虛擬儀器實(shí)驗(yàn)室1

1、虛擬儀器技術(shù),www.pansino.com.cn,虛擬儀器 vs傳統(tǒng)儀器,什么是虛擬儀器？虛擬儀器技術(shù)就是用戶自定義的基于PC技術(shù)的測(cè)試和測(cè)量解決方案，其4大優(yōu)勢(shì)在于：性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)、開(kāi)發(fā)時(shí)間少，以及出色的集成功能。性能高虛擬儀器是在PC技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，所以完全“繼承”了以現(xiàn)成即用的PC技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，包括功能超卓的處理器和文件I/O，使您在數(shù)據(jù)導(dǎo)入磁盤(pán)的同時(shí)就能實(shí)時(shí)地進(jìn)行復(fù)雜的分析。隨著數(shù)據(jù)傳輸

2、到硬驅(qū)功能的不斷加強(qiáng)，以及與PC總線的結(jié)合，高速數(shù)據(jù)記錄已經(jīng)較少依賴大容量的本地內(nèi)存。以一臺(tái)60G的示波器為例，在采用虛擬儀器技術(shù)的情況下，構(gòu)建這樣一臺(tái)示波器是相當(dāng)簡(jiǎn)單的，只要將一臺(tái)基于PC的數(shù)字轉(zhuǎn)換器放置在PC機(jī)中，就能以高達(dá)每秒100MB的速度將數(shù)據(jù)導(dǎo)入磁盤(pán)。,虛擬儀器技術(shù)的另一突出優(yōu)勢(shì)就是不斷提高的網(wǎng)絡(luò)帶寬。因特網(wǎng)和越來(lái)越快的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)的數(shù)據(jù)分享進(jìn)入了一個(gè)全新的階段，將因特網(wǎng)和NI的軟硬件產(chǎn)品相結(jié)合，您就能夠輕松地與地球另一端的

3、同事共享測(cè)量結(jié)果，分享“天涯若比鄰”的便捷 擴(kuò)展性強(qiáng)NI的軟硬件工具使得工程師和科學(xué)家們不再圈囿于當(dāng)前的技術(shù)中。得益于NI軟件的靈活性，只需更新您的計(jì)算機(jī)或測(cè)量硬件，就能以最少的硬件投資和極少的、甚至無(wú)需軟件上的升級(jí)即可改進(jìn)您的整個(gè)系統(tǒng)。在利用最新科技的時(shí)候，您可以把它們集成到現(xiàn)有的測(cè)量設(shè)備，最終以較少的成本加速產(chǎn)品上市的時(shí)間。,開(kāi)發(fā)時(shí)間少在驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用兩個(gè)層面上，NI高效的軟件構(gòu)架能與計(jì)算機(jī)、儀器儀表和通訊方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起

4、。NI設(shè)計(jì)這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時(shí)還提供了靈活性和強(qiáng)大的功能，使您輕松地配置、創(chuàng)建、部署、維護(hù)和修改高性能、低成本的測(cè)量和控制解決方案。,完美的集成虛擬儀器技術(shù)從本質(zhì)上說(shuō)是一個(gè)集成的軟硬件概念。隨著產(chǎn)品在功能上不斷地趨于復(fù)雜，工程師們通常需要集成多個(gè)測(cè)量設(shè)備來(lái)滿足完整的測(cè)試需求，但是這些不同設(shè)備間的連接和集成總是耗費(fèi)大量時(shí)間，不是輕易可以完成的。NI的虛擬儀器軟件平臺(tái)為所有的I/O設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口，例如數(shù)據(jù)采

5、集、視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)和分布式I/O等等，幫助用戶輕松地將多個(gè)測(cè)量設(shè)備集成到單個(gè)系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復(fù)雜性。為了獲得最高的性能、簡(jiǎn)單的開(kāi)發(fā)過(guò)程和系統(tǒng)層面上的協(xié)調(diào)，這些不同的設(shè)備必須保持其獨(dú)立性，同時(shí)還要緊密地集成在一起。NI的結(jié)構(gòu)可以使開(kāi)發(fā)者們快速創(chuàng)建測(cè)試系統(tǒng)，并隨著要求的改變輕松地完成對(duì)系統(tǒng)的修改。得益于這一集成式的構(gòu)架帶來(lái)的好處，您的系統(tǒng)可以更具競(jìng)爭(zhēng)性，因?yàn)槟梢愿咝У卦O(shè)計(jì)和測(cè)試高質(zhì)量的產(chǎn)品，并將它們更快速地投入市場(chǎng)。,虛擬儀器的概念虛擬

