2011级虚拟仪器课程设计题
（根据名单序号尾数选做题）
1、 设计一个能同时测量3个用电设备电压变化的虚拟仪器。要求该仪器具有数字显
示、图形示波、信号范围选择（可分三档显示电压信号：0.00～200.00mV 、0.00～2.00V 、0.00～20.00V）上下限报警和数据存取（注：对每个信号源至少采集30个数据）等功能。（序号为：x1）
2、 利用簇函数设计一个人员信息表，该表记录了广西大学行健文理学院自动化2011
级学生的个人基本信息（学号、姓名、性别、年龄、身高等），要求：①根据权限能对相关信息进行修改和查阅，并能以报表的形式进行显示；②与外围设备连接，显示打印输出状态（可用一个指示灯来显示）；③记录修改信息的时间、内容及操作人。（序号为：x2）
3、 设计一个基于光电传感器的电机转速测控系统，所开发的虚拟仪器即可以作为测
量仪表，又可以作为信号发生器。要求：①测量、显示、记录与回放小功率步进电机的转速（电机可用0~10V直流稳压电源调节转速，n=10f）；②通过人机界面改变步进电机的转速。（序号为：x3）
4、 开发一个具有测量、显示、数据处理与存取、网络通信等功能的VI，通过NI
PCI-6221板卡与开关式霍尔传感器连接，构建基于TCP/IP协议的步进电机转速远程监测系统。该系统可采用浏览器/服务器的网络结构形式。（序号为：x4）
5、 硅光电池的光照特性测试（光照特性——光电池在不同的照度下，产生不同的光
生电动势）。要求设计一个虚拟仪器，通过I/O板卡输出0~10V电压送至硅光电池的发光二极管电压输入端，经光电转换电路得到相应的电压信号送回虚拟仪器进行显示和记录。虚拟仪器基本功能：①可输出0~10V电压；②用XY图显示光照度—电压的特性曲线；③记录和回放输入、输出数据。（序号为：x5）
6、 金属箔式应变片单臂桥、全桥（直流供电）测量电路性能分析仪的设计与应用。
分析仪的基本功能：①记录两种测量电路在测试点的数据，绘出相应的V（电压）～M（重量）曲线图；②计算和显示两电路的测量灵敏度S=△V/△M（△V为输出电压变化量，△M为重量变化量)、非线性误差￡=△m/yFS *100﹪（△m为输出值与拟合直线的最大偏差，yFS为满量程输出平均值），并用二维数组或簇数组进行显示；③将两种测量桥路的灵敏度和非线性误差进行比较，以对话框的方式给出比较结果，如：“X的灵敏度比Y的大（或小），X的非线性误差比Y的大（或小）”。（序号为：x6）
7、 利用GLQR-4000实验台中的低频振荡器和振动台构建一振动频率、幅值可调的
振动源（频率范围为6～8Hz、幅值变化范围为0～24V），并设计一个双踪虚拟示波器与压电式传感器配套使用，检测该振动源的振动情况。要求所设计的虚拟
仪器具有一般示波器的主要基本功能（如：波形图显示、输入通道选择、扫描速度调整、数据保存与回放等功能）。（序号为：x7）
8、 设计一个K分度号的温度测量仪。假设测量温度范围为0℃~100℃，要求：①绘
制K型热电偶分度表；②每隔0.5秒测采集一次数据（毫伏信号），根据公式E(t,t0)=E（t,t0）+E(t0,0)对所采集的信号进行处理，并用趋势图显示温度的测量值；③当采集过程结束后，可用摄氏温度（℃）和华氏温度（℉）给出温度的最大值、最小值和平均值（ 注：摄氏温度与华氏温度的关系C=5(F-32)/9 ）。（序号为：x8）
9、 构建一个基于虚拟仪器技术的测温系统，所开发的VI与Pt100热电阻配套使用，
其测温范围为0~120℃。VI的基本功能为：①将Pt100热电阻转换电路的电压输出信号根据公式Rt=R3[K(R1+Rw1)Vc-(R4+R1+Rw1)Vo]/[KVcR4+(R4+R1+Rw1)Vo] （式中K=10，R3=5000Ω，R4=5000Ω，R1+Rw1=100Ω，Vc=4V，Vo为测量值） 计算出Rt值，再根据公式Rt=R0(1+At+Bt2)求得被测温度t值（注：
A=3.9684*10-3/℃，B=-5.847*10-7/℃。）；②显示t(℃)～Rt(Ω)和t(℃)～Vo(V)的波形图；③记录和回放输入信号数据。（序号为：x9）
