第四章 虚拟仪器.pptVIP

第四章　虚拟仪器 §4-1 虚拟仪器基础 §4-2 虚拟仪器开发工具及方法 §4-3 虚拟仪器应用 §4-1 虚拟仪器基础 4.1.1 虚拟仪器的发展历程 4.1.2 虚拟仪器的构成 4.1.3 虚拟仪器的特点 4.1.1 虚拟仪器的发展历程 模拟仪器：用模拟技术处理检测信号，自动化程序低，系统结构复杂； 数字仪器：将模拟信号转化为数字信号，利用数字技术处理检测信号； 虚拟仪器：沿总线与驱动程序标准化、硬/软件模块化、编程平台图形化、硬件模块即插即用方向发展。 新型测控仪器诞生有赖计算机技术的进步，体现在： ●微处理器和DSP技术的快速发展； ●可视化程序开发语言、面向对象技术为开发软件创造了条件。 4.1.1 虚拟仪器的发展历程 虚拟仪器的发展历程 （1）利用计算机增强传统仪器功能 把传统仪器通过GPIB或RS-232同计算机连接，使用计算 机控制仪器并进行数据处理。 （2）构成开发式仪器 硬件方面：一是插入式数据处理卡；二是VXI仪器总线标准的确立；三是模块化的功能块能直接插仪器上。 软件方面：功能软件以文件形式储存于硬盘和软盘上，可安装到任何计算机上。 4.1.1 虚拟仪器的发展历程 （3）构建虚拟仪器框架 虚拟仪器软件框架是数据采集和仪器控制系统实现自动化的关键。 “软件即仪器”。 NI-DAQ：设计插入式数据采集卡的标准接口； NI-488.2：设计GPIB的工业标准； NI-VXI：设计VXI的标准接口。 NI公司的LabVIEW和LabWindows/CVI是很好的虚拟仪器软件开发平台。 4.1.2 虚拟仪器的构成 简单地讲，虚拟仪器是由计算机、应用软件和仪器硬件组成。 虚拟仪器可分为数据采集、数据分析处理、显示结果三大功能块。 应用程序将硬件和源码库函数等结合起来实现模块间的通信、定时与触发。源码库函数为用户提供基本的软件模块。 4.1.2 虚拟仪器的构成 4.1.2 虚拟仪器的构成 虚拟仪器的构成方式： ● PC-DAQ系统 ● GPIB系统 ● VXI系统 ● 串口系统 ● 现场总线系统 ● 上述几种典型构成方式的任 意组合。 4.1.3 虚拟仪器的特点 虚拟仪器的特点： 在虚拟仪器硬件平台确立后，仪器功能由软件决定； 仪器功能及二次开发是由软件定义及实现； VI的性价比高，能同时对多个参数进行实时高效的测量和处理； 软件是虚拟仪器的核心，信号分析处理是软件的核心。 信号传送和数据处理靠数字信号和软件来实现，大大降低了环境干扰和系统误差的影响。 由计算机的显示器取代了传统仪器的前面板。 虚拟仪器技术更新周期短； 虚拟仪器具有和其他设备或系统互连的能力。 §4-2 虚拟仪器开发工具及方法 4.2.1 图形化编程开发平台 ——LabVIEW 4.2.2 LabWindows/CVI 4.2.1图形化编程开发平台—LabVIEW 1.LabVIEW概述 LabVIEW使用一种称为G的数据流编程模式，执行程序的顺序是由块之间的数据流决定的，是前面板与流程图式的编程方法的结合。 软件前面板保留了直观的视觉和感觉效果，且只包含一些重要的参数，可以用一个前面板控制多台仪器。 流程图式的程序设计与数据流和方块图的概念一致。 LabVIEW集成了很多仪器硬件库。 与传统的编程方式相比， LabVIEW设计虚拟仪器可以提高效率4~10倍。 4.2.1图形化编程开发平台—LabVIEW 2.LabVIEW的特点 图形化编程方式和环境，且继承传统编程语言结构化和模块化的优点； 内置程序编译器； 灵活的程序调试手段； 具有功能强大的函数库； 支持多种系统平台，能在各平台之间跨平台进行移植。 网络功能及在线帮助功能。 4.2.1图形化编程开发平台—LabVIEW 3. LabVIEW的程序设计结构 采用层次化结构和并行工作方式； LabVIEW中，每个虚拟仪器经过定义后可以作为Sub-VI被高一级的VI调用； 当创建具有同步工作的程序块时，可以交互的运行并行VIS程序； 常规语法结构有While Loop，For Loop，Case结构，顺序结构，公式节点等。 运算形式有模块化图标运算、公式运算、使用集成库功能子模板完成运算及通过连接DLL的代码进行运算。 4.2.1图形化编程开发平台—LabVIEW 4.用LabVIEW设计虚拟仪器的方法 LabVIEW用一个图形编辑器来产生最优化编辑代码，利 用应用程序生成器，用户能够产生虚拟仪器，就像独立 的可执行程序一样。具体步骤如下： （1）建立方案 （2）建立前面板 （3）构建图形化的流程图 （4）数据流程序设计 （5）模块化和层次化 （6）图形编辑器 4.2.1图形化编程开发平台—L