6、儀器是一種概念儀器，迄今為止，業(yè)界還沒(méi)有一個(gè)明確的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和定義。虛擬儀器，實(shí)際上就是一種基于計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化測(cè)試儀器系統(tǒng)。業(yè)界一般認(rèn)為，所謂虛擬測(cè)量?jī)x器，就是采用計(jì)算機(jī)開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)取代傳統(tǒng)的單機(jī)測(cè)量?jī)x器，對(duì)各種各樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理、顯示和存儲(chǔ)。虛擬儀器的突出優(yōu)點(diǎn)在于能夠和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，從而開(kāi)拓了更多的功能，具有很大的靈活性，由于虛擬儀器的設(shè)備利用率高、維修費(fèi)用低、能夠獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。用戶購(gòu)買(mǎi)了這種虛擬儀器，就不必再擔(dān)心儀器會(huì)永

7、遠(yuǎn)保持出廠時(shí)既定的功能模式，用戶可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境變化的需要，通過(guò)對(duì)軟件的不同應(yīng)用，拓展VI功能，以便適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)的需要。虛擬儀器的另外一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是能夠和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合，能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)借助OLE、DDE技術(shù)與企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)Intranet聯(lián)接，與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，將虛擬儀器實(shí)時(shí)測(cè)量的數(shù)據(jù)輸送到Intranet,“軟件即是儀器”這是NI公司提出的虛擬儀器理念的核心思想。從這一思想出發(fā)，基于電腦或工作站、軟件和I／O部件來(lái)構(gòu)建虛擬儀器。I／O

8、部件可以是獨(dú)立儀器、模塊化儀器、數(shù)據(jù)采集板（DAQ）或傳感器。NI所擁有的虛擬儀器產(chǎn)品包括軟件產(chǎn)品（如LabVIEW）、GPIB產(chǎn)品、數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品、信號(hào)處理產(chǎn)品、圖像采集產(chǎn)品、DSP產(chǎn)品和VXI控制產(chǎn)品等。虛擬儀器 功能由用戶自己定義；面向應(yīng)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可方便地與網(wǎng)絡(luò)外設(shè)、應(yīng)用等連接；展現(xiàn)全漢化圖形界面、計(jì)算機(jī)接讀數(shù)、分析處理；數(shù)據(jù)可編輯、存儲(chǔ)、打??；軟件是關(guān)鍵部分；價(jià)格低廉（是傳統(tǒng)儀器價(jià)格的五至十分之一）；基于計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)放的功能

9、模塊可構(gòu)成多種儀器；技術(shù)更新快（周期為1－2）；基于軟件體系的結(jié)構(gòu)，大大節(jié)省開(kāi)發(fā)維護(hù)費(fèi)用；個(gè)人可以擁有一個(gè)實(shí)驗(yàn)室。,NI推出的虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)軟件LabWindows／CVI和LabVIEW，能夠以其直觀簡(jiǎn)便的編程方式、眾多的源碼級(jí)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、多種多樣的分析和表達(dá)功能支持，為用戶快捷地構(gòu)筑自己在實(shí)際生產(chǎn)中所需要的儀器系統(tǒng)創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。LabVIEW由于能夠?yàn)橛脩籼峁┖?jiǎn)明、直觀、易用的圖形編程方式，能夠?qū)⒎爆崗?fù)雜的語(yǔ)言編程簡(jiǎn)化成為以

10、菜單提示方式選擇功能，并且用線條將各種功能連接起來(lái)，十分省時(shí)簡(jiǎn)便，深受用戶青睞。與傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言比較，LabVIEW圖形編程方式能夠節(jié)省85％以上的程序開(kāi)發(fā)時(shí)間，其運(yùn)行速度卻幾乎不受影響，體現(xiàn)出了極高的效率。使用虛擬儀器產(chǎn)品，用戶可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要重新構(gòu)筑新的儀器系統(tǒng)。例如，用戶可以將原有的帶有RS232接口的儀器、VXI總線儀器以及GPIB儀器通過(guò)計(jì)算機(jī)，聯(lián)接在一起，組成各種各樣新的儀器系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理和操作，以便滿足各種