10、 设计一个压力测量仪表，该表具有显示、记录、数据保存和信息回放的功能，
还可对输入信号进行滤波抗干扰的处理。根据压力传感器如下表的标定数据：
若输入任意一个0～18mV之间的电压值时，则显示其相应的压力指示值（要求记录30组数据并保存，数据精度取至小数点后两位）。（序号为：x0） 提交材料：
题目，VI程序，所设计的VI前面板和程序框图的运行效果图（采用抓图方式获取），文字说明。
附件：
一、GLQR- 4000型嵌入式传感器测控平台简介
1．实验系统构成
GLQR-4000型传感器与检测技术实验台（图1）采用的传感器大部分是工业结构，便于学生加强对本知识的理解，并在实验过程中，通过信号的拾取，转换，分析，培养学生作为一个科技工作者具有的基本操作技能与动手能力。
实验系统由主控台、交直流信号源、传感器和实验模块、测试源（振动源、温度源、压力源、转动源）、数据采集与处理软件、嵌入式实验平台和试验桌等七大部分组成。
图1
2．产品组成 （1）主控台：
主控箱部分包括：直流信号源（±15V, ±5V, ±2V, ±4V, ±6V, ±8V, ±10V, 0-24V可调）音频振荡器（1KHz—10KHz可调）低频振荡器（1Hz-30Hz可调）频率、转速、电压、气压显示表、电流表、嵌入式工控一体机（含数据通讯接口RS232 USB）、气压源、计时器温度调节仪（带通信）、虚拟仪表、虚拟仪器、等。光学测量仪表包括光照度仪表、光功率仪表。嵌入式ARM9基于S3C2410芯片的一体机显示屏采用触摸屏式七寸真彩液晶显示并与主控台为一体式。 （2）温度、振动、转速、气压源
温度源：提供常温—200℃，控温精度±0.5℃ 转速源：0—2400转/分，可调 振动源：1Hz—30Hz 气压源：0—20Kpa
（3）传感器：详见下表（共三十种传感器） （4）实验模块部分：详见下表（共十六个模块） （5）传感器实验
（6）实验桌：专用实验桌尺寸为1600×800×750(mm)实验桌为铁质双层亚光密纹
喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板；设有两个大抽屉（带锁），用于放置工具及资料。，实验桌面上预留显示器位置或右边设有放置示波器用的可拆。实验桌要有安放实验模板和计算机主机及键盘的位置。 （7）ARM9实验
（8）工业组态软件与ARM9结合实验：在实际控制中实验
（9）数据采集卡及处理软件：虚拟仪器、频谱分析、失真度仪计算虚拟仪表实验 3．产品技术指标
二、NI PCI-6221数据采集卡
NI PCI-6221是NI公司的M系列多功能数据采集卡，采用的是一个A/D转换器，虽然是多路采集，实际上是分时工作的，所有在多路同时工作时采样率会成倍降低。该板卡的主要性能如下：
◆ 16路模拟信号输入通道，采样率为250kS/s，输入范围为-10V～+10V； ◆ 2路模拟量输出通道，分辨率为16位； ◆ 24路数字I/O，数字触发； ◆ 2个32位定时计数器；
◆ NI-DAQmx测试软件和硬件配置支持； ◆ NI-MCal校准支持；
◆ NIST校准证书和多于70多种的信号调理模块选择。
先将该数据采集卡插入到计算机的PCI总线插槽上，并安装相应的驱动程序。安装完成后在计算机桌面生成Measurement & Automation Explorer图标便可进入数据采集卡的属性配置和性能测试。
图标。双击此
图2 Measurement & Automation Explorer中的目录树
图3 所示为模拟输入（AI）采样的测试界面
三、系统构成原理
利用LabVIEW2010软件编写程序，程序通过PCI-6221数据采集卡AI(模拟输入)，采集温度变送器、压力变送器、液位变送器和流量变送器两端的电压信号。在采集过程中将数据保存到数据库里，实现了历史数据的远程访问。具体框图见图3-14多通道数据采集系统结构图。
图4 多通道数据采集系统硬件结构图
