《测控总线与虚拟仪器》教学大纲 课程编号：302025020 课程性质：选修 课程名称： 测控总线与虚拟仪器 学时/学分：34/4 英文名称： Visual Instrument and Control Bus 考核方式： 笔试+上机 选用教材： 《LabVIEW虚拟仪器程序设计从 大纲执笔人：陆小龙 入门到精通》 林静、林振宇、郑福仁 人民邮电出版社出版社 先修课程：C语言、MatLAB、单片机应用等 大纲审核人：专业教学指导组 适用专业：测控技术与仪器 一、课程目标 课程具体目标为： 1.能解释虚拟仪器设计、测控总线技术相关的专业术语。 2.了解虚拟仪器发展现状和LabVIEW图形化编程语言的特点，及其在测控 技术领域的应用现状。 3.能利用LabVIEW图形化编程语言和程序设计思想，解决测控仪器设计中 中软件控制问题。 4.能利用本课程所学的串口总线、GPIB总线，以及USB总线的基础知识， 解决测控仪器设计中的通信程序设计问题。 二、教学内容 第一章绪论（支撑课程目标1、2） 1.虚拟仪器基本组成、特点，及其发展现状。 2.LabVIEW程序设计概述。 第二章LabVIEW前面板设计（支撑课程目标2、3） 介绍LabVIEW前面板控件选板的特点、分类、控件设置，以及使用方法。 要求学生：熟悉LabVIEW前面板控件选板的分类和布局，掌握控件的 使用方法。 第三章LabVIEW的编辑环境（支撑课程目标2、3） LabVIEW工程的构建方法，菜单设置，以及浮动选板的设置。 要求学生：掌握LabVIEW工程的构建方法，了解LabVIEW的菜单和浮 动选板的设置。 第四章数据表达（支撑课程目标2、3）
《测控总线与虚拟仪器》教学大纲 课程编号： 302025020 课程性质： 选修 课程名称： 测控总线与虚拟仪器 学时/学分： 34/4 英文名称： Visual Instrument and Control Bus 考核方式： 笔试+上机 选用教材： 《LabVIEW 虚拟仪器程序设计从 入门到精通》 林静、林振宇、郑福仁 人民邮电出版社出版社 大纲执笔人： 陆小龙 先修课程： C 语言、MatLAB、单片机应用等 大纲审核人： 专业教学指导组 适用专业： 测控技术与仪器 一、课程目标 课程具体目标为： 1. 能解释虚拟仪器设计、测控总线技术相关的专业术语。 2. 了解虚拟仪器发展现状和 LabVIEW 图形化编程语言的特点，及其在测控 技术领域的应用现状。 3. 能利用 LabVIEW 图形化编程语言和程序设计思想，解决测控仪器设计中 中软件控制问题。 4. 能利用本课程所学的串口总线、GPIB 总线，以及 USB 总线的基础知识， 解决测控仪器设计中的通信程序设计问题。 二、教学内容 第一章 绪论（支撑课程目标 1、2） 1. 虚拟仪器基本组成、特点，及其发展现状。 2. LabVIEW 程序设计概述。 第二章 LabVIEW 前面板设计（支撑课程目标 2、3） 介绍 LabVIEW 前面板控件选板的特点、分类、控件设置，以及使用方法。 要求学生：熟悉 LabVIEW 前面板控件选板的分类和布局，掌握控件的 使用方法。 第三章 LabVIEW 的编辑环境（支撑课程目标 2、3） LabVIEW 工程的构建方法，菜单设置，以及浮动选板的设置。 要求学生：掌握 LabVIEW 工程的构建方法，了解 LabVIEW 的菜单和浮 动选板的设置。 第四章 数据表达（支撑课程目标 2、3）
介绍LabVIEW编程语言中数值、布尔变量、数组、簇，字符串，局部 变量，全局变量，以及共享变量的使用方法 要求学生：了解LabVIEW图形编程语言与文本编程语言在数据表达方 式上的不同。掌握LabVIEW中数值、布尔变量、数组、簇，字符串，局部 变量，全局变量，以及共享变量的使用方法。 第五章程序流程和结构（支撑课程目标2、3） 介绍LabVIEW编程语言中循环结构，条件结构，顺序结构，事件结构，定 时结构，以及禁用结构的特点和使用方法。 要求学生：了解LabVIEW图形编程语言与文本编程语言在程序流程控 制方式上的不同。掌握LabVIEW中编程语言中循环结构，条件结构，顺序 结构，事件结构，定时结构，以及禁用结构的使用方法。 