11、不同的測(cè)量、測(cè)試和分析系統(tǒng)的需要，還可以將其用于對(duì)儀器的監(jiān)控和工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化控制，使虛擬儀器能夠在更廣泛的范圍內(nèi)發(fā)揮更大的作用。,,,儀器概念的轉(zhuǎn)變,傳統(tǒng)儀器廠商定義功能,虛擬儀器用戶定義功能,,虛擬儀器的構(gòu)成元素,,數(shù)據(jù)采集和控制,,分析,Signal ProcessingDigital FilteringStatisticsArray Operations,Graphical User InterfaceHardco

12、py OutputFile I/O,信號(hào),,,,Plug-In DAQ BoardsIEEE 488 (GPIB)RS-232,Virtual Instrumentation-- Computer Based Instruments,GPIB,Serial,DAQ,ProcessorUnit Under Test,VXI,Image Acquisition,MotionControl,PXI,Application

13、Software,Hardware & Driver Software,Measurement Studio LabVIEW,虛擬儀器系統(tǒng),數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),采集 分析 顯示,,基于PC的數(shù)據(jù)采集和儀器控制開(kāi)發(fā)軟件,Source: Survey of 400 US readers from T&M World, EDN, Desig

14、n News, and R&D magazines, March 2002,,測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)軟件,虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域,航空航天教學(xué)核工業(yè)軍工通信測(cè)試鐵道…….,虛擬儀器——儀器發(fā)展的新時(shí)代由于微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高度發(fā)展及其在電子測(cè)量技術(shù)與儀器上的應(yīng)用，新的測(cè)試?yán)碚?、新的測(cè)試方法、新的測(cè)試領(lǐng)域以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，在許多方面已經(jīng)沖破了傳統(tǒng)儀器的概念，電子測(cè)量?jī)x器的功能和作用發(fā)生了質(zhì)的變

15、化。在這種背景下，八十年代未美國(guó)研制成功虛擬儀器。所謂虛擬儀器就是利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)，加上特殊設(shè)計(jì)的儀器硬件和專用軟件，形成既有普通儀器的基本功能，又有一般儀器所沒(méi)有的特殊功能的高檔低價(jià)的新型儀器。虛似儀器的出現(xiàn)是儀器發(fā)展史上的一場(chǎng)革命，代表著儀器發(fā)展的最新方向和潮流，是信息技術(shù)的一個(gè)重要領(lǐng)域，對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)將產(chǎn)生不可估量的影響。虛擬儀器是利用PC計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形環(huán)境和在線幫助功能，建立中英文界面的虛擬儀器面板，完成對(duì)儀器

16、的控制，數(shù)據(jù)分析與顯示，代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器，改變傳統(tǒng)儀器的使用方式，提高儀器的功能和使用效率，大幅度降低儀器的價(jià)格，使用戶可以根據(jù)自己的需要定義儀器的功能。虛擬儀器可以廣泛應(yīng)用于電子測(cè)量、電力工程、物礦勘探、醫(yī)療、振動(dòng)分析、聲學(xué)分析、故障診斷及教學(xué)科研等多方面。,國(guó)際上從1988年開(kāi)始陸續(xù)有虛擬產(chǎn)品面市，當(dāng)時(shí)有五家制造商推出30種產(chǎn)品，此后，虛擬儀器產(chǎn)品成倍增加，到1994年底，虛擬儀器制造廠已達(dá)95家，共生產(chǎn)1000多種虛擬儀器產(chǎn)品，銷(xiāo)售額

17、達(dá)2.93億美元，占整個(gè)儀器銷(xiāo)售額73億美元的4％。美國(guó)是虛擬儀器的誕生地，也是全球最大虛擬儀器制造國(guó)。生產(chǎn)虛擬儀器的主要廠家有HP公司，目前生產(chǎn)100多種型號(hào)的虛擬儀器。還有Tekronix公司，目前生產(chǎn)約80多種型號(hào)的虛擬儀器。這些廠家的產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，目前已開(kāi)始進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，但價(jià)格較高，因?yàn)闆](méi)有中文界面，還沒(méi)有廣泛地被用戶所接受?，F(xiàn)代化生產(chǎn)要求電子儀器品種多，功能強(qiáng)，精度高，自動(dòng)化程度高，而且要求測(cè)試速度快，實(shí)時(shí)

