《虛擬儀器技術(shù)》ppt課件

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1、第9章虛擬儀器技術(shù)本章重點(diǎn)1．虛擬儀器基本知識(shí)2．圖形化軟件編程平臺(tái)LabVIEW介紹3．LabVIEW模板（工具模板、控制模板、功能模板）4．LabVIEW的數(shù)據(jù)類型5．LabVIEW的程序結(jié)構(gòu)6．LabVIEW的顯示功能7．LabVIEW編程入門本章難點(diǎn)LabVIEW的程序結(jié)構(gòu)控制和顯示功能。9.1虛擬儀器的基本知識(shí)9.1.1虛擬儀器的一般概念所謂虛擬儀器(VirtualInstrument，簡(jiǎn)稱VI)，是在計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)上，配以I/O接口設(shè)備，由用戶自行設(shè)計(jì)虛擬控制面板和測(cè)試功能的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。虛

2、擬儀器是利用計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，以多種形式表達(dá)輸出檢測(cè)結(jié)果，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析、處理，由I/O接口設(shè)備完成信號(hào)的采集、測(cè)量與調(diào)理，從而完成各種測(cè)試功能的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。20多年前，美國(guó)國(guó)家儀器公司NI（NationalInstruments）提出了虛擬儀器（VI）概念，由此引發(fā)了傳統(tǒng)儀器領(lǐng)域的一場(chǎng)重大變革，使得計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得以長(zhǎng)驅(qū)直入儀器領(lǐng)域，和儀器技術(shù)結(jié)合起來(lái)，從而開創(chuàng)了“軟件即是儀器”的先河。虛擬儀器通過(guò)軟件將計(jì)算機(jī)硬件資源與儀器硬件有機(jī)的融

3、合為一體，從而把計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算處理能力和儀器硬件的測(cè)量，控制能力結(jié)合在一起，大大縮小了儀器硬件的成本和體積，并通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)以及分析處理。從發(fā)展史看，電子測(cè)量?jī)x器經(jīng)歷了由模擬儀器、智能儀器到虛擬儀器，虛擬儀器具有傳統(tǒng)獨(dú)立儀器無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，但它并不否定傳統(tǒng)儀器的作用，它們相互交叉又相互補(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。9

4、.1.2虛擬儀器的組成虛擬儀器由硬件和軟件組成構(gòu)成虛擬儀器的硬件平臺(tái)包括兩部分：1．計(jì)算機(jī)：一般為一臺(tái)PC機(jī)或者工作站，它是硬件平臺(tái)的核心。2．I/O接口設(shè)備：主要完成被測(cè)輸入信號(hào)的采集、放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換?？筛鶕?jù)實(shí)際情況采用不同的I/O接口硬件設(shè)備，如數(shù)據(jù)采集卡/板(DAQ)、GPIB總線儀器、VXI總線儀器模塊、串口儀器等。虛擬儀器的構(gòu)成方式主要有五種類型，如圖9.1所示。圖9.1虛擬儀器組成軟件計(jì)算機(jī)（A/D，D/A）數(shù)據(jù)采集卡虛擬儀器虛擬儀器是利用計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，以多種形式

5、表達(dá)輸出檢測(cè)結(jié)果，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析、處理，由I/O接口設(shè)備完成信號(hào)的采集、測(cè)量與調(diào)理，從而完成各種測(cè)試功能的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。虛擬儀器硬件由可由以下部分構(gòu)成：（1）PC–DAQ系統(tǒng)：是以數(shù)據(jù)采集板、信號(hào)調(diào)理電路和計(jì)算機(jī)為儀器硬件平臺(tái)組成的插卡式虛擬儀器系統(tǒng)。采用PCI或ISA計(jì)算機(jī)本身的總線，故將數(shù)采卡/板(DAQ)插入計(jì)算機(jī)的空槽中即可。（2）GPIB系統(tǒng)：以GPIB標(biāo)準(zhǔn)總線儀器與計(jì)算機(jī)為儀器硬件平臺(tái)組成的虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)。（3）VXI系統(tǒng)：以VXI標(biāo)準(zhǔn)總線儀器模塊與計(jì)算機(jī)

6、為儀器硬件平臺(tái)組成的虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)。（4）PXI系統(tǒng)：以PXI標(biāo)準(zhǔn)總線儀器模塊與計(jì)算機(jī)為儀器硬件平臺(tái)組成的虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)。（5）串口系統(tǒng)：以Serial標(biāo)準(zhǔn)總線儀器與計(jì)算機(jī)為儀器硬件平臺(tái)組成的虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)。虛擬儀器軟件由兩大部分構(gòu)成。1．應(yīng)用程序:它包含兩個(gè)方面的程序：（1）實(shí)現(xiàn)虛擬面板功能的前面板軟件程序。（2）定義測(cè)試功能的流程圖軟件程序。2．I/O接口儀器驅(qū)動(dòng)程序:這類程序用來(lái)完成特定外部硬件設(shè)備的擴(kuò)展、驅(qū)動(dòng)與通信。開發(fā)虛擬儀器，必須有合適的軟件工具。目前已有多種虛擬儀器的軟件開發(fā)工具。（1）文

7、本式編程語(yǔ)言：如C、VisualC＋＋、VisualBasic、Labwindows/CVI等。（2）圖形化編程語(yǔ)言：如LabVIEW、HPVEE等。這些軟件開發(fā)工具為用戶設(shè)計(jì)虛擬儀器應(yīng)用軟件提供了最大限度的方便條件與良好的開發(fā)環(huán)境。本書要介紹的是LabVIEW圖形化編程語(yǔ)言。波形測(cè)量的三種方式：模擬、數(shù)字、虛擬模擬方式掃描電路+模擬信號(hào)同步陰極射線示波管(CRT)實(shí)時(shí)信號(hào)處理；上限頻率較高；測(cè)量精度低；操作復(fù)雜數(shù)字方式掃描電路=數(shù)字時(shí)間點(diǎn)?D/A模擬階梯波陰極射線示波管(CRT)或液晶顯示屏非實(shí)時(shí)處理；信號(hào)

8、可存儲(chǔ)；測(cè)量精度高；數(shù)字顯示；操作簡(jiǎn)單模擬信號(hào)?A/D數(shù)字信號(hào)?D/A模擬梯形波虛擬儀器方式掃描電路=數(shù)字時(shí)間點(diǎn)計(jì)算機(jī)屏幕，LabVIEW程序，虛擬控制面板非實(shí)時(shí)處理；信號(hào)可存儲(chǔ)；測(cè)量精度高；可進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算和處理；虛擬控制面板數(shù)字顯示；操作簡(jiǎn)單模擬信號(hào)?A/D數(shù)字信號(hào)LabVIEW、采集接口9.1.3虛擬儀器的特點(diǎn)虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器有著很大差別，傳統(tǒng)儀器主要由硬件組成，需要操作者操作面板上的開關(guān)旋鈕