第六章波形显示（支撑课程目标2、3） 介绍LabVIEW编程语言中波形显示控件（包括波形图表，波形图，XY图， 强度图、强度图表、数字波形图，混合信号图，三维图形表示等)的主要特 点，设置和使用方法。 要求学生：了解LabVIEW图形编程语言中波形显示的主要控件及其特 点。掌握LabVIEW中编程语言中波形显示控件的设置及使用方法。 第九章文件输入输出（支撑课程目标2、3） 介绍LabVIEW编程语言中文本文件，电子表格文件，二进制文件，以及配置 文件，TDMS文件的特点及输入输出操作。 要求学生：了解LabVIEW图形编程语言中各类文件类型的特点。掌握 文本文件，电子表格文件，二进制文件，以及配置文件的基本操作。 第二十章总线技术（支撑课程目标2、3、4） 1.介绍LabVIEW支持的总线类型，仪器控制特点 2.介绍GPIB总线，串口总线，USB总线的定义，及其在LabVIEW中的 实现。 要求学生：了解LabVIEW支持的总线总类和仪器控制特点。掌握GPIB 总线，串口总线和USB总线在LabVIEW中的实现方式，及相关的函数VI。 三、 上机实验内容 序 实验名称 主要内容 支撑课程是否必学 目标 做 时 实验一：LabVIEW熟悉LabVIEW编程环境，了解前面板课程目标必做 基本编程实验 模块、程序面板函数库。尝试编写简2、3 单VT程序
介绍 LabVIEW 编程语言中数值、布尔变量、数组、簇，字符串，局部 变量，全局变量，以及共享变量的使用方法。 要求学生：了解 LabVIEW 图形编程语言与文本编程语言在数据表达方 式上的不同。掌握 LabVIEW 中数值、布尔变量、数组、簇，字符串，局部 变量，全局变量，以及共享变量的使用方法。 第五章 程序流程和结构（支撑课程目标 2、3） 介绍 LabVIEW 编程语言中循环结构，条件结构，顺序结构，事件结构，定 时结构，以及禁用结构的特点和使用方法。 要求学生：了解 LabVIEW 图形编程语言与文本编程语言在程序流程控 制方式上的不同。掌握 LabVIEW 中编程语言中循环结构，条件结构，顺序 结构，事件结构，定时结构，以及禁用结构的使用方法。 第六章 波形显示（支撑课程目标 2、3） 介绍 LabVIEW 编程语言中波形显示控件（包括波形图表，波形图，XY 图， 强度图、强度图表、数字波形图，混合信号图，三维图形表示等）的主要特 点，设置和使用方法。 要求学生：了解 LabVIEW 图形编程语言中波形显示的主要控件及其特 点。掌握 LabVIEW 中编程语言中波形显示控件的设置及使用方法。 第九章 文件输入输出（支撑课程目标 2、3） 介绍 LabVIEW 编程语言中文本文件，电子表格文件，二进制文件，以及配置 文件，TDMS 文件的特点及输入输出操作。 要求学生：了解 LabVIEW 图形编程语言中各类文件类型的特点。掌握 文本文件，电子表格文件，二进制文件，以及配置文件的基本操作。 第二十章 总线技术（支撑课程目标 2、3、4） 1. 介绍 LabVIEW 支持的总线类型，仪器控制特点。 2. 介绍 GPIB 总线，串口总线，USB 总线的定义，及其在 LabVIEW 中的 实现。 要求学生：了解 LabVIEW 支持的总线总类和仪器控制特点。掌握 GPIB 总线，串口总线和 USB 总线在 LabVIEW 中的实现方式，及相关的函数 VI。 三、上机实验内容 序 号 实验名称 主要内容 支撑课程 目标 是否必 做 学 时 1 实验一：LabVIEW 基本编程实验 熟悉 LabVIEW 编程环境，了解前面板 模块、程序面板函数库。尝试编写简 单 VI 程序。 课程目标 2、3 必做 2