18、性好，具有良好的人機(jī)界面。虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器相比有以下幾個(gè)特點(diǎn)：傳統(tǒng)儀器 功能由儀器廠商定義；與其它儀器設(shè)備的連接十分有限；圖形界面小，人工讀數(shù)，信息量小；數(shù)據(jù)無(wú)法編輯；硬件是關(guān)鍵部分；價(jià)格昂貴；系統(tǒng)封閉，功能固定，擴(kuò)展性低；技術(shù)更新慢（周期為5－10年）；開(kāi)發(fā)和維護(hù)費(fèi)用高；多為實(shí)驗(yàn)室所擁有。,與其它基于計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)一樣，虛擬儀器是最新的PC技術(shù)（例如PentiumⅢ）、先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)（如VXI／PXI功能模塊儀器）和強(qiáng)大的

19、軟件包等多種技術(shù)的大集成。虛擬儀器與傳統(tǒng)獨(dú)立儀器的應(yīng)用領(lǐng)域，既相互交叉又相互補(bǔ)充，相得益彰。在高速度、高帶寬和專業(yè)測(cè)試領(lǐng)域，獨(dú)立儀器具有無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)。在中低檔測(cè)試領(lǐng)域，虛擬儀器可取代一部分獨(dú)立儀器的工作，但完成復(fù)雜環(huán)境下的自動(dòng)化測(cè)試是虛擬儀器的拿手好戲，是傳統(tǒng)的獨(dú)立儀器難以勝任的。例如，利用虛擬儀器系統(tǒng)可開(kāi)發(fā)復(fù)雜的汽車(chē)駕駛室模擬仿真測(cè)試臺(tái)，并且在開(kāi)發(fā)時(shí)可以獲得極高的工作效率，這對(duì)于傳統(tǒng)儀器系統(tǒng)而言，是不可思議的?！　＜覀冎赋觯谶@

20、個(gè)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，已是大勢(shì)所趨，而虛擬儀器系統(tǒng)正是計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳統(tǒng)的儀器技術(shù)進(jìn)行融合的產(chǎn)物，因此，在21世紀(jì)，虛擬儀器將大行其道，日漸受寵，將會(huì)引發(fā)傳統(tǒng)的儀器產(chǎn)業(yè)一場(chǎng)新的革命 。,虛擬儀器的硬件構(gòu)成,如圖所示，虛擬儀器的硬件構(gòu)成有多種方案，通常采用以下幾種： 　　(1)基于數(shù)據(jù)采集的虛擬儀器系統(tǒng) 　　這種方式借助于插入計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡與專用的軟件如LabVIEW(或LabWind

21、ows/CVI)相結(jié)合，通過(guò)A/D變換將模擬、數(shù)字信號(hào)采集到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、處理、顯示等，并可通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)反饋控制。根據(jù)需要還可加入信號(hào)調(diào)理和實(shí)時(shí)DSP等硬件模塊。 　　(2)基于通用接口總線GPIB接口的儀器系統(tǒng) 　　GPIB(General Purpose Interface Bus)儀器系統(tǒng)的構(gòu)成是邁向虛擬儀器的第一步，即利用GPIB接口卡將若干GPIB儀器連接起來(lái)，用計(jì)算機(jī)增強(qiáng)傳統(tǒng)儀器的功能，組織大型柔性自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，

22、技術(shù)易于升級(jí)，維護(hù)方便，儀器功能和面板自定義，開(kāi)發(fā)和使用容易。它可高效靈活地完成各種不同規(guī)模的測(cè)試測(cè)量任務(wù)。利用GPIB技術(shù)，可由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的操作和控制，替代傳統(tǒng)的人工操作方式，排除人為因素造成的測(cè)試測(cè)量誤差。同時(shí)，由于可預(yù)先編制好測(cè)試程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試，提高了測(cè)試效率。,(3)利用VXI總線儀器實(shí)現(xiàn)虛擬儀器系統(tǒng) 　　VXI(VMEbus ExtensionforInstrumentation)總線為虛擬儀器系統(tǒng)提供了一個(gè)更為廣

