虛擬儀器技術(shù)在電子與通信專業(yè)教學(xué)的應(yīng)用論文

1、文檔編碼 : CU9A9L7I1R10 HQ10J10V6P5N9 ZX5E10M6S7K8虛擬儀器技術(shù)在電子與通信專業(yè)教學(xué)的應(yīng)用論文虛擬儀器技術(shù)在電子與通信專業(yè)教學(xué)的應(yīng)用論文摘要：虛擬儀器技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于測量與把握領(lǐng)域的工程應(yīng) 用之中；同時,該項技術(shù)也可以作為一種有效的教學(xué)工具來提高電 子與通信類專業(yè)教學(xué)質(zhì)量,激發(fā)同學(xué)的創(chuàng)新精神,提高動手才能和 工程體會,加深他們對于所學(xué)課程的懂得；本文介紹了虛擬儀器技 術(shù)對于金陵科技學(xué)院電子與通信類專業(yè)教學(xué)的作用與意義；關(guān)鍵詞：虛擬儀器；電子；通信一、虛擬儀器技術(shù)簡介虛擬儀器（ VirtualInstruments,簡稱 VI ）的概念,最早是由美國國家

2、儀器公司（ NationalInstrumentsCorp. 簡稱 NI）于 1986 年提出來的,其基本原理是以運算機為硬件平臺,使原先需要硬件 實現(xiàn)的各種儀器功能盡可能地軟件化,利用高效靈敏的軟件把握高 性能的硬件來完成各種測試、測量和自動化的應(yīng)用,以便最大限度 地降低系統(tǒng)成本,增強系統(tǒng)功能與靈敏性；用形象語言來概括虛擬儀器的原理,即“ 軟件就是儀器”1 ；虛擬儀器在組成和轉(zhuǎn)變儀器的功能和技術(shù)性能方面具有靈敏性與經(jīng)濟性,因而特別適應(yīng)于當(dāng)代科學(xué)技術(shù)快速進(jìn)展和科學(xué)爭論不斷深化所提出的更高更新的測量課 題和測量需求；（一）虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于電子與通信類專業(yè)的背景電子與通信類專業(yè)在金陵科技學(xué)院工程

3、類專業(yè)中占有重要的位置,對我校應(yīng)用型本科專業(yè)的建設(shè)具有示范作用；然而,在這兩個工程 類專業(yè)的教學(xué)中長期存在一些問題,具體表現(xiàn)為：1. 重視理論學(xué)問的學(xué)習(xí),輕視動手才能和實踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng),同學(xué)動手才能差,工程 實踐體會明顯不足,而這些問題又反過來弱化同學(xué)對于理論學(xué)問的懂得,最終導(dǎo)致同學(xué)對所學(xué)專業(yè)缺乏愛好與信心2 ；2. 從未或很少將真實的物理信號引入課堂教學(xué)中,導(dǎo)致教學(xué)過程理論脫離實際,同學(xué)對于本專業(yè)的理論學(xué)問和應(yīng)用場景缺乏真實的、直觀的熟識；3.理論學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)與實踐實習(xí)環(huán)節(jié)相脫離,實踐實習(xí)環(huán)節(jié)往往支配在理 論學(xué)習(xí)終止之后,間隔時間較長,同學(xué)無法準(zhǔn)時對所學(xué)學(xué)問進(jìn)行鞏固與提高,導(dǎo)致實踐實習(xí)環(huán)節(jié)成效不理

4、想3 ；本文將介紹虛擬儀器技術(shù)在電子與通信類專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用,幫忙同學(xué)將理論學(xué)習(xí)、工 程實踐和創(chuàng)新才能結(jié)合起來,提高同學(xué)在工程實踐中獵取學(xué)問的能 力、綜合分析的才能、解決問題的才能和實踐創(chuàng)新的才能,從而突 出我校應(yīng)用型本科教學(xué)的特點；（二）虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于電子與通信類專業(yè)教學(xué)中的指導(dǎo)思想電子與通信類專業(yè)的特點是工程實踐性強,對同學(xué)的動手才能和 動手意愿要求較高；這一特點就準(zhǔn)備了實踐對于專業(yè)學(xué)習(xí)至關(guān)重要 的作用 4 ；所以,虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于電子與通信類專業(yè)的教學(xué)也 主要表達(dá)在對于工程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的意義,其指導(dǎo)思想如下：1. 在 工程導(dǎo)論環(huán)節(jié),對于剛?cè)雽W(xué)的大一新生,讓他們接觸各種基于虛擬 儀器

