电工学教学论文提纲

论文题目：基于LabVIEW与LonWorks技术的iLab远程实验系统设计

摘要：本文设计了一个可以通过网络共享实验资源与实验设备的远程实验系统。针对大连理工大学iLab实验室原有实验系统存在的投资成本高、可扩展性差、实验设备难于管理等问题,提出了一种将LonWorks技术与LabVIEW虚拟仪器技术相结合来开发iLab远程实验系统的方案,该方案是以iLab Merged结构为基础构建的一个既可以完成虚拟实验又可以完成真实实验的综合性远程实验系统,集实验教学、实验操作和实验管理等于一体,具有良好的安全性和可扩展性。目前已经完成了远程实验平台的研发,并在该系统平台上开发出了包括仿真实验和真实实验在内共计50余个远程实验,含盖了电机学、楼宇自动化、电工学、电子技术等课程的部分实验内容。实践证明,本实验系统对辅助教学,提高教学质量具有有益的帮助,值得推广。 本文主要介绍了基于LabVIEW与LonWorks技术的iLab远程实验系统的总体构架,重点对远程实验平台的设计过程以及构建实验系统所应用的关键技术进行了深入的研究和叙述。全文共分六章,第一章介绍了课题的研究背景、目的、意义及远程实验室、虚拟仪器和LonWorks技术相关背景知识,同时给出了本论文所要完成的工作。第二章介绍了原有实验系统及其存在的问题,并根据存在的问题提出了系统设计的方案。第三章详细介绍了利用单片机与LonWorks技术构建远程实验平台过程。第四章叙述了LabVIEW实验Ⅵ的设计。第五章对iLab实验系统的工作原理以及如何应用到本远程实验系统做了详细的说明。第六章主要探讨了构建远程实验系统的若干关键问题及其解决方案。

关键词：远程实验系统;iLab;LabVIEW;LonWorks;AVR ATmega8

学科专业：电机与电器

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题背景

1.2 远程实验室概述

1.2.1 远程实验室的概念与分类

1.2.2 远程实验室的优势与特点

1.2.3 远程实验室在国内外发展现状

1.3 虚拟仪器与LabVIEW

1.3.1 虚拟仪器的概念与组成

1.3.2 虚拟仪器的优点与发展方向

1.3.3 LabVIEW虚拟仪器技术

1.4 LonWorks技术概述

1.5 本论文完成的主要工作

2 系统设计方案

2.1 原有实验系统及其存在问题

2.1.1 原有远程实验室系统介绍

2.1.2 对原有实验系统存在问题的分析

2.2 本远程实验室系统设计方案

2.2.1 针对存在问题提出的解决方案

2.2.2 本远程实验系统特点

2.2.3 本远程实验系统总体结构

3 远程实验系统实验平台的设计

3.1 实验系统LonWorks网络构成

3.1.1 LonWorks控制网络的基本构成

3.1.2 实验系统LonWorks网络构成

3.2 实验平台数据采集与控制智能节点

3.2.1 Neuron芯片与LonTalk协议

3.2.2 数据采集与控制节点的构成

3.3 数据采集与控制智能节点Neuron C程序设计

3.3.1 Neuron C编程语言

3.3.2 数据采集与控制智能节点的安装与程序设计

3.4 实验接口板切换装置设计

3.4.1 控制核心——AVR单片机ATmega8

3.4.2 利用SPI总线技术实现对单片机I/O口的扩展

3.4.3 继电器组的设计

3.5 实验接口板与实验板的设计

4 LabVIEW实验Ⅵ的设计

4.1 LabVIEW实验Ⅵ程序设计

4.1.1 LabVIEW多线程技术及其在实验Ⅵ中的应用

4.1.2 LabVIEW状态机结构设计

4.1.3 远程视频实现

4.2 实验Ⅵ前面板设计

5 iLab远程实验系统

5.1 iLab实验系统简介

5.2 iLab实验系统的体系结构

5.3 iLab系统的技术实现

5.4 iLab系统的工作流程

6 远程实验系统关键问题的解决

6.1 利用DataSocke技术实现LabVIEW与iLab实验系统的通讯

6.1.1 DataSocket技术简介

6.1.2 将LabVIEW实验Ⅵ嵌入iLab实验系统

6.2 LabVIELabVIEW与LonWorks通讯研究

6.2.1 OPC技术简介

6.2.2 OPC服务器

6.2.3 LabVIEW与OPC Sever的通讯

6.3 LabVIEW与AVR单片机的通信实现

6.3.1 通讯程序流程

6.3.2 单片机串口硬件电路设计

6.3.3 LabVIEW串口通讯程序设计

结论

参考文献

附录A 远程实验平台硬件实物图

附录B 实验板实物图

附录C 数据采集与控制智能节点Neuron C程序清单

致谢