23、闊的發(fā)展空間。VXI總線是一種高速計(jì)算機(jī)總線———VME(VersaModule Eurocard)總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展。由于其標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放、傳輸速率高、數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)、定時(shí)和同步精確、模塊化設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便靈活，已越來(lái)越受到重視。它便于組織大規(guī)模、集成化系統(tǒng)，是儀器發(fā)展的一個(gè)方向。 　　(4)基于串行口或其它工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線的系統(tǒng) 　　將某些串行口儀器和工業(yè)控制模塊連接起來(lái)，組成實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。將帶有RS-232總線接口的儀器作為I

24、/O接口設(shè)備通過(guò)RS-232串口總線與PC計(jì)算機(jī)組成虛擬儀器系統(tǒng)，目前仍然是虛擬儀器的構(gòu)成方式之一。當(dāng)今，PC計(jì)算機(jī)已更多地采用了USB總線和IEEE1394總線。,設(shè)計(jì)虛擬儀器的軟件工具設(shè)計(jì)虛擬儀器的過(guò)程與主要工作內(nèi)容就是編制應(yīng)用軟件的過(guò)程。設(shè)計(jì)虛擬儀器必需有合適的軟件工具。因此，提供應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)工具的軟件平臺(tái)技術(shù)也相應(yīng)快速發(fā)展。目前流行的軟件開(kāi)發(fā)工具主要有兩類(lèi)：文本式編程語(yǔ)言：如Visual C＋＋，Visual Basic，La

25、bWindows／CVI等；圖形化編程語(yǔ)言：如LabVIEW，HPVEE等。,,虛擬儀器的軟件體系構(gòu)成 　　構(gòu)成一個(gè)虛擬儀器系統(tǒng)，基本硬件確定以后，就可通過(guò)不同的軟件實(shí)現(xiàn)不同的功能。軟件是虛擬儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵。沒(méi)有一個(gè)優(yōu)秀的控制分析軟件，很難構(gòu)成一臺(tái)理想的虛擬儀器系統(tǒng)。根據(jù)VPP(VXIPlug&Play)系統(tǒng)規(guī)范的定義，虛擬儀器系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)應(yīng)包含3部分，如圖所示：,(1)I/O接口軟件 　　I/O接口軟件存在于儀器(即I/

26、O接口設(shè)備)與儀器驅(qū)動(dòng)程序之間，是一個(gè)完成對(duì)儀器寄存器單元進(jìn)行直接存取數(shù)據(jù)操作，并為儀器與儀器驅(qū)動(dòng)程序提供信息傳遞的底層軟件，是實(shí)現(xiàn)開(kāi)放的、統(tǒng)一的虛擬儀器系統(tǒng)的基礎(chǔ)與核心。在VPP系統(tǒng)規(guī)范中，詳細(xì)規(guī)范了虛擬儀器的I/O接口軟件的特點(diǎn)、組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)規(guī)范，并將符合VPP規(guī)范的虛擬儀器I/O接口軟件定義為VISA軟件。 　　(2)儀器驅(qū)動(dòng)程序 　　每個(gè)儀器模塊均有自己的儀器驅(qū)動(dòng)程序。儀器驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)質(zhì)是為用戶提供了用于儀器操作的較

27、抽象的操作函數(shù)集。對(duì)于應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，它對(duì)儀器的操作是通過(guò)儀器驅(qū)動(dòng)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的；儀器驅(qū)動(dòng)程序?qū)τ趦x器的操作與管理，又是通過(guò)I/O軟件所提供的統(tǒng)一基礎(chǔ)與格式的函數(shù)庫(kù)(VISA)的調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于應(yīng)用程序設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，一旦有了儀器驅(qū)動(dòng)程序，在不是十分了解儀器內(nèi)部操作過(guò)程的情況下，也可以進(jìn)行虛擬儀器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序是連接上層應(yīng)用程序與底層I/O接口軟件的紐帶和橋梁。 　　(3)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境 　　應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境的選擇，

