基于LabVIEW的远程实验系统设计

宋小锋

摘 要：介绍了基于虚拟仪器LabVIEW的通信原理远程实验教学平台的设计和实现方法，对平台的组织构架和设计目标进行了详细描述。实现了信号发生器模块、幅度调制AM模块和频率调制FM模块的设计任务，重点对网络化的远程实验实现方法进行了阐述。通过此实验平台，学生不受地域和时间的限制，远程登陆实验平台学习。通过学习可以让学生加深对理论知识的理解和掌握，加强理论联系实际的能力。

关键词：虚拟仪器 通信原理 远程实验

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（b）-0164-03

通信原理课程是电信类专业高年级学生的专业必修课，本课程具有理论性强，公式多，系统复杂等特点，增加了学生学习的难度。虽然通过做实验可以加强学生对理论知识的掌握，但是实验室设备无法满足所有学生的实验需求。由于网络技术的发展，网络教学模式已经成为学生学习的第二课堂，学生通过网络可享受到与本地学员拥有的课堂资源，但是对于实验课程的网络支持还不是很多[1]。LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台）是NI公司推出的一种图形化开发工具，最大的特点是以图形化的”G”语言实现编程。本文用LabVIEW软件和网络技术共建网络虚拟实验室，学生可以通过浏览器远程登陆进行学习。

1 系统设计及实现

远程实验系统设有管理员、教师、学生三大身份，管理员具有超级權限，可以对所有用户数据进行管理[2]。

（1）登录功能。本系统主要在校园网内供学生使用，学生或老师可以使用学号或者工号创建一个初始账号，并将需要的学生和教师信息录入数据库，以后可以使用注册的号码进行登陆。

（2）信息更改功能。用户登录成功后可随意修改登录密码，管理员登录后可以进行首页实验室信息更改，包括通知公告、作息时间、管理人员信息和学生教师增删改查等操作。

（3）远程实验功能。远程实验功能依托于网络技术，利用虚拟仪器LabVIEW实现了几个通信原理最基本的实验模块。虚拟信号发生器通过调节参数产生任意波形和噪声信号；信号调制与解调以输出基带信号分别进行AM调制解调、FM调制解调。系统组成图如图1所示。

2 数据库的设计

数据库，简单理解就是用来存储电子文件的，可以对其进行增删改查等操作。数据库指以某方式储存、多用户共享、冗余度小、与应用程序独立的数据集合。数据库技术是各类如信息系统核心，是科学研究和各系统的重要技术组成。

LabVIEW与数据库连接有以下几种方式：LabVIEW SQL Toolkit，NI自带数据库接口工具包，封装好诸多数据库操作功能，简单易学习，不需要复杂的SQL语句语法知识；ActiveX，调用Windows的ADO对象，再用SQL语言操作，需要深入SQL语言语法知识；DLL，事先用其他编程语言写好DLL，用LabVIEW的CLFN调用DLL，需要较高的程序编程能力；LabSQL，第三方工具包，也是调用ADO对象，封装好若干子VI，方便调用。本设计采用LabSQL方式。

LabSQL是一个免费的、跨平台的LabVIEW数据库访问工具包，利用Microsoft ADO以及SQL语言来完成数据库访问。LabSQL几乎可以访问任何类型的数据库，对记录进行各种操作。优点是操作简单，对于不熟悉SQL语言的用户也可以很容易地使用。还有一个最大的优点是源代码开放，并且是全面免费的。SQL作为关系型数据库中的一种通用的结构化查询语言，主要功能就是同各种数据库建立联系，进行沟通。目前绝大多数的关系型数据库管理系统，如Orcale，Sybase，Microsoft SQL Server，Access等都采用了SQL语言表标准。SQL语句可以用来执行各种各样的操作，例如更新数据库中的数据，从数据库中提取数据等。

3 远程实验系统设计

远程实验系统的设计和实验是本系统的核心技术。本实验系统采用LabVIEW的Remote Panels技术实现远程访问。在此模式下，浏览器不需要任何编程，只要在可以连接网络的电脑上就可以实现，只需要打开虚拟仪器VI前面板。LabVIEW软件和所有程序VI都只用安装在服务器上，用户计算机无需安装任何软件和程序，但需要有LabVIEW Runtime Engine即运行环境，版本与开发用的LabVIEW版本一致，如下图3所示为本实验系统的远程组成示意图。

LabVIEW可直接生成供用户连接的HTML网页，启动LabVIEW的Web服务器，并让程序确认在服务器计算机的内存中，使用Web发布工具，设置相关参数，将服务器VI前面板嵌入在网页中，客户端可直接在网页中运行。在配置完成并发布VI[4]，保存HTML到磁盘后，客户计算机安装好运行环境，浏览器中输入网址，即可登陆到远程实验室终端，其运行结果如图4所示。

经过测试在局域网内其他计算机通过IE浏览器访问网址均可正常登录并进行实验，满足要求。

4 结语

设计的通信原理实验系统，建立了一个虚拟仪器与网络相结合的新型实验平台。利用虚拟仪器方法实现通信原理基本的实验项目，并利用LabVIEW内置的Web Server功能，实现了实验系统远程浏览器访问功能。通过本实验平台学生可以随时随地访问相关实验项目，快速掌握抽象的理论知识，一定程度上解决了由于实验设备不足而造成学生无法实验的问题。

参考文献

[1] 樊昌信.通信原理教程（3版）[M].北京：电子工业出版社，2012.12.

[2] 李玲，王非.基于网络的虚拟现实技术在高校实验教学中的应用[J].实验科学与技术，2014，12（3）：37-39.

[3] 袁小平，金鹏，蒋硕，等.基于LabVIEW的远程虚拟实验室建设与应用[J].实验技术与管理，2016（12）：114-117.