2 实验二：LabVIEW熟悉LabVIEW中For循环、While循课程目标必做 2 程序执行结构的应环、条件结构、顺序结构的使用： 2、3 实验三：波形显示熟悉如何在一个波形图控件中创建多课程目标 及数据保存 条曲线，同时显示曲线数据以及将其2、3 必做 保存至指定的路径和格式文件中。 实验四：RS232串 利用VISA实现串口通信程序设计课程目标 口通信在LabVIEW ,并将采集数据保存至指定的路径2、3、4 必 中的实现 和格式文件中： *注：上机实验详情见实验指导书 四、参考文献 [1]杨乐平，LabVIEW高级程序设计，清华大学出版社，2003年4月 [2]Peter A.Blume,The LabVIEW Style Book,Addison Wesley Pub Co Ine, 2015年7月 [3]曲丽荣，LabVIEW、MATLAB及其混合编程技术，机械工业出版社， 2011年4月 [4]陈树学，LabVIEW实用工具详解，电子工业出版社，2014年9月 [5]李江全，案例解说虚拟仪器典型控制应用，电子工业出版社，2011年5 月 五、达成课程目标的途径与措施 测控总线与虚拟仪器课程属于专业选修课程，课程目标较单一，其达成 目标的途径和措施主要有： 1.利用学生感兴趣的具体工程案例（如变温四探针测试系统，YP系列电子 秤监控系统，蠕动泵监控系统，电导率仪监控系统等基于LabVIEW设计 的具体工程项目)帮助学生加深对LabVIEW的程序设计思想和基本方法 的理解和认识： 2.精讲多练：课堂讲授以LabVIEW语言的基础知识和常用测控总线（串口、 GPB,以及USB等总线技术)的基础知识为主，辅之习题练习，促使学 生主动利用所学知识编写简单程序： 3.多环节训练、督促检查，巩固学习成果： 1)作业：课后习题 2)上机练习：安排4次上机练习时间，主要以课堂所讲内容为主，通过 动手实践，增强学生实践能力与分析解决问题的能力。 3)上课考勤：
2 实验二：LabVIEW 程序执行结构的应 用 熟悉 LabVIEW 中 For 循环、While 循 环、条件结构、顺序结构的使用； 课程目标 2、3 必做 2 3 实验三：波形显示 及数据保存 熟悉如何在一个波形图控件中创建多 条曲线，同时显示曲线数据以及将其 保存至指定的路径和格式文件中。 课程目标 2、3 必做 2 4 实验四：RS232 串 口通信在 LabVIEW 中的实现 利用 VISA 实现串口通信程序设计 ，并将采集数据保存至指定的路径 和格式文件中； 课程目标 2、3、4 必做 2 *注：上机实验详情见实验指导书 四、参考文献 [1] 杨乐平，LabVIEW 高级程序设计，清华大学出版社，2003 年 4 月 [2] Peter A. Blume，The LabVIEW Style Book，Addison Wesley Pub Co Inc， 2015 年 7 月 [3] 曲丽荣，LabVIEW、MATLAB 及其混合编程技术，机械工业出版社， 2011 年 4 月 [4] 陈树学，LabVIEW 实用工具详解，电子工业出版社，2014 年 9 月 [5] 李江全，案例解说虚拟仪器典型控制应用，电子工业出版社，2011 年 5 月 五、达成课程目标的途径与措施 测控总线与虚拟仪器课程属于专业选修课程，课程目标较单一，其达成 目标的途径和措施主要有： 1. 利用学生感兴趣的具体工程案例（如变温四探针测试系统，YP 系列电子 秤监控系统，蠕动泵监控系统，电导率仪监控系统等基于 LabVIEW 设计 的具体工程项目）帮助学生加深对 LabVIEW 的程序设计思想和基本方法 的理解和认识； 2. 精讲多练：课堂讲授以 LabVIEW 语言的基础知识和常用测控总线（串口、 GPIB，以及 USB 等总线技术）的基础知识为主，辅之习题练习，促使学 生主动利用所学知识编写简单程序； 3. 多环节训练、督促检查，巩固学习成果： 1）作业：课后习题 2）上机练习：安排 4 次上机练习时间，主要以课堂所讲内容为主，通过 动手实践，增强学生实践能力与分析解决问题的能力。 3）上课考勤；
