基于LabVIEW軟件的通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)方案

1.引言

《通信原理》課程是我校通信工程專業(yè)、電子信息工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生對(duì)本門課程的掌握程度直接影響到后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。在實(shí)際教學(xué)中認(rèn)識(shí)到由于其理論性比較強(qiáng)，學(xué)生容易產(chǎn)生厭煩心理。因此，需要大量相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作實(shí)現(xiàn)對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行理解、消化。實(shí)際的通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)又很難都在實(shí)驗(yàn)室中完成，通過進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)可以很好的解決這樣的問題。虛擬實(shí)驗(yàn)除了具有在時(shí)間上和空間上的應(yīng)用都非常靈活的特點(diǎn)，還可以減少實(shí)驗(yàn)室中實(shí)驗(yàn)設(shè)備的損壞維修費(fèi)用?，F(xiàn)已被越來越多的高等院校校所認(rèn)可，并逐步實(shí)現(xiàn)采用虛擬實(shí)驗(yàn)室對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行補(bǔ)充和替代[1-3].

2.通信原理虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)

建設(shè)通信原理虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)的目標(biāo)就是在結(jié)合理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，構(gòu)造適合本校學(xué)生學(xué)習(xí)、運(yùn)用及研究該課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)境[4].為了盡可能多的包括通信原理課程的實(shí)驗(yàn)，該平臺(tái)設(shè)計(jì)了幾乎涵蓋了通信原理課程的所有重點(diǎn)理論內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.通信原理虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

3.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

通信原理虛擬實(shí)驗(yàn)整體平臺(tái)設(shè)計(jì)不能太復(fù)雜，以免使得學(xué)生望而生畏，應(yīng)能較好的運(yùn)用虛實(shí)結(jié)合的特點(diǎn)，給出參考范例，學(xué)生可以自行搭建設(shè)計(jì)。

具體的設(shè)計(jì)目標(biāo)如下：努力使系統(tǒng)的內(nèi)容將通信原理課程大多數(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都包含進(jìn)去。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)該保證每個(gè)子模塊是相對(duì)獨(dú)立的，以便進(jìn)行后續(xù)的擴(kuò)展;系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的健壯性，提供的實(shí)驗(yàn)環(huán)境應(yīng)該是非常穩(wěn)定的，避免由于學(xué)生的不正確操作而出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰的情況;系統(tǒng)的用戶界面要比較友好，具有較好的交互性，包含完整的幫助文檔，操作簡單，能夠及時(shí)響應(yīng)操作。

3.2 設(shè)計(jì)實(shí)例

LabVIEW程序主要包括前面板和方框圖程序兩部分。前者主要是模擬真實(shí)儀器的面板操作，可進(jìn)行輸入數(shù)值設(shè)置、文本顯示等操作。

方框圖程序主要是應(yīng)用圖形編程語言進(jìn)行編寫，類似于傳統(tǒng)程序(如C語言)的源代碼，可以傳送前面板輸入的命令參數(shù)到具體儀器，然后進(jìn)行相應(yīng)的操作。LabVIEW的特點(diǎn)之一就是流程圖程序設(shè)計(jì)語言，這與傳統(tǒng)程序語言線性結(jié)構(gòu)不同。下面以實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中模擬通信系統(tǒng)的非線性調(diào)制的仿真平臺(tái)為例進(jìn)行敘述。頻率調(diào)制(FM)是一種載波頻率隨基帶信號(hào)的變化而改變的一種調(diào)制方式，是參考教材第五章第三節(jié)的內(nèi)容[5].虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的進(jìn)入界面如圖2所示。

點(diǎn)擊入口按鈕后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)選擇模塊，如圖3所示。選擇模擬通信系統(tǒng)→非線性調(diào)制進(jìn)入非線性調(diào)制(FM)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)應(yīng)的前面板及程序框圖如圖4、圖5所示。

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