28、可因開(kāi)發(fā)人員的喜好不同而不同，但最終都必須提供給用戶一個(gè)界面友好、功能強(qiáng)大的應(yīng)用程序。,儀器儀表的虛擬化設(shè)計(jì)與LabVIEW圖形化發(fā)工具　　電子儀器與計(jì)算機(jī)技術(shù)更深層次的結(jié)合產(chǎn)生了一種新的儀器模式：虛擬儀器(Virtual Instrument)。虛擬儀器是指在通用計(jì)算機(jī)上添加一層軟件和一些硬件模塊，使用戶操作這臺(tái)通用計(jì)算機(jī)就像操作一臺(tái)自己專門(mén)設(shè)計(jì)的儀器一樣。虛擬儀器技術(shù)強(qiáng)調(diào)軟件的作用，提出了“軟件就是儀器”的概念。它是電子測(cè)試與儀器

29、領(lǐng)域中發(fā)展方興未艾的技術(shù)，特別適用于現(xiàn)代越來(lái)越復(fù)雜的測(cè)試系統(tǒng)?！　I公司的LabVIEW是一套專為數(shù)據(jù)采集與儀器控制、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)表達(dá)而設(shè)計(jì)的圖形化編程軟件。它增強(qiáng)了用戶在標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)上配以高效經(jīng)濟(jì)的硬件設(shè)備來(lái)構(gòu)建自己的儀器系統(tǒng)的能力。將LabVIEW與一般的數(shù)據(jù)采集以及儀器設(shè)備加以組合，就可以設(shè)計(jì)出虛擬儀器，并將其應(yīng)用于許多領(lǐng)域，而不象傳統(tǒng)的儀器那樣，受生產(chǎn)商所設(shè)計(jì)功能的限制?！　abVIEW提供一種像數(shù)據(jù)流一樣的編程方式，

30、用戶只要連接各個(gè)邏輯框即可構(gòu)成程序。它的基本程序單位是VI。LabVIEW通過(guò)圖形編程的方法，建立一系列的VI，來(lái)完成用戶指定的測(cè)試任務(wù)。對(duì)于簡(jiǎn)單的測(cè)試任務(wù)，可由一個(gè)VI完成;對(duì)于復(fù)雜的測(cè)試任務(wù)，則可按照模塊設(shè)計(jì)的概念，把一項(xiàng)復(fù)雜的測(cè)試任務(wù)變成一系列的子任務(wù)。設(shè)計(jì)時(shí)，先設(shè)計(jì)各種VI以完成每項(xiàng)子任務(wù)，然后把這些VI組合起來(lái)以完成更大的任務(wù)，最后建成的頂層虛擬儀器就成為一個(gè)包括眾多功能子虛擬儀器的集合。,使用傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)儀器系統(tǒng)存

31、在許多困難。開(kāi)發(fā)者不僅要關(guān)心程序流程方面的問(wèn)題，還必須考慮用戶界面、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)表達(dá)等復(fù)雜的問(wèn)題，這些問(wèn)題在LabVIEW中都迎刃而解了。LabVIEW還帶有多種基本的VI庫(kù)。其中包括采用GP-IB、VISA、VXI和串行接口的儀器的驅(qū)動(dòng)程序。LabVIEW還擁有功能超強(qiáng)且龐大的分析函數(shù)庫(kù)，其涵蓋了統(tǒng)計(jì)、估計(jì)、回歸分析、線性代數(shù)、信號(hào)生成、時(shí)域頻域分析及數(shù)字濾波等眾多科學(xué)領(lǐng)域。 ESP在系統(tǒng)可編程技術(shù)　　ISP(In Syste

32、m Programmability)在系統(tǒng)可編程是指在用戶自己設(shè)計(jì)的目標(biāo)系統(tǒng)中或線路板上為重構(gòu)邏輯器件進(jìn)行編程或反復(fù)編程的能力。這種重構(gòu)可以在實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)過(guò)程中、制造過(guò)程中甚至在交付用戶使用后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行或通過(guò)Internet進(jìn)行。ISP技術(shù)的應(yīng)用，給儀器儀儀器儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了革命性的變化。它使得儀器儀表的硬件系統(tǒng)不再是固定結(jié)構(gòu)，而是具有了軟件的靈活性，在調(diào)試過(guò)程中不斷更改“軟件”就可達(dá)到硬件功能的改進(jìn)，這種“軟”硬件的全新設(shè)計(jì)概念，使系

