1 引言
目前，虛擬儀器技術(shù)教學(xué)和實驗室套件(ELVIS)已經(jīng)實現(xiàn)USB" title="USB">USB連接，提供了方便的即插即用功能。ELVIS與NI LabVIEW，NI SignalExpress，Electronics Workbe-nch Multisim和MultiMCU軟件的緊密集成，為教師在多個領(lǐng)域中開展科學(xué)和工程教學(xué)提供了優(yōu)良的平臺。
2 ELVIS平臺" title="ELVIS平臺">ELVIS平臺簡介
帶USB接口的NI ELVIS是基于LabVIEW圖形化開發(fā)環(huán)境，集成了理論／仿真與低成本、動手上機的設(shè)計／原型平臺構(gòu)成。圖1給出帶USB接口的NI ELVIS平臺。主要包含三部分。
(1)USB數(shù)據(jù)采集卡 NI ELVIS全新的USB即插即用連接性簡化了實驗室的搭建和維護。使用者利用個人電腦即可對其應(yīng)用進行測試和原型設(shè)計，并通過USB M系列數(shù)據(jù)采集設(shè)備來完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)。
(2)工作臺和面包板用戶可自定義工作臺，其控制面板有示波器、數(shù)字萬用表、可變電源等基本儀器，通過連接器可將其顯示在ELVIS軟面板。原型實驗面包板與工作臺相連，可在此上搭建電子電路，允許實驗中連接輸入輸出信號，特別適合教學(xué)實驗和電路設(shè)計及測試。在原型面包板上給出了ELVIS所有的信號終端，它們分列在電路面包板兩旁，并通過電纜連接至USB數(shù)據(jù)采集卡。
(3)安裝在計算機上的軟面板儀器計算機平臺安裝有虛擬儀器軟件開發(fā)丁具LabVIEW，ELVIS加載了在LabVIEW中創(chuàng)建的儀器及儀器的源代碼。每一種儀器都配備有用于點擊式配置的Express VI，可通過修改LabVIEW代碼修改功能。這些軟面板儀器都是實驗中典型的和必需的通用電子儀器及虛擬儀器，主要包括示波器、函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字萬用表、任意的波形發(fā)生器等。
3 ELVIS平臺在高校教學(xué)" title="高校教學(xué)">高校教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用
最新的NI ELVISⅡ(簡稱ELVISⅡ)教學(xué)設(shè)計和建模平臺是基于LabVIEW圖形化系統(tǒng)設(shè)計軟件．用于電路設(shè)計概念、儀器、控制、電信和MCU等的理論和實踐教學(xué)，對傳統(tǒng)教學(xué)有相當?shù)膭?chuàng)新性。
3．1 電子教學(xué)應(yīng)用
ELVIS是電子教學(xué)平臺的重要組件，它包含有Multisim及LabVIEW，可利用理論聯(lián)系實踐的方式輔助《電路設(shè)計》等概念課程的教學(xué)。師生可通過Multisim軟件對電路設(shè)計的理論概念進行仿真，采用ELVIS對真實電路建模，最后通過LabVIEW及IJabVIEW Signal Express來比較仿真與測量結(jié)果。依據(jù)圖1可構(gòu)建電子教學(xué)平臺。圖中的計算機使用臺式機或筆記本均可。
3．2 遠程教育應(yīng)用
ELVIS及LabVIEW已成功地用于遠程教育平臺的設(shè)立。LabVIEW中的遠程面板能讓教育者在線生成虛擬儀器，并通過因特網(wǎng)提供給世界各地的學(xué)生，使其輕松地在遠程教學(xué)中獲取概念，演示試驗。圖2給出遠程教學(xué)示意圖。
3．3 集成儀器應(yīng)用
圖3給出NI ELVIS的12款最常用儀器組合。該集成儀器具有功能強大的儀器庫，能為實驗室節(jié)省空間和降低成本。此外，ELVIS儀器均由LabVIEW設(shè)計，教學(xué)時可快速地重新定義器件，以滿足各種特殊需要。
3．4 控制設(shè)計概念的教學(xué)應(yīng)用
Quanser是學(xué)術(shù)界控制設(shè)計培訓(xùn)系統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)者，ELVIS特有由Quanser創(chuàng)建的插件板，能夠用于控制設(shè)計概念的教學(xué)。Quanser為ELVIS提供了QNET直流馬達、QNET溫度訓(xùn)練系統(tǒng)及QNET倒立擺等最新的插件板。有了這些虛擬儀器和課程，教師就能采用ELVIS及Ouanser進行控制設(shè)計的基礎(chǔ)教學(xué)，可以通過真實的試驗來教授諸如PID、根軌跡等控制概念。
3．5 電信概念的教學(xué)應(yīng)用
Emona Instruments公司的DATEx電信訓(xùn)練儀是一款ELVIS插件模塊。在DATEx中，學(xué)生可以用跳線連接電路功能模塊，從而創(chuàng)建現(xiàn)實的通信系統(tǒng)硬件。DATEx軟件包括超過20種用于實現(xiàn)基本電路功能的電路模塊，可以與ELVIS I／0連接。學(xué)生還可在LabVIEW及ELVIS平臺上輸出信號和測量結(jié)果，從而了解電路系統(tǒng)特征。DATEx套裝包含預(yù)制教程，讓學(xué)生通過親手實踐的方式學(xué)習(xí)模擬、數(shù)字通信概念．包括AM，F(xiàn)M，DSB，SSB，PAM，PCM，TDM，ASK，F(xiàn)SK，QPSK，QAM及噪聲生成等。
3．6 MCU／嵌入式教學(xué)應(yīng)用
教師能夠利用ELVIS內(nèi)的Freescale MCU插件板來進行MCU系統(tǒng)設(shè)計及測試教學(xué)。插件板包括HCS08系列MCU，HCSl2／HCSl2x／DSP，Coldfire處理器及RF收發(fā)器等。套件還包括Freescale Codewarrior軟件，用于MCU編程。由于插件板適用于ELVIS，教師可通過12款集成儀器測試諸如工作電壓等參數(shù)，并測量各個變量，從而體驗行業(yè)中完整的設(shè)計、建模及部署流程。
4 ELVIS平臺在高校教學(xué)中的應(yīng)用前景
由于ELVIS是一個基于LabVIEW的設(shè)備，它能提供完整的數(shù)據(jù)采集與原型設(shè)計功能。因此無論是基礎(chǔ)教育課程，還是專業(yè)性強的高級課程，都能成為將虛擬儀器融于高校教育中的理想選擇，不僅可以幫助學(xué)生輕松地自制電路與接口，而且因為使用了可拆卸的原型實驗面板，可讓學(xué)生根據(jù)需要設(shè)計自己的檢測系統(tǒng)、電子電路、信號調(diào)理及小型的電子機械設(shè)備控制等。
由于ELVIS平臺集合了12種不同的集成儀器，所以在降低實驗室設(shè)備成本的同時，還可幫助學(xué)生在上機操作過程中鞏固理論知識，不僅能完成絕大多數(shù)弱電方面的實驗，在強電實驗的弱電方面也能起到一定的作用。在ELVIS平臺上完成實驗，能使學(xué)生全面了解整個實驗過程，而且可根據(jù)學(xué)生的興趣創(chuàng)造性地添加更多新的功能，靈活應(yīng)用所學(xué)的知識。目前，NI公司提供的套件包括測量、電路、MCU概念等。高校教師可根據(jù)課程要求，選擇最適合的套件，實現(xiàn)對ELVIS的定制。由此可見，ELVIS平臺以其強大的功能必將廣泛用于高校的教學(xué)領(lǐng)域。