及及其体积积的日趋趋缩小，这这类仪器器功能也也越来越越强大，目目前已经经出现含含嵌入式式系统的的仪器。另另一种方方式是将将仪器装装入计算算机。以以通用的的计算机机硬件及及操作系系统为依依托，实实现各种种仪器功功能。虚虚拟仪器器主要是是指这种种方式。虚虚拟仪器器实际上上是一个个按照仪仪器需求求组织的的数据采采集系统统。虚拟拟仪器的的研究中中涉及的的基础理理论主要要有计算算机数据据采集和和数字信信号处理理。目前前在这一一领域内内，使用用较为广广泛的计计算机语语言是美美国NII公司的的 LaabVIIEW。LabVVIEWW（Laaborratoory Virrtuaal IInsttrummentt Ennginneerringg Woorkbbencch）是是一种用用图标代