电气测量技术-第5章.ppt

科汇 第五章 虚拟仪器及开发语言 测量仪器的发展 大体经历了四代 模拟指针式仪表 以电磁感应基本定理为基础 分立元件式仪器 以电子管或晶体管为基础 数字式仪器 以集成电路芯片为基础 智能式仪表 以微处理器为基础 目前微电子技术和计算机技术的飞速发展，测试技术 与计算机深层次的结合出现——虚拟仪器（VI） 5.1 虚拟仪器 虚拟仪器的基本概念 定义：在必要的数据采集硬件和计算机支持下，通过软件设计实现仪器的全部功能，且可以通过不同软件处理模块的组合实现多功能的测量仪器。 用户可以通过图形界面操作计算机 VI以透明的方式把计算机资源和仪器硬件的测量控制能力结合在一起，通过软件实现对数据的分析处理、表达及图形化用户接口 软件即是仪器。软件取代传统仪器中的硬件完成测试功能。 组成：计算机、应用软件和仪器硬件。 计算机和仪器硬件为VI的通用仪器硬件平台 虚拟仪器的特点（1） 在通用硬件平台确定的基础上，由软件取代传统仪器中的硬件完成仪器的功能 仪器的功能由用户根据需要由软件来定义，而不是事先由厂家定义好的 仪器性能的改进和更新只需进行相关软件设计 在工程应用和社会经济效益方面具有突出优势 研制周期短 仪器开放灵活，与计算机同步发展 智能化程度高 虚拟仪器的特点（2） 虚拟仪器与传统仪器的比较 虚拟仪器的构成 组成：计算机、应用软件和必要的仪器硬件 计算机和仪器硬件为VI的通用仪器硬件平台 计算机是载体 软件是核心 高质量的A/D采集卡及调理放大器是关键。 虚拟仪器的发展经历 适合大型高精度集成系统：GPIB→VXI→PXI总线方式 GPIB 于1978年问世 VXI于1987年问世 PXI于1997年问世。 适合于普及型的廉价系统： PC插卡→并口式→串口USB方式 PC插卡式于80年代初问世 并行口方式于1995年问世 串口USB方式于1999年问世。 适应普通用户，市场大　　 5.2 虚拟仪器开发语言—LabVIEW简介 什么是LabVIEW LabVIEW是美国国家仪器（NI）公司推出的一种基于G语言的虚拟仪器软件开发工具 “面向工程师和科学家的编程平台” 通过定义和连接代表各种功能模块的图标，方便迅速地建立高水平应用程序 普通语言需要具有高超编程技巧 LabVIEW的特点（1） 图形化的仪器编程环境 使用“所见即所得”的可视化技术建立人机界面 提供了虚拟仪器面板上所必需的大量显示或控制对象 如表头、旋钮、图表等 用户可方便地将现有控制对象修改成适合自己工作领域的控制对象。 直观明了的前面板用户接口及流程图式的编程风格 用图标表示功能模块 使用图标间的连接线表示各种功能模块间的传递的数据流 使用数据流程图式的语言编写代码 灵活的程序调试手段 既提供了传统的程序调试手段，如设置断点、单步运行， 又提供独具的高亮执行工具，使程序动画式运行，利于设计者砚察到程序运行的细节，使程序的调试和开发更为便捷 LabVIEW的特点（2） 功能强大的函数库 既提供了丰富的数据采集、分析及存储的库函数供用户直接调用 支持多种系统平台 支持多种系统平台 在任一平台上开发的LabVIEW应用程序可直接移植到其他平台上 开放式的开发平台 提供DLL库接口和CIN（C代码）接口 能够在LabVIEW平台上调用其他软件平台编译的模块 LabVIEW可与其他应用软件一起构成功能更强大的应用程序开发语言 网络功能 支持TCP/IP、动态数据交换（DDC）、应用间通信（ IAC ）等功能 Date Socket 用统一的高层API封装了底层的TCP/IP通信协议，用户无需编写大量的代码，就可以利用Date Socket在不同的网络节点之间进行数据或信息的传输、共享，极大的简化用户的工作。 使用LabVIEW开发虚拟仪器的基本方法 在LabVIEW提供的两个设计窗口下，利用三块模板来完成VI界面和流程图两部分的设计开发任务。 两个窗口 前面板开发窗口 流程图编辑窗口 三块模板 控制模板 工具模板 功能模板 任一个由LabVIEW开发的虚拟仪器都包含前面板和流程图，用户开发工作在两个窗口中交替进行 前面板及其设计窗口（1） 前面板用于设置输入量和观察输出量，模拟真实仪器的前面板 输入量被称为Controls（控件），向VI中设置输入参数等； 输出量被称为Indicators（指示器），向用户提示状态或输出数据等 可使用各种图标，如旋钮、开关、按钮、图表及图形等，使前面板易看易懂。 前面板及其设计窗口（2） 流程图及其编辑窗口 流程图是图形化的源代码，是仪器内部运行机制的表述 需要在流程图编辑窗口中完成流程图的编辑设计工作 设计过程：设计者利用工具模板中的合适工具，从功能模板中取出相应的图标放置在流程图编辑窗口中，再用连线