《虚拟仪器》教学大纲（本科）.docx

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1、虚拟仪器教学大纲课程英文名Virtual Instruments课程代码02M0027学分2总学时32理论学时16实验/实践学时16课程类别学科基础课课程性质任选先修课程C语言程序设计，高等数学，大学物 理，电路与模拟电子技术，大学计算 机应用基础适用专业测控技术与仪器测控技术与仪器（卓越）开课学院计量测试工程学院执笔人沈审定人制定时间2020年11月注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标（-）课程地位虚拟仪器是测控仪器发展的新形式。虚拟仪器的实现原理是结合计算机的通用资源、通用硬 件模块，利用软件实现传统仪器的功能，包括测量结果显

2、示、仪器控制和数据存储分析等功能。 虚拟仪器的核心思想是“软件即仪器”。通过本课程的学习，使学生掌握虚拟仪器的基本概念、 组成，了解虚拟仪器的发展方向。课程的重点是实现虚拟仪器设计的开发软件学习，主要讲述目 前比较流行的虚拟仪器软件开发环境LabVIEW的编程方法。课程采用理论学习和上机实验 两种形式，使学生掌握图形化编程思想、LabVIEW的编程和调试方法、虚拟仪器软件设计的基 本思想，初步具备一定的工程设计和应用能力。（二）课程目标通过本课程的学习，使学生掌握虚拟仪器的概念和编程基本思想，初步掌握利用LabVIEW 实现虚拟仪器功能的工程设计和应用能力。并对科技发展背后隐藏的伦理道德进行新

3、的审视，挖 掘出学科课程中所蕴含的思想政治教育资源，做到科技进步与道德教育同频共振。1 .掌握虚拟仪器的发展历史、基本组成。2 .掌握虚拟仪器进行测量和控制所需要的接口总线类别和特点。3 .具备LabVIEW初级编程能力，能够灵活运用各种编辑功能、结构代码、调试功能。4 .具有信号采集和仪器控制的编程经历。5 .能对工程测量和控制进行初步的虚拟仪器设计。二、课程目标达成的途径与方法主要通过课堂教学和上机实践，结合自学和独立程序设计，实现上述教学目标。课堂教学：主要讲解虚拟仪器的基本原理、组成、总线类别等，结合当代测控技术发展趋势， 表明虚拟仪器的发展潜力及在测控专业中的重要应用，提高对虚拟仪器

4、的认识和兴趣。讲解 LabVIEW这一图形化编程语言的图形化和数据流编程思想，结合软件操作和实例演示介绍 LabVIEW编程方法和技巧。课堂教学尽可能引入互动环节，使同学们能更好地融入课堂教学， 提高教学效果。上机实践：是学生重点掌握LabVIEW编程技术的方法和途径，通过多个验证实验，带着编 程任务，利用所学知识完成编程要求，不仅掌握编程方法，更是对编程思想的训练。上机实践注 重教师的指导，充分建立学生和教师之间地沟通，对任何疑问，教师能第一时间做有效的指导。自学：学生对一些编程技巧的训练需要学生自己练习。教师提供案例及代码，学生通过自学 完成知识点的巩固掌握。独立程序设计：对学生的综合设计

5、能力的重要提升，也是对学习效果的考验。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求2.1毕业要求1.2毕业要求3.1毕业要求3.3毕业要求5.2课程目标1L课程目标2L课程目标3M课程目标4M课程目标5H注：1.支撑强度分别填写II、M或L （其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。四、课程主要内容与基本要求第1章虚拟仪器基础了解虚拟仪器的发展历程，掌握虚拟仪器基本概念及特点，掌握LabVIEW编程环境、掌握 LabVIEW的数据流编程思想。第2章程序结构掌握循环结构、条件结构、顺序结构以及公式节点。第3章数据类型掌握LabVIEW的基本数据