5、技術(shù)的綜合電子系統(tǒng),如基礎(chǔ)機器人系統(tǒng),傳感器與驅(qū)動器器 系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)等,介紹其中的軟硬件學(xué)問和技術(shù),增加同學(xué)對于所學(xué)專業(yè)的愛好和信心；2. 在專業(yè)課的理論學(xué)習(xí)環(huán)節(jié),老師努力將真實的物理信號引入課堂,如傳感器信號、調(diào)理信號、AD/DA 信號,模擬通信信號、數(shù)字通信信號、調(diào)制域信號等；真實信號的 引入可以增加同學(xué)理論聯(lián)系實際的才能,提高其自主學(xué)習(xí)的愛好和動力； 3. 發(fā)揮虛擬儀器作為“ 口袋試驗室” 的作用,鼓勵同學(xué)將真 實的信號帶回宿舍；宿舍是同學(xué)課余活動主要的場所,假猶如學(xué)能 將宿舍時間有效地利用起來進(jìn)行專業(yè)實踐和創(chuàng)新,無疑將對提高學(xué) 生專業(yè)才能產(chǎn)生極大的幫忙；（三）虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)

6、案例我們將介紹幾個在教學(xué)中使用虛擬儀器進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新的案例,來闡述使用虛擬儀器技術(shù)的特點；1. 共基極放大電路的教學(xué)；共基極電路是一類重要的基本放大電路,如何讓同學(xué)把握電路特點并運算 電路參數(shù),如發(fā)射極電流、集電極電流、電壓增益、輸入 / 輸出電阻 等,始終是教學(xué)中的重點；我們在教學(xué)中是接受基于虛擬儀器技術(shù)的仿真結(jié)果和真實電路結(jié)果相比較的方法；電路仿真接受NIMultisim ,該軟件主要是為工程師供應(yīng)先進(jìn)的電路分析和設(shè)計能力；圖 1 為共基極放大電路在 Multisim 中的仿真；可以使用Multisim 供應(yīng)的萬用表測量仿真結(jié)果中的電壓和電流；并可以很方便的在軟件中修改電路參數(shù)進(jìn)行重復(fù)試驗,

7、得出不同工作狀態(tài)下電路的參數(shù)；不同于傳統(tǒng)的電路仿真,我們在 NIElvis 面包板上搭建上圖所示的電路原理圖,如圖 2；利用 NIElvis 自帶的數(shù)字萬用表DMM對電路參數(shù)進(jìn)行測量,對于溝通信號,可使用 Elvis 自帶的示波器對波形進(jìn)行測量；將 NIElvis 的 測量結(jié)果和軟件仿真結(jié)果進(jìn)行比較,可以加深同學(xué)對于電路基本特點和參數(shù)的熟識；同時,NIElvis 設(shè)備可以很便利的在課堂教學(xué)中進(jìn)行演示,可以起到很好的教學(xué)成效； 2. 無線通信系統(tǒng)教學(xué)；射頻和無線通信課程的教學(xué)長期以來都基于數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)和仿真來進(jìn)行的,同學(xué)在課堂上很少能接觸到真實的通信信號,并且教學(xué)的過程中也是分模塊進(jìn)行教學(xué),同

8、學(xué)幾乎沒有設(shè)計整條通信鏈路的機會；在教學(xué)中,我們接受NIUni-versalsoftwareradioperiphera（lUSRP）和 Labview 就可以很好的克服上述問題；利用 USRP和 Labview,同學(xué)可以很輕松的進(jìn)行諸如信道編碼、信號調(diào)制、隨機碼元產(chǎn)生、信號均衡等現(xiàn)代通信技術(shù)；最終同學(xué)可以完成從發(fā)射機到接收機中間完整的通信鏈路,這在傳統(tǒng)的射頻和無線通信課程中是很難完成的；利用 USRP,可以很輕易地在課堂上演示一個完整的數(shù)字通信系統(tǒng),同學(xué)能夠觀看一個數(shù)字調(diào)制域信號,能夠觀看真實的850MHzGSM 信號上行鏈路,可以分析真實信號的頻譜；甚至可以組建一個 FM廣播信號發(fā)射和接收 臺,見圖 3；二、結(jié)語虛擬儀器技術(shù)結(jié)合統(tǒng)一的軟件平臺加上模塊化的硬件平臺,使理 論學(xué)習(xí)和實踐操作才能得以有效結(jié)合,使同學(xué)能夠?qū)崿F(xiàn)自行設(shè)計實 驗及實際動手操作,加深其對理論專業(yè)學(xué)問的懂得,促進(jìn)其對現(xiàn)場專業(yè)學(xué)問的明白,增強其對專業(yè)學(xué)問的感性熟識,同時提高其實際 動手操作才能,培養(yǎng)其創(chuàng)新才能；參考文獻(xiàn)：1 朱巖,余愚 . 虛擬儀器技術(shù)爭論現(xiàn)狀與展望J.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備 .2022 ,（6）：12-142 朱敏,張際平,潘侃凱 . 虛擬儀器技術(shù)及其