[信息与通信]虚拟仪器设计第1章-概述

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1、VirtualInstrumentation虚拟仪器1《虚拟仪器设计》课时安排总学时：32学时上机实验：4学时考核：考勤－5％，总共5分，缺席一次扣1分作业－25％，包含上机实验成绩测试－70％，考试形式待定2第一章、概述授课内容：1.1虚拟仪器概述1.2LabVIEW概述1.3LabVIEW结构简介1.4G语言编程基础31.1虚拟仪器概述1.1.1什么是虚拟仪器1.1.2虚拟仪器的形成和发展1.1.3虚拟仪器的优势与特点1.1.4虚拟仪器的构成4虚拟仪器的定义传统仪器：特定功能和仪器外观。虚拟仪器（VI，VirtualInstrumentatio

2、n）：利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的计算机软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。虚拟仪器的特点：仪器控制面板由计算机软件界面所代替仪器硬件由计算机控制1.1.1什么是虚拟仪器？5VXIChassisDAQBoardswithRTSIFullyProgrammableSystemGUIIEEE488RackandStackSystemAnalogInstrumentationVirtualInstrumentation虚拟仪器是计算机技术同仪器技术深层次结合产生的全新概念的仪器，是对传统仪器概念的重大突破，是仪器领域内的一次革命。虚拟仪器是

3、继第一代仪器——模拟式仪表、第二代仪器——分立元件式仪表、第三代仪器——数字式仪表、第四代仪器——智能化仪器之后的新一代仪器。6TraditionalInstrumentVirtualInstrument（VI）信号的采集与控制信号的分析与处理结果的表达与输出虚拟仪器主要是以计算机为核心，通过最大限度地利用计算机的软硬件资源，使计算机不但能完成传统仪器测量控制、数据运算和处理工作，而且可以用强大的软件去代替传统仪器的某些硬件功能。Thesoftwareistheinstrument软件就是仪器虚拟仪器的实质7虚拟仪器与智能化仪器之间的关系：相同之处

4、：二者都是计算机和仪器密切结合的产物；不同之处：计算机和仪器的结合方式不同。智能化仪器：将计算机装入仪器中，仪器功能日趋强大含嵌入式系统的仪器。虚拟仪器：将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。8例：虚拟示波器9虚拟数字电压表基于虚拟仪器的温度检测与控制10小结：什么是虚拟仪器？所谓虚拟仪器即是将现有的计算机主流技术中的1.高效灵活易用的软件2.高性能模块化硬件3.用于集成的软硬件平台三者结合在一起，建立起功能强大又灵活易变的基于计算机的测试测量与控制系统来替代传统仪器（价格昂贵，功能单一）的功能。虚拟仪器之“

5、虚拟”含义：仪器面板靠软件虚拟实现；基于相同的硬件，通过软件设计可实现不同的虚拟仪器。如：基于高速数据采集硬件，通过计算机软件编程可实现“虚拟示波器”、“虚拟频谱仪”、“虚拟交流数字电压表”、“虚拟频率计”、“虚拟相位计”等不同仪器。因此，软件是虚拟仪器的核心，NI提出“软件即仪器”（Thesoftwareistheinstrument）11虚拟仪器概念最早是由美国国家仪器公司（NationalInstrument）在1986年提出的，但其雏形可以追溯到1981年由美国西北仪器系统公司推出的AppleII为基础的数字存储示波器。这种仪器和个人计算机

6、的概念相适应，当时被称为个人仪器（PersonalInstrument）。虚拟仪器概念的提出1986年，NI公司推出了图形化的虚拟仪器编程环境LabVIEW，标志着虚拟仪器软件设计平台基本成型，虚拟仪器从概念构思变为工程师可实现的具体对象。1.1.2虚拟仪器的形成和发展121.虚拟仪器形成的背景（1）电子测量仪器(ElectronicInstruments)及自动测试系统(AutomaticTestSystem,ATS)的发展13（2）虚拟仪器是技术发展的结果计算机技术、软件技术、总线技术、网络技术、微电子技术的发展，及其在电子测量技术与仪器领域中

7、的应用，使新测试理论、测试方法、测试技术不断出现，仪器与系统的结构不断推陈出新，电子测量仪器及自动测试系统的结构也发生了质的变化，功能与性能得到不断提高。计算机（PC机）处于核心地位，计算机软件技术和仪器与测试系统更紧密结合成了一个有机整体。在上述的背景下，提出了全新概念的仪器——虚拟仪器。1986年，美国国家仪器公司（NI,NationalInstrument）提出了虚拟仪器（VirtualInstrumentation）的概念。141990年代，虚拟仪器得到业界广泛认可和应用，相继推出了基于GPIB总线（GeneralPurposeInterf

8、aceBus）、PC-DAQ（DataAcquisition）和VXI总线（VMEbuseXtensionforInstr