项目五虚拟技术与机器人ppt课件.ppt

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1、项目五基于虚拟仪器技术的机器人项目导读早期的小型机器人一般是利用单片机技术对机器人上的电机进行控制，但是由于单片机技术包含电路的设计、程序的编辑。对于广大使用者来说，比较困难。尤其是程序的设计，需熟练掌握硬件结构以及软件程序机构，常用的C语言软件编程相对简单，对于硬件结构理解要求较高；而汇编语言编辑虽然对硬件方面易于理解，但是程序编辑起来过于繁杂；而虚拟仪器程序图形化编程简单易懂，硬件定义简单，可以直接固化到芯片上。本项目以LabVIEW8.5为例，介绍虚拟仪器使用方法，使学生能够利用虚拟仪器实现对小型机器人的操作和编程。最终目标熟悉

2、机器人控制过程；能够对利用LabVIEW8.5和数据通信卡实现对机器人进行操作及编程促成目标1.熟悉虚拟仪器系统中基本组成以及各部分功能2.掌握LabVIEW8.5软件的安装调试过程3.熟悉LabVIEW8.5软件数据定义，程序结构4.掌握利用数据通信卡对现场数据进行采集，并利用LabVIEW8.5对采集信号进行跟踪处理5.能进行LabVIEW8.5与数据通信卡的数据通信，利用示波器对信号进行分析，并进一步能对步进电机进行控制6.能正确将LabVIEW8.5程序写到芯片上并完成系统综合调试5.1虚拟仪器基础5.1.1虚拟仪器概念虚拟仪

3、器的起源可追溯到20实际70年代，“虚拟”的含义主要是强调了软件在这类仪器中的作用，体现了虚拟仪器与主要通过硬件实现各种功能的传统仪器的不同。由于虚拟仪器结构形式的多样性和适用领域的广泛性，目前对于虚拟仪器的概念还没有统一的定义。美国国家仪器公司（NationalInstrumentsCorporation,NI）认为，虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通信及图形用户界面的软件组成的测控系统，是一种计算机操纵的模块化仪器系统。虚拟仪器主要由通用的计算机资源（例如微处理器、内存、显示器等）、应用软件和仪器硬件

4、（例如A/D、D/A、数字I/O、定时器、信号调理等）等构成。使用者利用应用软件将计算机资源和仪器硬件结合起来，通过友好的图形界面来操作计算机，完成对测试信号的采集、分析、判断、显示和数据处理等功能。虚拟仪器中的硬件主要用于解决信号调理以及输入、输出问题。而软件主要用于实现对数据的读取、分析处理、显示以及对硬件的控制等功能，这些功能在传统电子仪器中往往通过硬件来实现。虚拟仪器具有以下特点①虚拟仪器的软件和硬件具有开放性、模块化、互换性以及可重复使用等特点。例如，为了提高仪器的性能，可加入一个通用的仪器模块，而不必重新购买整个仪器。②在

5、通用硬件平台搭建后，由软件来实现仪器的具体功能，即软件在虚拟仪器中具有重要作用。③虚拟仪器的功能是由用户根据实际需要通过软件来定义的，而不是事先由仪器厂商定义的。④虚拟仪器的研制周期较传统仪器大为缩短。⑤虚拟仪器的性价比高。⑥由于虚拟仪器技术是建立在计算机技术和数据采集技术的基础上的，因而技术更新较快、成本较低、测试自动化程度较高，而且可与网络及其他设备互联。⑦虚拟仪器具有友好、灵活的人机界面，传统仪器界面比较呆板5.1.2虚拟仪器的硬件系统虚拟仪器的硬件系统主要由传感器、信号调理电路、数据采集设备（包括各种I/O接口设备、通信适配器

6、、模块化仪器机箱等）以及计算机组成。其中计算机是虚拟仪器硬件平台的核心；传感器是虚拟仪器系统中的前置部件，将被测的非电量转换为电量；信号调理电路的主要功能是对传感器输出的模拟信号进行放大、滤波、隔离等；数据采集设备的主要作用是对被测信号进行采样、放大、模数转换等。根据所使用的仪器硬件不同，虚拟仪器硬件系统可以分为PC-DAQ系统、GPIB系统、VXI/PXI/LXI系统、串口系统、现场总线系统等。（1）PC-DAQ系统就是一个具有仪器特征的数据采集系统。该系统将具有信号调理、数据采集电路的硬件板/卡插入PC的ISA或PCI总线的槽口上

7、，再配合各种功能的软件，便可实现具有电压测量、示波器、频率计、频谱仪等多种功能的仪器。这是最基本的虚拟仪器硬件系统，性价比比较高。其缺点是受PC机箱和总线的限制，电源功率有可能不足，机箱内部噪声电平较高，插槽数目有限、尺寸较小，机箱内无屏蔽等。（2）GPIB系统是一类仪器控制系统。GPIB（GeneralPurposeInterfaceBus）技术出现于20世纪70年代。典型的GPIB系统由一台PC，一块GPIB接口卡和若干台含GPIB接口的仪器通过电缆连接而成。在标准配置下，一块GPIB接口卡可以带14台仪器，电缆长度可达40米。G

8、PIB具有广泛的软硬件支持，测量系统的结构和命令简单，可以方便的将多台仪器组合起来形成自动测试系统。GPIB系统的缺点是无法提供多台仪器同步和触发的功能，在传输大量数据时带宽不足。（3）VXI/PXI/LXI系统。这是一