6、类型以及数据结构。第4章图形显示控件掌握波形图控件以及XY图形控件的使用方法。第5章字符串和文件I/O掌握字符串控件及字符串函数；了解LabVIEW文件I/O的功能及使用方法，掌握测量数据 的读取和保存功能。第6章数据采集了解数据采集软硬件环境和基本知识，理解简单的模拟信号采样及控制输出。第7章信号分析与处理了解常用信号分析与处理方法，掌握LabVIEW信号分析与处理的实现功能，能设计简单的 滤波器。第8章其他高级应用掌握创建和使用局部变量与全局变量，掌握子VI的创建与调用，了解事件结构、状态机等 进阶应用，理解项目工程的管理与程序优化。五、课程学时安排章节号教学内容学时数学生任务对应课程目

7、标第1章虚拟仪器基础61 .上课案例的练习2 .教材习题的练习课程目标1课程目标2第2章程序结构41 .上课案例的练习2 .教材习题的练习课程目标3第3章数据类型41 .上课案例的练习2 .教材习题的练习3 .电压表、计时器的验证练习课程目标3第4章图形显示控件41 .上课案例的练习2 .教材习题的练习3 .函数发生器的验证练习课程目标3第5章字符串和文件I/O41 .上课案例的练习2 .教材习题的练习课程目标3第6章数据采集21 .上课案例的练习2 .教材习题的练习课程目标2 课程目标4第7章信号分析与处理21 .上课案例的练习2 .教材习题的练习课程目标4第8章其他高级应用6L上课案例的练

8、习2 .教材习题的练习3 .综合设计任务课程目标3课程目标5六、实践环节及基本要求序 号实验项目名称学时基本要求学生任务实验 性质实验 类别1熟悉Lab VIEW的环境2掌握VI程序的创建、 编辑和调试技术，并 熟悉子程序的创建和 调用温度显示程 序设计；子程 序练习；编辑 调试练习验证 性必做2LabVIEW语言结构编程2掌握While循环、For 循环、Case结构、 Sequence结构等函数 的功能和使用，并掌 握移位寄存器的使用各种结构练 习；计数器设计验证 性必做3电压表、计时器的设计2掌握 Chart Graph 的 功能和使用，并注意 两者的区别；结合结 构和数组的功能，设 计

9、一 VI程序，完成数 据的显示和分析电压表/计时 器设计验证 性必做4函数发生器的设计2掌握前面板和程序面 板使用方法，能够通 过用户界面选择产生 正弦波、三角波、锯 齿波、方波等函数波 形函数发生器 设计验证 性必做5字符串与文件I/O2掌握字符串控件及字 符串函数；了解 LabVIEW 文件 I/O 的 功能及使用方法，掌 握数据的读取和保存 功能字符串练习； 数据保存练 习验证 性必做6数据采集及处理2掌握常用信号采集、 分析方法，根据信号 特点设计滤波器信号滤波器 设计验证 性必做7综合设计4综合运用各种程序结 构和控件，设计较为 完整的测控程序温度监测/应 变监测等综 合程序设计验证

10、 性必做注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等。七、考核方式及成绩评定（一）考核方式与评价考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核到课率、课堂回答、上机操作表 现、上机验证实验完成情况等点名表、平时成绩登记 表、实验报告登记表40%期末考核大作业编程思想、编程方法、程 序完成情况、报告撰写情60%考核类别考查成绩登记方式百分制（二）课程目标考核环节与达成标准课程目标教学环节考核环节合格标准课程目标1讲授、实践平时成绩（考勤、上机）A0.6大作业B目标达成度=0.8+0.2x且A。B课程目标2讲授、实践平时成绩（考勤、上机）A0.6大作业BAR

11、目标达成度=0.6 x +0.4 x A。BO课程目标3讲授、实践平时成绩（考勤、上机）A0.6大作业BAR目标达成度=0.6 x +0.4 x A。课程目标4讲授、实践平时成绩（考勤、上机）A0.6大作业BAR目标达成度=0.8xA+0.2xEA。B0课程目标5讲授、实践平时成绩（考勤、上机）A0.6大作业BAR目标达成度=0.5 x +0.5 x A。B0八、推荐教材与主要参考书（一）推荐教材：1 .虚拟仪器设计基础教程，黄松岭，吴静，清华大学出版社，出版2008,第1版（二）主要参考书：LLabVIEW程序设计与应用，杨乐平，李海涛，杨磊，电子工业出版社，2005,第2版2 .现代测试技术及虚拟仪器，曹玲芝，北京航空航天大学出版社，2004,第1版