導(dǎo)語(yǔ)：綜合仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：文章針對(duì)高職院校機(jī)電一體化技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生掌握知識(shí)碎片化，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)能力薄弱，特建立基于LabVIEW的綜合仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)以外部環(huán)境作為采集量，以AT89C51單片機(jī)為核心處理芯片，配合外圍電路，通過(guò)虛擬串口發(fā)送數(shù)據(jù)給上位機(jī)，利用LabVIEW圖形化編程優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測(cè)和保存。綜合仿真實(shí)驗(yàn)效果表明，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式新穎，學(xué)生積極性明顯提高，對(duì)于學(xué)生課程知識(shí)的掌握、仿真設(shè)計(jì)及創(chuàng)新能力具有很大幫助。

關(guān)鍵字：機(jī)電一體化技術(shù)；LabVIEW；串口通信；綜合仿真實(shí)驗(yàn)

一、問(wèn)題的提出

機(jī)電一體化技術(shù)專(zhuān)業(yè)作為高職院校機(jī)電類(lèi)重點(diǎn)建設(shè)專(zhuān)業(yè)之一，綜合了機(jī)械加工、電工電子技術(shù)、傳感技術(shù)、工控技術(shù)等群體技術(shù)的學(xué)習(xí)[1-5]。隨著“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略的逐步推進(jìn)，國(guó)家發(fā)展需要儲(chǔ)備大量理論型、技能型和創(chuàng)新型人才作為支撐[6-8]。高職院校作為中國(guó)高等教育的重要組成部分，肩負(fù)著培養(yǎng)復(fù)合技能型實(shí)踐人才的重要責(zé)任[9]。而機(jī)電一體化技術(shù)專(zhuān)業(yè)對(duì)于智能制造、新能源等行業(yè)發(fā)展提供堅(jiān)強(qiáng)支持，為了更好培育職業(yè)素養(yǎng)強(qiáng)、實(shí)操技能優(yōu)，創(chuàng)新思維濃烈的綜合職業(yè)人才，本文設(shè)計(jì)了基于LabVIEW的綜合仿真實(shí)驗(yàn)，提升高職院校學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、實(shí)驗(yàn)促進(jìn)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化的能力，也為下階段畢業(yè)論文和未來(lái)工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、綜合仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

高職院校學(xué)生對(duì)于新鮮事物以及生活時(shí)事比較關(guān)注，興趣度也比較高，對(duì)于提升學(xué)生對(duì)課程積極性具有很大幫助，所以本文設(shè)計(jì)基于LabVIEW的外部環(huán)境仿真實(shí)驗(yàn)。本綜合仿真實(shí)驗(yàn)主要以傳感器完成對(duì)外部環(huán)境特征量的原始采集，采用Proteus仿真平臺(tái)中SHT11數(shù)字溫濕度傳感器和LDR1以光敏元件仿真光照傳感器[6-10]。為凸顯綜合仿真實(shí)驗(yàn)的直觀性，故本文采用虛擬串口技術(shù)，便于仿真教學(xué)的連貫性，下位機(jī)將采集的外部環(huán)境特征量通過(guò)虛擬串口將處理后約定的數(shù)據(jù)傳送給PC機(jī)，完成顯示和保持。

三、LabVIEW環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

（一）LabVIEW編程環(huán)境及設(shè)計(jì)上位機(jī)采用由美國(guó)NI公司研發(fā)的LabVIEW編程環(huán)境，是一種圖形化編程語(yǔ)言。在LabVIEW編程平臺(tái)里，編程主要在函數(shù)選板里選擇完成，根據(jù)設(shè)計(jì)圖的不同，選擇不同子項(xiàng)目，通過(guò)線程實(shí)現(xiàn)連接，在編程項(xiàng)目比較多的情況下，可將重復(fù)模塊的部分生成子VI，再同一編程環(huán)境下需要再次使用時(shí)，可以直接調(diào)用子VI，減少編程程序的復(fù)雜程度。圖1.LabVIEW程序框圖仿真實(shí)驗(yàn)，通過(guò)串口通信的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)連通，實(shí)際仿真使用虛擬串口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)同一PC機(jī)進(jìn)行下位機(jī)Proteus和上位機(jī)LabVIEW之間仿真數(shù)據(jù)的單向傳輸。此項(xiàng)便于高職學(xué)生在進(jìn)行綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目時(shí)，學(xué)習(xí)更加直觀，增加對(duì)虛擬技術(shù)的濃厚興趣。上位機(jī)程序設(shè)計(jì)選用被動(dòng)接收，當(dāng)收集到約定數(shù)據(jù)時(shí)，完成數(shù)據(jù)的顯示和保存。數(shù)據(jù)設(shè)定幀頭“FFFF”，幀頭之后為外部環(huán)境三個(gè)特征量數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的有效性；特征量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為文本文件格式。

