NI ELVIS在数字电子技术实验中的应用

2．2 利用LabVIEW编程实现自定义"软"仪器SFP

如前所述，可以通过LabVIEW编程自定义或扩展仪器功能。这也是虚拟仪器的最大优势。例如：针对ELVIS原型板上不具备单脉冲问题，可以考虑用软件编程的方法产生触发器或计数实验中所用到的单个脉冲。将前面板的布尔量作为触发按钮并将其值写入到Port0／Line0口输出，设置布尔量机械动作为：按下布尔量转换为高电平并保持输出高电平直至松开布尔量，从而获取按钮触发单个脉冲，其程序如图2所示，程序流程较易理解：首先确定ELVIS工作在by pass状态，对单通道数字输出一个布尔量的值，While循环的轮询使得按钮重复操作有效。

前面板控件如图3所示，"单个脉冲触发按钮"外形类似实验箱上的按钮，按下一松开的过程产生一个脉冲，其余控件一个用来显示ELVIS是否工作在by pass状态，一个用来停止循环，界面和程序非常简易，说明通过LabVIEW编程与ELVIS平台结合的方式实现仪器的扩展功能是行之有效的。并且在软硬件结合的编程过程中，可进一步提高学生的创新能力。

2．3 实验实例

下面以最常见的TTL与CMOS与非门特性的测量为例，说明NI ELVIS平台在数字电子技术实验中的应用。该实验中要用到的SFP仪器有示波器OSC(oscilloscope)、可调电源VPS(variable power slapply)、数字万用表DMM(digital multimeter)、数字写入器与读取器。这些SFP仪器的操作界面与真实仪器相近，因此对于已有实验基础的学生是非常熟悉的，通过鼠标操作计算机上呈现的软仪器界面，对实验结果进行测量和存储。

测量与非门电压传输特性时，采用锯齿波作为输入，而SFP的函数信号发生器只提供正弦、三角、方波3种波形，因此锯齿波的产生须用到特殊仪器——任意波形发生器ARB(arbitary waveform generator)。ARB可将预先设定好各参数(波形、幅值、频率)的任意波形从原型板上的DAC0～l端口输出，本实验中，由学生自己软件编辑绘制的锯齿波作为与非门输入，并与与非门的输出同时送人LabVIEW采集程序以X-Y方式显示，在VI前面板可以清楚的比较TTL与CMOS与非门的电压传输特性曲线，实验结果如图4所示，与在传统示波器上显示的曲线相比，图线比较清晰更易理解。

在此计算机软界面操作的实验中，学生不需要花费太多时间在各类仪器的使用或者实验仪器的调试中，而把主要精力集中在实验原理的理解和结果的分析上。此外，测量到的实时数据可完整显示并存储在计算机中，读取非常方便，便于今后对实验数据的进一步分析。

目前，已实现将大部分数字电子技术实验移植到NIELVIS平台上进行，且已经应用在学生实验中。从实验的效果看，学生在经过最初对NI ELVIS的熟悉后，就开始喜欢上这种具有更多探索性和创新性的实验方式。

3 结束语

NI ELVIS软硬件相结合的实验平台对于电气信息与控制工程、机械电子工程及生物医学工程专业的学生来说，是进行电子电路学习和设计的一个非常好的平台。它提供了完整的测量测试和保存数据的功能，原型板的可变换性和仪器源代码的可修改性也给学生提供了一个较大的创造空间。SFP仪器中波特图分析仪等专业性较强的仪器使得更高一级的实验教学成为可能。