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11.1虚拟仪器的设计原则

面对任意一个仪器设计任务，首先应该考虑的是仪器

设计的总体原则，而不是其中一个环节的具体实现。

下面从硬件设计和软件设计两方面介绍虚拟仪器设计

应遵循的基本原则。

11.1.1总体设计原则

(1)制定设计任务书

确定系统所要完成的任务和应具备的功能，提出相应的技术

指标，并在任务书里详细说明。一份好的设计任务书通常要对

系统功能进行任务分析，把较为复杂的任务分解为一些简单的

任务模块，并画出各个模块之间的关系图。

(2)系统结构的合理选择

系统结构合理与否，对系统的可靠性、性价比、开发周期等

有直接的影响。首先是硬件、软件功能的合理分配。原则上要

尽可能“以软代硬”，只要软件能做到的就不要使用硬件，但

也要考虑开发周期，如果市场上已经有了专用的硬件，此时为

了节省人力、缩短开发周期没有必要自己开发软件，可以使用

已有的硬件。

(3)模块化设计

不管是硬件设计还是软件设计，都提倡模块化设计，这样可

以使系统分成较小的模块，便于团队合作，缩短系统的开发时

间，提高团队的竞争力。在模块化设计时尽量把每个模块的功

能、接口详细定义好。

11.1.2硬件设计的基本原则

(1)经济合理

系统硬件设计中，一定要注意在满足性能指标的前提下，尽可能地

降低价格，以便得到高的性能价格比，这是硬件设计中优先考虑的一

个主要因素，也是一个产品争取市场的主要因素之一。计算机和外设

是硬件投资中的一个主要部分，应在满足速度、存储容量、兼容性、

可靠性的基础之上，合理的选用计算机和外设，而不是片面追求高档

计算机及外设。

(2)安全可靠

选购设备要考虑环境的温度、湿度、压力、振动、粉尘等要求，以

保证在规定的工作环境下系统性能稳定、工作可靠。要有超量程和过

载保护，保证输入／输出通道正常工作；要注意对交流市电以及电火

花的隔离；要保证连接件的接触可靠。

确保系统安全可靠地工作是硬件设计中应遵循的一个根本原则。

(3)有足够的抗干扰能力

有完善的抗干扰措施，是保证系统精度、工作正常和不产生错误的

必要条件。例如，强电与弱电之间的隔离措施、对电磁抗干扰的屏蔽、

正确接地、高输入阻抗下的防止漏电等。

11.1.3软件设计的基本原则

(1)结构合理

程序应该采用模块化设计。这不仅有利于程序的进一步扩充，而且也有利于程序的修

改和维护。在程序编写时，要尽量利用子程序，使得程序的层次分明，易于阅读和理解，

同时还可以简化程序，减少程序对于内存的占用量。当程序中有经常需要加以修改或变

化的参数时，应该设计成独立的参数传递程序，避免程序的频繁修改。

(2)操作性能好

操作性能好是指使用方便。这对虚拟仪器系统来说是很重要的。在开发程序时，应该

考虑如何降低对操作人员专业知识的要求。因此，在设计程序中，应该采用各种图标或

菜单实现人机对话．以提高工作效率和程序的易操作性。

(3)具有一定的保护措施

系统应设计一定的检测程序，例如状态检测和诊断程序，以便系统发生故障时，便于

查找故障部位。对于重要的参数要定时存储，以防因掉电而丢失数据。

(4)提高程序的执行速度

由于计算机执行不同的操作所需的时间可能不同，特别对那些实时性要求高的操作，

更应注意提高程序的执行速度。在程序设计中应进行程序的优化工作。

(5)给出必要的程序说明

从软件工程的角度来看，一个好的程序不但要能够正常运行，实现预定的功能，而且

应该满足简单、易读、易调试，因此，在编写程序时，给出必要的程序说明很重要。

11.2虚拟仪器的设计步骤

虚拟仪器的设计，虽然随对象、设备种类等不同而有

所差异，但系统设计的基本内容和主要步骤大体相同。

虚拟仪器的设计步骤和过程如下。

1．需求分析和技术方案的制定

组建虚拟仪器系统时．首先应针对测试任务进行详细

的需求分析，明确测试项目、测试目标、应用环境、

经费预算、系统的未来扩展方向等方面的问题，并在

需求分析的基础上提出技术方案。

由于虚拟仪器的种类较多，不同类型虚拟仪器的硬件结构相差较大，因而在

设计时