基于虚拟仪器的锁相放大器远程实验系统设计

　　O 引言

　　20世纪80年代末美国成功研制了虚拟仪器，虚拟仪器的发展标志着自动测试与电子测量仪器领域技术发展的一个崭新方向。虚拟仪器是利用PC机的显示模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果，由PC机的强大软件功能实现信号数据的运算、分析、处理，由I/O接口设备完成信号的采集、测量与调理，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。

　　基于互联网的远程实验是远程教育的一个新的发展方向。远程实验从远程计算机上进行实验操作和观察，所得到的实验结果与本地得到的完全相同，如同在实验室真实操作实验设备一样，突破了时空限制，极大地提高了实验教育的灵活性。将虚拟仪器技术和网络技术相结合，实现网络化虚拟仪器，并结合电路其他元件的远程控制，可实现基于虚拟仪器的远程实验。

　　1 LabVIEW简介

　　LabVIEW(laboratory virtual instrument engineering workbench)是美国NI公司推出的一种基于G语言(graphics language)的虚拟仪器软件开发工具，具有各种功能强大的函数库，包括数据采集、网络通信、串口控制、数据显示及数据存储等。采用旋钮、开关、波形图等构造用户界面。

　　LabVIEW提供了强大的网络通信功能，TCP/IP(transmission control protocol/internet protocol)协议是Internet最基本的协议。函数库的CommunicaTIon子模板中提供了TCP节点，可以实现客户机/服务器模式下的双机通信。

　　2 远程实验系统总体设计

　　本文开发了基于虚拟仪器的锁相放大器远程实验系统，实现了远程测量热敏电阻温度特性，远程实验系统结构框图如图1所示。

　　用户打开客户机，运行程序，在虚拟面板上可以设置锁相放大器的相位调节、积分时间等参数。同时，通过虚拟面板可以改变加热按钮的状态，用户在客户机的虚拟面板上点击加热按钮，接通加热电源，控制继电器闭合，加热电路开始给热敏电阻加热，该状态值通过Intern-et和服务器送往实验机。实验机将接收到的加热控制状态通过串口送入单片机，通过单片机调节继电器的状态，从而控制热敏电阻的加热状态。热敏电阻的温度由DSl8B20数字式温度传感器测得，送往单片机系统，通过串口将被测热敏电阻温度值读入到实验机中;音频输入电缆采集信号发生器输出的参考方波和桥式电路输出的电压值，经声卡模/数转换器送入实验机。实验机中的被测信号通过服务器和Internet反馈给客户机。用户通过虚拟锁相放大器和虚拟温度计进行观察和测量，得到热敏电阻温度特性曲线。

　　3 远程实验系统的软件设计