[发明专利]基于NIELVIS系统的光照度测量实验教学装置

说明书

技术领域

本发明为虚拟仪器与照度测量领域，尤其涉及一种通过虚拟仪器实验教学平台NI ELVIS进行光照度测量的实验教学装置。

背景技术

虚拟仪器是以计算机为硬件平台，由用户设计定义虚拟面板，而其测试功能则由测试软件实现的一种计算机仪器系统，是仪器发展的重要方向之一。NI ELVIS虚拟仪器教学实验套件(Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite，ELVIS)是美国国家仪器公司(NI公司)于2008年推出的一套基于LabVIEW软件设计和原型开发的实验教学平台，它集成了最常用的12个仪器——包括示波器、数字万用表、函数发生器、波特图分析仪等等，具有集成度高、扩展性强、性能优越、体积小等优点，可实现教学仪器、数据采集和实验设计一体化，为提高学生实践动手能力、培养学生创新性思维提供了有效手段。目前清华等很多高校都已设立了基于NI ELVIS的虚拟实验室，应用日益广泛。

与该平台配套的辅助教学装置的设计与研究，主要有NI公司的教学套件myDAQ——包括myVTOL(垂直起降)，myQuake(震动)，myTemp(温度测量)，myGrid(能源发电)等，此外还有串联谐振电路、光纤位移传感、直流电机转速测控、电路参数测试系统等多种实验装置与方法的研究和设计。但在研究内容上，没有进行光照度测量的实验教学配套装置，另外，实验内容都是利用NI ELVIS平台与模拟电路结合直接构建虚拟仪器，无法实现基于NI ELVIS构建的虚拟仪器与基于单片机构建的现实智能测试系统之间进行直观比较的教学功能，难以满足教学要求。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种能与NI ELVIS平台配套使用，构建虚拟照度计，并能通过电路接线组合构建单片机控制的智能照度计，同时实现虚拟照度测量与单片机照度测量比较的实验教学装置。

针对上述问题，本发明采取的技术方案为：基于NI ELVIS系统的光照度测量实验教学装置，包括智能照度计实验装置及虚拟照度计实验装置；其中智能照度计实验装置包括电源模块及依次连接的光照度变送器、A/D转换模块、单片机、显示器；虚拟照度计实验装置包括依次连接的光照度变送器、NI ELVIS系统及虚拟照度计面板。

所述的智能照度计实验装置还包括与单片机连接的时钟模块、非门电路。

所述的单片机采用AT89S52，光照度变送器采用DZD-T4-V1，A/D转换模块采用TLV2543，显示器采用模块CXLED、非门电路采用74HC04。所述的光照度变送器的输出接至NI ELVIS系统的数字万用表的电压测量接口。本实验用到的是NI ELVIS系统的数字万用表DMM的电压测量接口及应用接口程序。其作用是测量由光照度变送器送出的与光照度成正比例的电压值，并送入虚拟照度面板，进行数据处理。

所述光照度变送器测量范围为1——2000lux，光照度信息输出为0-5V模拟量，其中一路输入到A/D转换模块转换成数字信号送到单片机，另一路送到NI ELVIS系统的数字万用表DMM模块。所述单片机通过A/D转换模块读取光照度变送器的数据，并由显示器显示。NI ELVIS系统读取同样的照度信息，并在虚拟照度计面板上显示。光照度变送器的V+引脚接12V电源，其V-引脚、A-引脚以及NI ELVIS系统的V-引脚接地，其A+引脚接A/D转换模块的A0引脚同时接NI ELVIS系统V+引脚；A/D转换模块的A0引脚、VCC引脚、REF+引脚接5V电源，其GND引脚、REF-引脚接地，其DO引脚、DI引脚、L/OCLK引脚、引脚分别接单片机的PB0引脚、PB1引脚、PB2引脚、PB3引脚；其EOC引脚接非门电路的6A引脚；非门电路的6Y引脚接单片机的PD2引脚，其VCC引脚接5V电源；单片机的XTAL1引脚及XTAL2引脚间接时钟模块，其PC0引脚、PC1引脚、PC2引脚、PC3引脚分别接显示器的OE引脚、CLK引脚、RCL引脚、SER引脚，同时经上拉电阻接5V电源，单片机的ICP引脚经电阻接5V电源，单片机的VCC引脚经按键接5V电源。