第一讲 虚拟仪器概述.pptVIP

虚拟仪器设计 编著：詹惠琴 等 制作：计算机与信息工程学院 主讲：晏密英 授课：16课时 实验：16课时(含8个实验) 教学参考书 1．《虚拟仪器软件开发环境LabWindows/CVI6.0编程指南》张毅刚，乔立岩等，机械工业出版社 2002.8 2．《基于LabWindows/CVI的虚拟仪器设计》刘君华，电子工业出版社2004.1 学习本书的前导知识 主要是C语言的编程技术； 计算机的硬件与接口技术（如串口、PCI总线等）； 测试的硬件技术（如单片机）； Windows的运行机制（如程序的加载和卸载）； 各种高级的数据分析和处理技术（如FFT变换）、控制技术（如各种控制理论）等。 本课程构架 软件开发环境介绍； 应用程序设计； 基本函数库的使用； 高级函数库（略讲）； 数据库应用程序开发； 高级程序设计（略讲）。 主要内容 LabWindows/CVI 5.0(8.0) (文本编程环境 C for Virtual Instrument) LabView 7.0 (图形化编程环境 ，G语言，实验室虚拟仪器工程平台，Virtual Instrument Engineering Workbench) 光盘的使用说明 CVI 5.0的安装版说明； 实用例程的使用及演示，如设安装路径在D盘，则串口的使用例程在D:\CVI\samples\rs232\serial.prj\,读者可以直接在其开发环境下运行； 参考文档说明： 打开工程文件（*.prj）的help选项或按快捷键F1,可以查找到有关的帮助文件。 CVI的主要目录说明：见P7. 1.2 虚拟仪器概述 虚拟仪器（VI）是现代计算机技术和仪器技术深层次结合的产物，是当今计算机辅助测试（CAT）领域的一项重要技术。 虚拟仪器技术是计算机硬件资源、仪器与测控系统硬件资源和虚拟仪器软件资源三者的有机结合。 一. 虚拟仪器的基本概念 见P1页的定义。 “虚拟”二字含义： （1）虚拟仪器的硬件是通用的（P1）； (2) 虚拟仪器的面板是虚拟的； 如各种开关、按钮与实际仪器上的实物有区别。 (3)虚拟仪器测量功能是由软件来实现的。（软件就是仪器） 二. 虚拟仪器的构成 虚拟仪器由通用仪器硬件平台（简称硬件平台）和应用软件两大部分构成； 其中硬件平台包括：计算机和I/O接口设备（1.3）； 开发软件也有两大类：文本式编程语言（如VC++、VB、CVI等）和图形化编程语言（LabView、HPVEE等）(1.4)。 三. 虚拟仪器的发展及特点 电子仪器发展至今，大致经历过四代： 第一代模拟仪器：如指针式万用表； 第二代分立元件仪器：由20世纪50年代出现的电子管和60年代出现的晶体管组成的电子电路仪器； 第三代数字化仪器：70年代出现的以集成电路芯片为基础的仪器，如数字电压表等； 第四代智能仪器：以微处理器为核心的智能式仪表，既能进行自动测试，又能进行一定的数据处理，可取代部分脑力劳动。其缺点是其功能全部是以硬件（或固化软件）的形式存在，无论是开发还是应用，都缺乏灵活性； 目前，随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，测试技术与计算机的深层次结合引起了测试仪器领域里一场新的革命一种全新的仪器结构概念导致了新一代仪器---虚拟仪器的出现。 国际上从1988年开始陆续有虚拟仪器产品面市，当时有5家制造商推出了30种产品。此后，虚拟仪器产品成倍增加。 四. 虚拟仪器的发展方向 网络化虚拟仪器：可在任何时刻、任何地点都能获取测量数据信息。 实例一：数据采集系统—含RS-232接口的I/O卡的测试环境 系统的总体功能设计； 系统的底层硬件设计(见下图）； 系统的界面功能设计； 演示如下两个功能界面窗体： 实例二 蓄电池容量测试仪 系统的构成：硬件平台、计算机的I/O接口、软件（VCVI）； 系统的演示。 实例三 净化项目 见各图片。 深一步的应用 CVI与MATLAB的接口； 基于一般信号分析技术的虚拟仪器设计； 基于相关伪随机技术的虚拟仪器设计； 基于神经网络的虚拟仪器设计； 基于小波分析的虚拟仪器设计； 基于混沌技术的虚拟仪器设计； 基于模糊理论的虚拟仪器设计； 网络化虚拟智能传感器系统设计。 * * CVI---C for virtual instrument; CVI是NI(National instrument)公司推出的交互式C语言开发环境； CVI将C语言与用于数据采集分析和显示的测控专业工具有机的结合； CVI是测控领域最受欢迎的软件开发平台之一； 应用：建立检测系统、自动测试环境、数据采集系统、过程监控系统、虚拟仪器等。 1.1 CVI简介 单 片 机 多 路 I/O口 PC A/D D/A 定时控制