虚拟仪器实验指导书精要.doc

虚拟仪器及应用 实验教材 2010年4月 前 言 虚拟仪器（virtual instrumention）是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。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。 虚拟仪器的主要特点有：尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。 虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。 虚拟仪器的起源可以追朔到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。 由于编者水平的有限，本实验指导书难免存在错误和不足之处，热切希望广大师生多提宝贵意见！我们一定会再接再厉，尽我们所能的不断完善实验！希望能得到广大师生的支持与批评指正！ 实验一 LabVIEW的使用 一、实验目的： 1、学习虚拟仪器软件Labview的基本使用方法 2、掌握基本模块的功能和使用方法。 二、实验内容： 设计一个简单的加减法运算器。 三、实验原理： 使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为VI。VI包括三个部分：前面板（front panel）、流程图（block diagram）以及图标/连结器(icon/connector)三部分。 程序前面板用于设置输入数值和观察输出量，用于模拟真实仪表的前面板。在程序前面板上，输入量被称为控制（control），输出量被称为显示（display）。控制和显示是以各种图标形式出现在前面板上，如旋钮、开关、按钮、图表、图形等，这使这得前面板直观易懂。 每一个程序前面板都对应着一段框图程序。框图程序用图形编程语言编写，可以把它理解成传统程序的源代码。框图程序由端口、节点、图框和连线构成。其中端口被用来同程序前面板的控制和显示传递数据，节点被用来实现函数和功能调用，图框被用来实现结构化程序控制命令，而连线代表程序执行过程中的数据流，定义了框图内的数据流动方向。 图标连接器是子被其它调用的接口。图标是子在其他程序框图中被调用的节点表现形式；而连接器则表示节点数据的输入输出口，就象函数的参数。用户必须指定连接器端口与前面板的控制和显示一一对应。下面图示为温度计程序的图标和连接器。连接器一般情况下隐含不显示，除非用户选择打开观察它。 这种创建和调用子程序的方法，使创建的程序结构模块化，更易于调试、理解和维护。 四、实验步骤： （1）. 前面板 使用输入控制和输出显示来构成前面板。控制是用户输入数据到程序的接口。而显示是输出程序产生的数据接口。控制和显示有许多种类，可以从控制模板的各个子模板中选取。 两种最常用的前面板对象是数字控制和数字显示。若想要在数字控制中输入或修改数值，你只需要用操作工具（见工具模板）点击控制部件和增减按钮，或者用操作工具或标签工具双击数值栏进行输入数值修改。 （2）. 框图程序 框图程序是由节点、端点、图框和连线四种元素构成的。 节点类似于文本语言程序的语句、函数或者子程序。有二种节点类型函数节点和子节点。两者的区别在于：函数节点是以编译好了的机器代码供用户使用的，而子节点是以图形语言形式提供给用户的。用户可以访问和修改任一子节点的代码，但无法对函数节点进行修改。上面的框图程序所示的程序有两个功能函数节点，一个函数使两个数值相加，另一个函数使两数相减。 端点是只有一路输入输出，且方向固定的节点。有三类端点前面板对象端点、全局与局部变量端点和常量端点。对象端点是数据在框图程序部分和前面板之间传输的接口。一般来说，一个的前面板上的对象（控制或显示）都在框图中有一个对象端点与之一一对应。当在前面板创建或删除面板对象时，可以自动创建或删除相应的对象端点。控制对象对应的端点在框图中是用粗框框住的，如例子中的和端点。它们只能在程序框图中作为数据流源点。显示对象对应的端点在框图中