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摘要：文章針對高職院校機電一體化技術專業學生掌握知識碎片化，綜合運用所學知識能力薄弱，特建立基于LabVIEW的綜合仿真實驗。實驗以外部環境作為采集量，以AT89C51單片機為核心處理芯片，配合外圍電路，通過虛擬串口發送數據給上位機，利用LabVIEW圖形化編程優勢，實現數據的采集、監測和保存。綜合仿真實驗效果表明，實驗教學方式新穎，學生積極性明顯提高，對于學生課程知識的掌握、仿真設計及創新能力具有很大幫助。

關鍵字：機電一體化技術；LabVIEW；串口通信；綜合仿真實驗

一、問題的提出

機電一體化技術專業作為高職院校機電類重點建設專業之一，綜合了機械加工、電工電子技術、傳感技術、工控技術等群體技術的學習[1-5]。隨著“中國制造2025”戰略的逐步推進，國家發展需要儲備大量理論型、技能型和創新型人才作為支撐[6-8]。高職院校作為中國高等教育的重要組成部分，肩負著培養復合技能型實踐人才的重要責任[9]。而機電一體化技術專業對于智能制造、新能源等行業發展提供堅強支持，為了更好培育職業素養強、實操技能優，創新思維濃烈的綜合職業人才，本文設計了基于LabVIEW的綜合仿真實驗，提升高職院校學生理論聯系實際、實驗促進創新轉化的能力，也為下階段畢業論文和未來工作奠定堅實基礎。

二、綜合仿真實驗設計方案

高職院校學生對于新鮮事物以及生活時事比較關注，興趣度也比較高，對于提升學生對課程積極性具有很大幫助，所以本文設計基于LabVIEW的外部環境仿真實驗。本綜合仿真實驗主要以傳感器完成對外部環境特征量的原始采集，采用Proteus仿真平臺中SHT11數字溫濕度傳感器和LDR1以光敏元件仿真光照傳感器[6-10]。為凸顯綜合仿真實驗的直觀性，故本文采用虛擬串口技術，便于仿真教學的連貫性，下位機將采集的外部環境特征量通過虛擬串口將處理后約定的數據傳送給PC機，完成顯示和保持。

三、LabVIEW環境監測設計

（一）LabVIEW編程環境及設計上位機采用由美國NI公司研發的LabVIEW編程環境，是一種圖形化編程語言。在LabVIEW編程平臺里，編程主要在函數選板里選擇完成，根據設計圖的不同，選擇不同子項目，通過線程實現連接，在編程項目比較多的情況下，可將重復模塊的部分生成子VI，再同一編程環境下需要再次使用時，可以直接調用子VI，減少編程程序的復雜程度。圖1.LabVIEW程序框圖仿真實驗，通過串口通信的方式實現數據連通，實際仿真使用虛擬串口技術，實現同一PC機進行下位機Proteus和上位機LabVIEW之間仿真數據的單向傳輸。此項便于高職學生在進行綜合實訓項目時，學習更加直觀，增加對虛擬技術的濃厚興趣。上位機程序設計選用被動接收，當收集到約定數據時，完成數據的顯示和保存。數據設定幀頭“FFFF”，幀頭之后為外部環境三個特征量數據，保證數據的有效性；特征量數據存儲為文本文件格式。

四、實驗步驟及結果

（一）實驗步驟。1.打開虛擬串口軟件，創建虛擬串口COM，然后再打開Proteus仿真軟件，雙點擊COMPIM，選擇創建好的虛擬串口，最后點擊運行。2.打開LabVIEW上位機軟件，選擇串口號，點擊打開串口，這時，數據處于接收狀態。3.改變外部環境參數，實現基于LabVIEW的外部環境仿真實驗功能。實驗舉例：下位機初試值(光照：67濕度：50溫度：20)改變為實驗值(光照：141濕度：59溫度：30)，觀察曲線的變化情況。（二）實驗分析。根據實驗步驟操作，得到圖2為基于LabVIEW的外部環境仿真實驗結果，通過中間的顯示，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次時發生一次明顯數值變化，此時采集的原始數據為“FFFF8d3b1e”，根據數據傳輸約定，去掉“FFFF”禎頭，后剩余的為有效數據“8d3b1e”，那么此時進行十六進制數與十進制數之間的轉換，即：“8d”代表光照數值141，“3b”代表濕度59，“1e”代表溫度30，并將數據記錄保存在文本文件里。

五、結束語

本文針對高職院校機電一體化技術專業學生搭建基于LabVIEW的綜合仿真實驗，從下位機傳感器到微處理器控制系統，從串口通信到上位機監測，促進學生系統掌握、電工電子、單片機等綜多門基礎及專業課程的再次學習和鞏固，培養學生敢于綜合所學知識，挑戰自我，獨立思考，努力解決現實難題，此次綜合仿真設計還豐富了學生教學實踐環節，提升學生動手仿真的能力。圖2基于LabVIEW的外部環境仿真實驗結果

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作者:李 松 陳 朗 龔宏磊 單位:重慶航天職業技術學院