四、實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果

（一）實(shí)驗(yàn)步驟。1.打開(kāi)虛擬串口軟件，創(chuàng)建虛擬串口COM，然后再打開(kāi)Proteus仿真軟件，雙點(diǎn)擊COMPIM，選擇創(chuàng)建好的虛擬串口，最后點(diǎn)擊運(yùn)行。2.打開(kāi)LabVIEW上位機(jī)軟件，選擇串口號(hào)，點(diǎn)擊打開(kāi)串口，這時(shí)，數(shù)據(jù)處于接收狀態(tài)。3.改變外部環(huán)境參數(shù)，實(shí)現(xiàn)基于LabVIEW的外部環(huán)境仿真實(shí)驗(yàn)功能。實(shí)驗(yàn)舉例：下位機(jī)初試值(光照：67濕度：50溫度：20)改變?yōu)閷?shí)驗(yàn)值(光照：141濕度：59溫度：30)，觀察曲線的變化情況。（二）實(shí)驗(yàn)分析。根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟操作，得到圖2為基于LabVIEW的外部環(huán)境仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)中間的顯示，上方白色曲線代表光照，中間紅色曲線代表濕度，綠色曲線代表溫度，在采集第3次到第4次時(shí)發(fā)生一次明顯數(shù)值變化，此時(shí)采集的原始數(shù)據(jù)為“FFFF8d3b1e”，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸約定，去掉“FFFF”禎頭，后剩余的為有效數(shù)據(jù)“8d3b1e”，那么此時(shí)進(jìn)行十六進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換，即：“8d”代表光照數(shù)值141，“3b”代表濕度59，“1e”代表溫度30，并將數(shù)據(jù)記錄保存在文本文件里。

五、結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)高職院校機(jī)電一體化技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生搭建基于LabVIEW的綜合仿真實(shí)驗(yàn)，從下位機(jī)傳感器到微處理器控制系統(tǒng)，從串口通信到上位機(jī)監(jiān)測(cè)，促進(jìn)學(xué)生系統(tǒng)掌握、電工電子、單片機(jī)等綜多門(mén)基礎(chǔ)及專(zhuān)業(yè)課程的再次學(xué)習(xí)和鞏固，培養(yǎng)學(xué)生敢于綜合所學(xué)知識(shí)，挑戰(zhàn)自我，獨(dú)立思考，努力解決現(xiàn)實(shí)難題，此次綜合仿真設(shè)計(jì)還豐富了學(xué)生教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，提升學(xué)生動(dòng)手仿真的能力。圖2基于LabVIEW的外部環(huán)境仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果

參考文獻(xiàn)：

[1]華馳,顧曉燕.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2016,33(03):172-176.

[2]溫貽芳,蘇益南,蘇華.系統(tǒng)論視閾下高職機(jī)電一體化技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程體系構(gòu)建探究[J].中國(guó)職業(yè)技術(shù)教育,2018(04):74-78.

[3]張慶玲.高職機(jī)電一體化技術(shù)專(zhuān)業(yè)現(xiàn)代學(xué)徒制實(shí)踐探索[J].職業(yè)技術(shù)教育,2014,35(14):27-29.

[4]趙陽(yáng).高職院校學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)研究[D].哈爾濱師范大學(xué),2016.

[5]劉波,劉曉鵬,趙俊生,高琳.基于PLC的機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2018,37(04):87-89+111.

[6]魯維佳,潘玉恒等.基于虛擬儀器和單片機(jī)的實(shí)時(shí)溫度采集與控制系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器,2018(01):120-122.

[7]黃春梅.工匠精神與高職院校校園文化建設(shè)探析[J].教育與職業(yè),2018(14):75-78.

[8]李松,陳新崗,倪志,陳果,楊定坤.基于LabVIEW的戶(hù)外電氣設(shè)備工作環(huán)境無(wú)線監(jiān)測(cè)研究[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)),2015,29(03):95-99.

[9]任成偉,師劍軍,劉俊杰,張勇.基于AT89C51的室內(nèi)智能化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].火力與指揮控制,2017,42(06):179-182.

[10]張二元,孫艷紅.基于AT89C51單片機(jī)的步進(jìn)式加熱爐溫度控制系統(tǒng)[J].鑄造技術(shù),2014,35(10):2417-2418.

作者:李 松 陳 朗 龔宏磊 單位:重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院