虚拟仪器软件LabVIEW.ppt

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1、计算机测控系统李江全石河子大学机电学院电气工程系2009年11月——虚拟仪器软件LabVIEW虚拟仪器概述虚拟仪器发展NationalInstrument公司提出的计算机虚拟仪器虚拟仪器VirtualInstrument简称VI虚拟仪器的概念1：用软件构造的，“看得见、摸不着、断电即逝”，既是PC机又是仪器的“仪器”又称为“虚拟仪器”。包含实际仪器使用、操作信息的软件与PC机结合构成的仪器，就称之为虚拟仪器。或者说，虚拟仪器是指具有虚拟仪器面板的PC机仪器，它由PC机、一系列功能化硬件模块和控制软件组成。虚拟仪器的概念2：虚拟仪器就是以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义、具有虚

2、拟面板、测试功能有测试软件实现的一种计算机仪器系统。PC机＋仪器板卡＋应用软件构成计算机虚拟仪器虚拟仪器采用计算机开放体系结构来取代传统的单机测量仪器虚拟含义两方面一方面：虚拟仪器的面板是虚拟的;另一方面：虚拟仪器测量功能由软件编程来实现的。计算机就是仪器，软件就是仪器虚拟仪器工作原理利用PC显示器（CRT）的显示功能模拟传统仪器的控制面板以各种形式输出检测结果由I/O接口设备完成信号的采集、测量与调理用软件实现信号数据的运算、分析、处理虚拟仪器的特点1）软件是虚拟仪器的核心虚拟仪器的硬件确立后，它的功能主要是通过软件来实现的，软件在虚拟仪器中具有重要的地位。美国国家仪器公司（NI）就曾

3、提出一个著名的口号：“软件就是仪器”。2）虚拟仪器的性价比高一方面，虚拟仪器能同时对多个参数进行实时高效的测量，同时，由于信号的传送和数据的处理几乎都是靠数字信号或软件来实现的，所以还大大降低了环境干扰和系统误差的影响。另一方面，用户也可以随时根据需要调整虚拟仪器的功能，这缩短了仪器在改变测量对象时的更新周期。此外，采用虚拟仪器还可以减少测试系统的硬件环节，从而降低系统的开发成本和维护成本，因此，使用虚拟仪器比传统仪器更经济。3）虚拟仪器的出现缩小了仪器厂商与用户之间的距离虚拟仪器使得用户能够根据自已的需要定义仪器功能，而不像传统仪器那样，受到仪器厂商的限制，出现厂商提供的仪器功能与用户

4、要求不相符合的情况。利用虚拟仪器，用户可以组建更好的测试系统，并且更容易增强系统的功能。由于PC机能提供远胜于仪器内部的处理能力，因此，借助于一台通用数据采集系统（或板卡），用户就可以通过软件构造几乎任意功能的仪器。4）虚拟仪器具有良好的人机界面在虚拟仪器中，测量结果是通过软件在计算机显示器上生成的，与传统仪器面板相似的图形界面由软面板来实现。因此，用户可根据自己的爱好，通过编制软件来定义他所喜爱的面板形式。5）扩展性强NI的软、硬件工具使得工程师和科学家不再局限于当前的技术。得益于NI软件的灵活性，只需更新用户的计算机或测量硬件，就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需软件上的升级即可改

5、进用户的整个系统。在利用最新科技的时候，用户可以把它们集成到现有的测量设备，最终以较少的成本加速产品上市的时间。6）虚拟仪器具有和其它设备互联的能力如和VXI总线或现场总线等的接口能力。此外，还可以将虚拟仪器接入网络，如Internet等，以实现对现场生产的监控和管理。7）虚拟仪器的软、硬件都具有开放性、模块化、可重复使用及互换性等特点。因此，用户可以根据自己的需要灵活组合，大大提高了使用效率，减少了投资。在通用硬件平台上，软件取代传统仪器的硬件实现仪器的功能用户根据需要由应用软件来定义仪器的功能，而不是厂家定义提高仪器性能或构造新仪器功能，由用户通过改变软件来实现研制周期较传统仪器大为

6、缩短虚拟仪器采用计算机开放体系结构来取代传统的单机测量仪器虚拟仪器开放、灵活、可与计算机同步发展，可与网络及其它周边设备互联“虚拟仪器的关键是软件——软件即仪器”虚拟仪器与传统仪器的区别虚拟仪器由仪器物理硬件、硬件接口和计算机上运行的虚拟仪器软件三部分构成，如图4-7所示。虚拟仪器的软件是核心、关键部分，用于实现对仪器硬件通信和控制，对信号进行分析处理，对结果表达和输出。虚拟仪器的基本结构硬件功能模块构成方式VXI系统：是以VXI标准总线仪器为计算机为硬件平台组成的测试系统。串口系统：是以RS232标准串行总线仪器与计算机为硬件平台组成的测试系统。现场总线系统：是以FieldBus标准总

7、线仪器与计算机为硬件平台组成的测试系统DAQ卡与计算机及软件组成虚拟测试仪器的一般方式如图PC-DAQ测试系统：是以数据采集卡、信调理电路及计算机为仪器硬件平台组成的测试系统GPIB系统：是以GPIB标准总线仪器与计算机为硬件平台组成的测试系统。利用GPIB设备与计算机组成的虚拟仪器系统一般有串行联接(如下图(a)所示)、星型联接(如下图(b)所示)和混合联接三种方法。(a) GPIB设备的串行连接(b) GPIB设备的并行连接虚拟