2011级虚拟仪器课程设计题
（根据名单序号尾数选做题）
1、 设计一个能同时测量3个用电设备电压变化的虚拟仪器。要求该仪器具有数字显
示、图形示波、信号范围选择（可分三档显示电压信号：0.00～200.00mV 、0.00～2.00V 、0.00～20.00V）上下限报警和数据存取（注：对每个信号源至少采集30个数据）等功能。（序号为：x1）
2、 利用簇函数设计一个人员信息表，该表记录了广西大学行健文理学院自动化2011
级学生的个人基本信息（学号、姓名、性别、年龄、身高等），要求：①根据权限能对相关信息进行修改和查阅，并能以报表的形式进行显示；②与外围设备连接，显示打印输出状态（可用一个指示灯来显示）；③记录修改信息的时间、内容及操作人。（序号为：x2）
3、 设计一个基于光电传感器的电机转速测控系统，所开发的虚拟仪器即可以作为测
量仪表，又可以作为信号发生器。要求：①测量、显示、记录与回放小功率步进电机的转速（电机可用0~10V直流稳压电源调节转速，n=10f）；②通过人机界面改变步进电机的转速。（序号为：x3）
4、 开发一个具有测量、显示、数据处理与存取、网络通信等功能的VI，通过NI
PCI-6221板卡与开关式霍尔传感器连接，构建基于TCP/IP协议的步进电机转速远程监测系统。该系统可采用浏览器/服务器的网络结构形式。（序号为：x4）
5、 硅光电池的光照特性测试（光照特性——光电池在不同的照度下，产生不同的光
生电动势）。要求设计一个虚拟仪器，通过I/O板卡输出0~10V电压送至硅光电池的发光二极管电压输入端，经光电转换电路得到相应的电压信号送回虚拟仪器进行显示和记录。虚拟仪器基本功能：①可输出0~10V电压；②用XY图显示光照度—电压的特性曲线；③记录和回放输入、输出数据。（序号为：x5）
6、 金属箔式应变片单臂桥、全桥（直流供电）测量电路性能分析仪的设计与应用。
分析仪的基本功能：①记录两种测量电路在测试点的数据，绘出相应的V（电压）～M（重量）曲线图；②计算和显示两电路的测量灵敏度S=△V/△M（△V为输出电压变化量，△M为重量变化量)、非线性误差￡=△m/yFS *100﹪（△m为输出值与拟合直线的最大偏差，yFS为满量程输出平均值），并用二维数组或簇数组进行显示；③将两种测量桥路的灵敏度和非线性误差进行比较，以对话框的方式给出比较结果，如：“X的灵敏度比Y的大（或小），X的非线性误差比Y的大（或小）”。（序号为：x6）
7、 利用GLQR-4000实验台中的低频振荡器和振动台构建一振动频率、幅值可调的
振动源（频率范围为6～8Hz、幅值变化范围为0～24V），并设计一个双踪虚拟示波器与压电式传感器配套使用，检测该振动源的振动情况。要求所设计的虚拟
仪器具有一般示波器的主要基本功能（如：波形图显示、输入通道选择、扫描速度调整、数据保存与回放等功能）。（序号为：x7）
8、 设计一个K分度号的温度测量仪。假设测量温度范围为0℃~100℃，要求：①绘
制K型热电偶分度表；②每隔0.5秒测采集一次数据（毫伏信号），根据公式E(t,t0)=E（t,t0）+E(t0,0)对所采集的信号进行处理，并用趋势图显示温度的测量值；③当采集过程结束后，可用摄氏温度（℃）和华氏温度（℉）给出温度的最大值、最小值和平均值（ 注：摄氏温度与华氏温度的关系C=5(F-32)/9 ）。（序号为：x8）
9、 构建一个基于虚拟仪器技术的测温系统，所开发的VI与Pt100热电阻配套使用，
其测温范围为0~120℃。VI的基本功能为：①将Pt100热电阻转换电路的电压输出信号根据公式Rt=R3[K(R1+Rw1)Vc-(R4+R1+Rw1)Vo]/[KVcR4+(R4+R1+Rw1)Vo] （式中K=10，R3=5000Ω，R4=5000Ω，R1+Rw1=100Ω，Vc=4V，Vo为测量值） 计算出Rt值，再根据公式Rt=R0(1+At+Bt2)求得被测温度t值（注：
A=3.9684*10-3/℃，B=-5.847*10-7/℃。）；②显示t(℃)～Rt(Ω)和t(℃)～Vo(V)的波形图；③记录和回放输入信号数据。（序号为：x9）