33、統(tǒng)具有了極強(qiáng)的靈活性的適應(yīng)性。,LabVIEW －圖形化編程語(yǔ)言,?可以編譯的圖形化編程語(yǔ)言環(huán)境?提高開(kāi)發(fā)效率,LabVIEW 語(yǔ)言環(huán)境,數(shù)據(jù)流 模塊化,LabVIEW 動(dòng)手實(shí)例,Exercise1 Random number Generator,用隨機(jī)數(shù)發(fā)生函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)，并在Chart上面實(shí)時(shí)顯示用While循環(huán)控制程序連續(xù)運(yùn)行每個(gè)循環(huán)中延時(shí)300毫秒產(chǎn)生一個(gè)新隨機(jī)數(shù),Exercise 1 Random num

34、ber Generator,Exercise 1 Random number Generator,問(wèn)題：通過(guò)控件用戶可以隨時(shí)改變延時(shí)的時(shí)間,,,Exercise 1 Random number Generator,Exercise 1 Random number Generator,將隨機(jī)數(shù)存盤(pán)。記錄在一個(gè)文本文件中,,Exercise 1 Random number Generator,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)采集卡,Multi

35、functionAnalog I/O, Digital I/O, Counter/Timer,DAQ 計(jì)算機(jī)平臺(tái),臺(tái)式電腦,PXI/SCXI,PXI,VXI,筆記本,,數(shù)據(jù)采集實(shí)例,Exercise 2 溫度采集,將Exercise 1中的隨機(jī)數(shù)模塊換為數(shù)據(jù)采集模塊,,Exercise 3 波形采集和測(cè)量,運(yùn)用 AI acquire waveform.vi 采集波形分析波形的有效值,,,,,計(jì)算機(jī),GPIBInterfac

36、e,DMM,,,GPIB Read,GPIB Write,"F0R0S2","1.8524",GPIB 電纜,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,LabVIEW應(yīng)用 - GPIB 儀器控制,LabVIEW 平臺(tái),?機(jī)器視覺(jué)與圖像處理 Vision觀察距離測(cè)量模式識(shí)別顏色匹配斑點(diǎn)分析和變形處理?Vision Builder交互式開(kāi)發(fā)輔助工具?Optical c

37、haracter recognition 字符識(shí)別,機(jī)器視覺(jué)與圖像處理模塊,運(yùn)動(dòng)控制,?簡(jiǎn)單易用MAX 配置LabVIEW VIs?強(qiáng)大的功能?簡(jiǎn)易集成數(shù)據(jù)采集圖像?單軸與多軸?伺服與步進(jìn)電機(jī),LabVIEW 平臺(tái),數(shù)據(jù)庫(kù)連接工具包,對(duì)OLE DB, ODBC 數(shù)據(jù)庫(kù) insert, select 數(shù)據(jù)Microsoft Access, SQL Server, Oracle 等建立，刪除表格以 XML 格

38、式保存記錄執(zhí)行 SQL 查詢執(zhí)行 stored procedures對(duì) transactions 的管理,生成 Microsoft Word, Excel 報(bào)告文字, 表格, 圖表, 圖片 格式字體, 顏色, 文字對(duì)齊等 利用模版 E-mail 報(bào)告 運(yùn)行宏 (Macro),Office 報(bào)告生成工具包,信號(hào)處理工具包,聯(lián)合時(shí)頻分析高精度頻譜分析小波分析和濾波器族設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì),應(yīng)用程序生成器,生成可執(zhí)行文

39、件(EXE)或動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)(DLL)把應(yīng)用程序生成安裝盤(pán)與 LabVIEW 環(huán)境融合在一起節(jié)省費(fèi)用LabVIEW 專業(yè)版附帶，完全版需另購(gòu),如何學(xué)LabVIEW ？虛擬儀器技術(shù)現(xiàn)在比較熱，提了很多年，現(xiàn)在應(yīng)用的領(lǐng)域很廣，絕大多數(shù)的行業(yè)都能用到，這是一種趨勢(shì)。但也有很多挑戰(zhàn)，每個(gè)跨入這個(gè)領(lǐng)域的人都會(huì)面對(duì)很多很多的軟件和硬件，從什么方面來(lái)挑選，該學(xué)什么，大家都有這樣的問(wèn)題?！　abVIEW是圖形化的編程語(yǔ)言，使這個(gè)領(lǐng)域的趨勢(shì)，他

