《虚拟仪器技术》ppt课件

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1、第9章虚拟仪器技术本章重点1．虚拟仪器基本知识2．图形化软件编程平台LabVIEW介绍3．LabVIEW模板（工具模板、控制模板、功能模板）4．LabVIEW的数据类型5．LabVIEW的程序结构6．LabVIEW的显示功能7．LabVIEW编程入门本章难点LabVIEW的程序结构控制和显示功能。9.1虚拟仪器的基本知识9.1.1虚拟仪器的一般概念所谓虚拟仪器(VirtualInstrument，简称VI)，是在计算机硬件平台上，配以I/O接口设备，由用户自行设计虚拟控制面板和测试功能的一种计算机仪器系统。虚

2、拟仪器是利用计算机显示器的显示功能模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果，利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析、处理，由I/O接口设备完成信号的采集、测量与调理，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。20多年前，美国国家仪器公司NI（NationalInstruments）提出了虚拟仪器（VI）概念，由此引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了“软件即是仪器”的先河。虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融

3、合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量，控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。从发展史看，电子测量仪器经历了由模拟仪器、智能仪器到虚拟仪器，虚拟仪器具有传统独立仪器无法比拟的优势，但它并不否定传统仪器的作用，它们相互交叉又相互补充，相得益彰。在高速度、高带宽和专业测试领域，独立仪器具有无可替代的优势。在中低档测试领域，虚拟仪器可取代一部分独立仪器的工作，但完成复杂环境下的自动化测试是虚拟仪器的拿手好戏，是传统的独立仪器难以胜任的。9

4、.1.2虚拟仪器的组成虚拟仪器由硬件和软件组成构成虚拟仪器的硬件平台包括两部分：1．计算机：一般为一台PC机或者工作站，它是硬件平台的核心。2．I/O接口设备：主要完成被测输入信号的采集、放大、模/数转换。可根据实际情况采用不同的I/O接口硬件设备，如数据采集卡/板(DAQ)、GPIB总线仪器、VXI总线仪器模块、串口仪器等。虚拟仪器的构成方式主要有五种类型，如图9.1所示。图9.1虚拟仪器组成软件计算机（A/D，D/A）数据采集卡虚拟仪器虚拟仪器是利用计算机显示器的显示功能模拟传统仪器的控制面板，以多种形式

5、表达输出检测结果，利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析、处理，由I/O接口设备完成信号的采集、测量与调理，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。虚拟仪器硬件由可由以下部分构成：（1）PC–DAQ系统：是以数据采集板、信号调理电路和计算机为仪器硬件平台组成的插卡式虚拟仪器系统。采用PCI或ISA计算机本身的总线，故将数采卡/板(DAQ)插入计算机的空槽中即可。（2）GPIB系统：以GPIB标准总线仪器与计算机为仪器硬件平台组成的虚拟仪器测试系统。（3）VXI系统：以VXI标准总线仪器模块与计算机

6、为仪器硬件平台组成的虚拟仪器测试系统。（4）PXI系统：以PXI标准总线仪器模块与计算机为仪器硬件平台组成的虚拟仪器测试系统。（5）串口系统：以Serial标准总线仪器与计算机为仪器硬件平台组成的虚拟仪器测试系统。虚拟仪器软件由两大部分构成。1．应用程序:它包含两个方面的程序：（1）实现虚拟面板功能的前面板软件程序。（2）定义测试功能的流程图软件程序。2．I/O接口仪器驱动程序:这类程序用来完成特定外部硬件设备的扩展、驱动与通信。开发虚拟仪器，必须有合适的软件工具。目前已有多种虚拟仪器的软件开发工具。（1）文

7、本式编程语言：如C、VisualC＋＋、VisualBasic、Labwindows/CVI等。（2）图形化编程语言：如LabVIEW、HPVEE等。这些软件开发工具为用户设计虚拟仪器应用软件提供了最大限度的方便条件与良好的开发环境。本书要介绍的是LabVIEW图形化编程语言。波形测量的三种方式：模拟、数字、虚拟模拟方式扫描电路+模拟信号同步阴极射线示波管(CRT)实时信号处理；上限频率较高；测量精度低；操作复杂数字方式扫描电路=数字时间点►D/A模拟阶梯波阴极射线示波管(CRT)或液晶显示屏非实时处理；信号

8、可存储；测量精度高；数字显示；操作简单模拟信号►A/D数字信号►D/A模拟梯形波虚拟仪器方式扫描电路=数字时间点计算机屏幕，LabVIEW程序，虚拟控制面板非实时处理；信号可存储；测量精度高；可进行复杂运算和处理；虚拟控制面板数字显示；操作简单模拟信号►A/D数字信号LabVIEW、采集接口9.1.3虚拟仪器的特点虚拟仪器与传统仪器有着很大差别，传统仪器主要由硬件组成，需要操作者操作面板上的开关旋钮