10、 设计一个压力测量仪表，该表具有显示、记录、数据保存和信息回放的功能，
还可对输入信号进行滤波抗干扰的处理。根据压力传感器如下表的标定数据：
若输入任意一个0～18mV之间的电压值时，则显示其相应的压力指示值（要求记录30组数据并保存，数据精度取至小数点后两位）。（序号为：x0） 提交材料：
题目，VI程序，所设计的VI前面板和程序框图的运行效果图（采用抓图方式获取），文字说明。
附件：
一、GLQR- 4000型嵌入式传感器测控平台简介
1．实验系统构成
GLQR-4000型传感器与检测技术实验台（图1）采用的传感器大部分是工业结构，便于学生加强对本知识的理解，并在实验过程中，通过信号的拾取，转换，分析，培养学生作为一个科技工作者具有的基本操作技能与动手能力。
实验系统由主控台、交直流信号源、传感器和实验模块、测试源（振动源、温度源、压力源、转动源）、数据采集与处理软件、嵌入式实验平台和试验桌等七大部分组成。
图1
2．产品组成 （1）主控台：
主控箱部分包括：直流信号源（±15V, ±5V, ±2V, ±4V, ±6V, ±8V, ±10V, 0-24V可调）音频振荡器（1KHz—10KHz可调）低频振荡器（1Hz-30Hz可调）频率、转速、电压、气压显示表、电流表、嵌入式工控一体机（含数据通讯接口RS232 USB）、气压源、计时器温度调节仪（带通信）、虚拟仪表、虚拟仪器、等。光学测量仪表包括光照度仪表、光功率仪表。嵌入式ARM9基于S3C2410芯片的一体机显示屏采用触摸屏式七寸真彩液晶显示并与主控台为一体式。 （2）温度、振动、转速、气压源
温度源：提供常温—200℃，控温精度±0.5℃ 转速源：0—2400转/分，可调 振动源：1Hz—30Hz 气压源：0—20Kpa
（3）传感器：详见下表（共三十种传感器） （4）实验模块部分：详见下表（共十六个模块） （5）传感器实验
（6）实验桌：专用实验桌尺寸为1600×800×750(mm)实验桌为铁质双层亚光密纹
喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板；设有两个大抽屉（带锁），用于放置工具及资料。，实验桌面上预留显示器位置或右边设有放置示波器用的可拆。实验桌要有安放实验模板和计算机主机及键盘的位置。 （7）ARM9实验
（8）工业组态软件与ARM9结合实验：在实际控制中实验
（9）数据采集卡及处理软件：虚拟仪器、频谱分析、失真度仪计算虚拟仪表实验 3．产品技术指标
二、NI PCI-6221数据采集卡
NI PCI-6221是NI公司的M系列多功能数据采集卡，采用的是一个A/D转换器，虽然是多路采集，实际上是分时工作的，所有在多路同时工作时采样率会成倍降低。该板卡的主要性能如下：
◆ 16路模拟信号输入通道，采样率为250kS/s，输入范围为-10V～+10V； ◆ 2路模拟量输出通道，分辨率为16位； ◆ 24路数字I/O，数字触发； ◆ 2个32位定时计数器；
◆ NI-DAQmx测试软件和硬件配置支持； ◆ NI-MCal校准支持；
◆ NIST校准证书和多于70多种的信号调理模块选择。
先将该数据采集卡插入到计算机的PCI总线插槽上，并安装相应的驱动程序。安装完成后在计算机桌面生成Measurement & Automation Explorer图标便可进入数据采集卡的属性配置和性能测试。
图标。双击此
图2 Measurement & Automation Explorer中的目录树
图3 所示为模拟输入（AI）采样的测试界面
三、系统构成原理
利用LabVIEW2010软件编写程序，程序通过PCI-6221数据采集卡AI(模拟输入)，采集温度变送器、压力变送器、液位变送器和流量变送器两端的电压信号。在采集过程中将数据保存到数据库里，实现了历史数据的远程访问。具体框图见图3-14多通道数据采集系统结构图。
图4 多通道数据采集系统硬件结构图