40、是很容易上手，但是這是一門(mén)語(yǔ)言，你要真正精通它是要花很多力氣的。但這有一個(gè)越來(lái)越方便使用的趨勢(shì)，現(xiàn)在的LabVIEW Express和NI硬件之間的連接幾乎是不需要什么太多的編程工作了，不是計(jì)算機(jī)專業(yè)的人也可以去編程了，但做到大的項(xiàng)目時(shí)候，由上百成千個(gè)VI組成的函數(shù)的時(shí)候，你用LabVIEW或者CVI,VC,VB,任何語(yǔ)言都需要你花大力氣去做，只是提供給你的工具不太一樣罷了。以前自己也用VC,學(xué)了好久，最后現(xiàn)在還是幾乎調(diào)程序都用LabV

41、IEW.關(guān)鍵是方便，熟悉。但是要有良好的編程風(fēng)格，就像LabVIEW你不要亂連線，用C語(yǔ)言不要亂用GOTO語(yǔ)句一樣。,一些比較好的習(xí)慣，就是看LabVIEW自帶的大量例子，Help->Find Example一般大多數(shù)情況，找個(gè)例子根據(jù)自己需要改一改就可以了。如果不行，到NI網(wǎng)站上去查。http://zone.ni.com/devzone/labviewzone.nsf/OpenPage?openagent&lvsect

42、ion=codesharing 上面有很多很多的例子，全世界的VIer都往上面放例子　　如果碰到問(wèn)題，先查NI的網(wǎng)站，其中有兩個(gè)地方，一個(gè)是開(kāi)發(fā)者園地，上面的LabVIEW Zone很不錯(cuò)，你用英文可以在LabVIEW論壇上問(wèn)問(wèn)題　　NIdeveloper Zone 地址:http://zone.ni.com/zone/jsp/zone.jsp　　還有一個(gè)就是Knowledge Base, 上面幾乎包括了所有常見(jiàn)的問(wèn)題解答，大概

43、好幾萬(wàn)篇，可以搜索一下　　地址:http://search.ni.com/?layout=KB,如果你想知道你的應(yīng)用領(lǐng)域，一般是查www.google.com ,www.ni.com/solutions/ 這個(gè)其實(shí)是虛擬儀器最難得?！　∮幸恍┍容^有意思的視頻，　　http://www.ni.com/niweek/niweek2002/keynote_videos.htm 里面有好幾個(gè)非常經(jīng)典的演示　　http://www.ni.

44、com/niweek/keynote_videos.htm 　　　　LaVIEW的書(shū)籍在國(guó)內(nèi)還不是非常多，講的很高級(jí)的用法的書(shū)更少，一般要提高，就看英文原版的?！　〗衲?，LabVIEW在嵌入式領(lǐng)域，仿真建模領(lǐng)域都會(huì)有很多新的產(chǎn)品，比如能直接用LabVIEW下載DSP, 下載到第三方的FPGA, LabVIEW和Matlab的Simulink也有了最新的接口，非常震撼的結(jié)合。,,談到硬件，我只想說(shuō)，PXI一定是趨勢(shì)。有了PXI和Lab

45、VIEW, 虛擬儀器已經(jīng)往更遠(yuǎn)的方向發(fā)展了?！　　　∶恳粋€(gè)選用虛擬儀器技術(shù)的工程師，他都會(huì)面對(duì)一些挑戰(zhàn)和壓力，比如原來(lái)，他只需要把傳統(tǒng)儀器搬來(lái)就用，現(xiàn)在需要自己編程，自己設(shè)計(jì)，如果出了問(wèn)題，還要自己解決。但是，我想，一個(gè)人，如果不敢面對(duì)壓力，不敢去了解最新的技術(shù)，他也不會(huì)成功。,,,PC,Industrial PC,Workstation,PDA,Chip,Sensors,LabVIEW Everywhere,RT Series B