4)期末考试：分为笔试环节和上机环节。笔试环节以课程的主要知识 点作为考点。上机环节则以实现具体程序功能为考核内容。 4.命题要求 说明命题内容能否反应课程目标的实现。 本课程试卷由程序分析，简答两部分组成，其中程序分析占比6065%， 主要考核课程目标2,3,4：简答题占比35%-40%，主要考核课程目标1， 2,4: 六、成绩评定(%) 《测控总线与虚拟仪器》属于专业选修课程。总成绩由“平时成绩”、“期末 笔试成绩”和“上机考试成绩”三部分组成，各占10%，60%，30%。 七、课程目标对毕业要求的支撑 毕业要求 指标点 课程目标 毕业要求2问题分析：能够2.3能运用基本原理和文献研究，分析 课程目标2/3/4 将专业相关的基础理论知 影响测控装置性能的因素，证实问题分 识，用于测控对象和任务的 析的合理性。 分析和模型建立，并通过文 献研究对结果进行评价。 毕业要求3设计/开发解 3.1能够根据用户及社会需求提出设 课程目标3/4 决方案：能够设计针对机械计目标、确定设计方案。 工程中的复杂测试计量及控 3.2能够设计满足特定需求的单元模 课程目标3/4 制问题的解决方案，设计满 块、功能部件，并对设计方案进行优选 足特定需求的测控系统及功 体现创新意识。 能部件，并能够在设计环节 中体现创新意识，并考虑礼 3.3能够用图纸、报告、软件模型域实 课程目标3/4 会、健康、安全、法律 文 物等形式，呈现设计成果 化以及环培等因素。 毕业要求6工程与社会：能 6.2具备精密仪器及测控领域相关技 课程目标1 够基于工程相关背景知识进 术标准、知识产权、产业政策和法律法 行合理分析，评价测控工程 规知识。 实践和复杂工程问题解决方 案对社会、健康、安全、法 律以及文化的影响，并理解 应承担的责任
4） 期末考试：分为笔试环节和上机环节。笔试环节以课程的主要知识 点作为考点。上机环节则以实现具体程序功能为考核内容。 4. 命题要求 说明命题内容能否反应课程目标的实现。 本课程试卷由程序分析，简答两部分组成，其中程序分析占比 60-65%， 主要考核课程目标 2，3，4；简答题占比 35%-40%， 主要考核课程目标 1， 2，4； 六、成绩评定（%） 《测控总线与虚拟仪器》属于专业选修课程。总成绩由“平时成绩”、“期末 笔试成绩”和“上机考试成绩”三部分组成，各占 10%，60%，30%。 七、课程目标对毕业要求的支撑 毕业要求 指标点 课程目标 毕业要求 2 问题分析：能够 将专业相关的基础理论知 识，用于测控对象和任务的 分析和模型建立，并通过文 献研究对结果进行评价。 2.3 能运用基本原理和文献研究，分析 影响测控装置性能的因素，证实问题分 析的合理性。 课程目标 2/3/4 毕业要求 3 设计/开发解 决方案：能够设计针对机械 工程中的复杂测试计量及控 制问题的解决方案，设计满 足特定需求的测控系统及功 能部件，并能够在设计环节 中体现创新意识，并考虑社 会、健康、安全、法律、文 化以及环境等因素。 3.1 能够根据用户及社会需求提出设 计目标、确定设计方案。 课程目标 3/4 3.2 能够设计满足特定需求的单元模 块、功能部件，并对设计方案进行优选， 体现创新意识。 课程目标 3/4 3.3 能够用图纸、报告、软件模型或实 物等形式，呈现设计成果。 课程目标 3/4 毕业要求 6 工程与社会：能 够基于工程相关背景知识进 行合理分析，评价测控工程 实践和复杂工程问题解决方 案对社会、健康、安全、法 律以及文化的影响，并理解 应承担的责任。 6.2 具备精密仪器及测控领域相关技 术标准、知识产权、产业政策和法律法 规知识。 课程目标 1
八、教学进程 教学内容 学时数 绪论 2 1 LabVIEW前面板设计 2 2 LabVIEW的编辑环境 2 实验一：LabVIEW基本编程实验 3数据表达 3 4程序流程和结构 3 实验二：LabVIEW程序执行结构的应用 3 5波形显示 3 6文件输入输出 3 实验三：波形显示及数据保存 2 7总线技术 实验四：RS232串口通信在LabVIEW中的实现 3 合计：课堂授课学时+上机实验学时 32
八、教学进程 教学内容 学时数 绪论 2 1 LabVIEW 前面板设计 2 2 LabVIEW 的编辑环境 2 实验一：LabVIEW 基本编程实验 2 3 数据表达 3 4 程序流程和结构 3 实验二：LabVIEW 程序执行结构的应用 3 5 波形显示 3 6 文件输入输出 3 实验三：波形显示及数据保存 2 7 总线技术 4 实验四：RS232 串口通信在 LabVIEW 中的实现 3 合计：课堂授课学时+上机实验学时 32