基于ELVIS II+的信号与系统实验设计及实现

柏艳红，John Hung

(1.太原科技大学电子信息工程学院，山西太原030024)

(2.Department of Electrical and Computer Engineering，Auburn University，AL 36849 USA)

“信号与系统”课程实验通常采用实验结合仿真来完成［1，2]。其中，实验部分大多采用实验箱实现。基于实验箱的传统实验方法存在以下缺陷:①学生不能直接接触元器件，不能自由选择元件，搭建自行设计的电路;②学生在不了解实验原理的情况下，只要接线正确且实验仪器工作正常就能完成实验，无法达到预期的实验教学目的［3]。

美国NI公司教学实验室虚拟仪器套件ELVIS II+(Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite II Series)集成了12个常用仪器，提供了原型面包板，可用于动手设计及原型设计，弥补了传统实验箱的不足［4]。本文设计采用了NI ELVIS II+的“信号与系统”实验内容及相应的实现方案。

1 NI ELVISⅡ+简介

NI ELVIS II+硬件主要包括工作台和原型板两部分，如图1所示。工作台集成了DAQ卡和保护电路板，控制面板上有调节函数发生器和可变电源的旋钮，以及示波器Scope、数字万用表DMM和函数发生器FGEN的接线端子。原型板与工作台相连，在原型板两侧的插孔接线条提供了ELVIS II+所有信号的端子，中间区域用于搭建电路。

NI ELVISmx是支持NI ELVIS II硬件的软件，提供了12个LabVIEW软面板，如图2所示。它包括:数字万用表(DMM)、示波器(Scope)、函数发生器(FGEN)、可变电源(VPS)波特分析仪(Bode)、动态信号分析仪(DSA)、任意波形发生器(ARB)、数字写入器(DigIn)、数字读取器(DigOut)、二线电流电压分析仪(2－Wire)和三线电流电压分析仪(3－Wire)等。阻抗分析仪(Imped)具体软仪器的使用参见NI ELVIS II系列用户手册。

ELVIS II+通过USB接口与PC连接，实现快速易用的测量数据采集及显示，通过基于LabVIEW的软仪器、工作台和原型板，ELVIS II+硬件平台适用于一年级至四年级的“信号与系统”课程，还可用于“测量与仪器”、“模拟与数字电路”、“控制与机电一体化”和“电信与嵌入式理论”等课程教学。……