《虚拟仪器技术》实验指导书重点详解.doc

虚拟仪器技术 实验指导书 董介春 青岛大学自动化工程学院 20.9 说明 1、注意：在实验之前，首先在计算机的盘下面创建一个以+姓名+实验几命名的目录，所有的实验程序都保存到目录中。 目 录 第一篇 LabVIEW基础单元 1 实验一 LabVIEW编程环境与基本操作 1 实验二 LabVIEW程序结构——循环结构 7 实验三 LabVIEW程序结构——顺序结构与条件结构 11 实验四 LabVIEW程序结构——事件结构与状态机 14 实验五 LabVIEW编程的数组与簇 18 实验六 LabVIEW编程的图形显示 21 实验七 LabVIEW字符串和文件I/O编程 24 实验八 LabVIEW信号分析与处理 27 第二篇 LabVIEW数据采集单元 29 实验九 模拟信号的采集与输出 29 实验十 温度采集与控制系统设计 32 实验十一 红外数据传输系统设计 35 实验十二 湿度测量计设计 37 实验十三 电子秤设计 39 实验十四 光强检测与控制系统设计 41 实验十五 自动控制窗帘系统设计 42 实验十六 模拟电梯超重报警系统设计 45 实验十七 遥控电风扇系统设计 48 第三篇 LabVIEW信号处理单元 50 实验十八 典型信号频谱分析 50 实验十九 信号的采样与恢复 52 实验二十 数字FIR滤波器 54 实验二十一 数字IIR滤波器 56 实验二十二 信号的分解与合成 58 第四篇 LabVIEW虚拟仪器单元 62 实验二十三 虚拟信号发生器 62  实验一 LabVIEW编程环境与基本操作 1．了解LabVIEW的编程与运行环境。 2．掌握LabVIEW的基本操作方法，并编制简单的程序。 3．掌握使用调试工具调试VI程序。 4．掌握VI子程序的建立和调用过程。 二、实验原理 虚拟仪器系统的概念不仅推进了以仪器为基础的测控系统的改造，同时也影响了以数据采集为主的测控系统的传统构造方法。过去独立分散、互不相干的许多传统仪器，在虚拟仪器系统的概念之下，正在逐渐靠拢、相互影响，并形成新的技术方法和技术规范。 虚拟仪器系统的概念是测控系统的抽象。不管是传统的还是虚拟的仪器，它们的功能都是相同的：，对采集来的数据进行分析处理，然后显示处理的结果。它们之间的不同主要体现在灵活性方面。虚拟仪器由用户自己定义，这意味着用户可以自由地组合计算机平台、硬件、软件以及各种完成应用系统所需要的附件。而这种灵活性在由制造商定义、功能固定、独立的传统仪器上是达不到的。常用的数字万用表、示波器、信号发生器、数据记录仪以及温度和压力监控器就是传统仪器的代表。 基于计算机的虚拟仪器得益于PC技术的发展。由于直接将仪器模块插入到计算机中，我们就可以直接享用到台式或便携式计算机上出众的处理能力、显示、数据存储以及连接性能等方面的优势，使测量以最有效的方式从使用传统的仪器过渡到使用通用计算机。基于计算机的仪器不仅继承了传统仪器的标准测量能力，更增加了扩展仪器概念的灵活性，使我们能够更加直接、更加有效地面对当今测量应用的挑战。更有意义的是，利用诸如LabVIEW、LabWindows/CVI等应用开发环境，可以方便地使多台仪器的测量能力结合并同步工作，以建立功能强大仪器系统。更进一步，我们也可以开发自己的分析程序，实现那些有别于其仪器或系统的功能。 虚拟仪器系统技术的基础是计算机系统，核心是软件技术。因此，美国国家仪器公司（NI）提出其著名的口号：The Software is the Instrument。为了使“软件就是仪器”这句口号成为现实，NI公司在软件体系结构的各个层次上，形成了完整的设备驱动程序、系统开发平台、实用支持软件、应用软件包相互支撑的格局，使虚拟仪器系统的概念不再“虚拟”。其中，LabVIEW就是美国NI公司推出的一套著名的虚拟仪器开发软件平台。 1．LabVIEW与虚拟仪器（VI）程序 LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器集成环境）是一个高效的图形化程序设计环境，也是一个功能强大仪器和分析软件应用开发工具。它结合了简单易用的图形式开发环境与灵活强大的G语言，提供了一个直觉式的环境，与测量紧密结合，能迅速开发出有关数据采集、测量控制、数据分析、存储及显示的解决方案。像C一样，LabVIEW也是通用的编程系统，有一个庞大的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等。LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其通过程序（子VI）的结果、单步执行等，便于程序的调试。 使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序