《虚拟仪器设计教学课件》第一章 绪论.pptVIP

虚拟仪器的基本结构和类型 1．I/O 接口仪器驱动程序--NI DAQmx 完成特定外部DAQ硬件设备的设置、扩展、驱动与通信等功能。 2．应用程序--LabVIEW系列软件 （包含两方面功能的程序） : 实现虚拟面板功能的软件程序 ； 定义测试功能的流程图软件程序。 什么是LabVIEW ? LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench, 实验室虚拟仪器工程平台 ) 是美国 NI 公司推出的一种基于 G 语言 ( Graphics Language, 图形化编程语言 ) 的虚拟仪器软件开发工具。 LabVIEW 软件的特点 采用数据流编程模式，是能够同时运行多个程序的多任务系统。 提供了丰富的用于数据采集、信号分析、图形表达/数据存储、控制运算等的函数库。 提供如设置断点、单步运行, 高亮执行等调试工具, 使程序的调试和开发更为便捷。 内置了 PCI、DAQ、GPIB、PXI、VXI、RS-232 和 RS 485 在内的各种仪器通信总线标准的所有功能函数, 支持数据采集卡和GPIB、串口设备、VXI仪器、PLC、工业现场总线以及用户特殊的硬件板卡。 具有强大的外部接口能力，可以实现 LabVIEW 与外部的应用软件(如Word,Excel等)、C语言、Windows API 、MATLAB等编程语言之间的通信。 强大的 Internet 功能, 内置了便于应用TCP/IP、DDE、Active X 等软件标准的库函数。支持常用网络协议, 方便网络、远程测控仪器的开发。 支持多操作系统平台可直接移植到其它平台上 广西大学电气工程学院 制作 虚拟仪器设计 广西大学电气工程学院 本章学习要求： 1.掌握虚拟仪器的基本概念 2.掌握LabVIEW软件的功能 3.了解LabVIEW的编程思想 第一章绪论 1.1 虚拟仪器的概念 第一章绪论 虚拟仪器是指以计算机（PC）和操作系统的高速运算和控制能力为基础，结合高精度高速的I/O接口硬件仪器（PC DAQ卡、GPIB仪器、串并口仪器、PXI/VXI仪器、图像采集卡）等，并利用（LabVIEW）软件对测控数据进行用户自定义的采集、显示、存储、运算分析和输出控制，以实现各种传统仪器功能的一种计算机测控仪器系统。这里的“虚拟”有两层含义： ● 虚拟的仪器面板； ● 由软件实现各类仪器的测控功能（尽可能的使用通用硬件）。 1.1 虚拟仪器的概念 GPIB Serial DAQ Process or Unit Under Test VXI Image Acquisition Motion Control PXI Application Software Hardware Driver Software LabWindows/CVI LabVIEW 1.1 虚拟仪器的概念 待测模拟信号 信号处理DSP/FPGA 前置预处理 数据显示 信号输入 硬件电子系统 A/D转换 数字信号处理 数据显示 数字信号产生 信号输出 信号控制 待测模拟信号 输出模拟信号 D/A转换 计算机数字信号控制 数字信号产生 输出模拟信号 传统（数字）仪器 虚拟仪器 DAQ卡 利用计算机强大、高效的数字信号处理和控制能力，配合高速高精度的DAQ设备，实现与传统专用仪器相同乃至更强的功能，组成虚拟仪器 前置预处理 A/D D/A + PC LabVIEW 1.1 虚拟仪器的概念 功能单一、互联有限的独立设备 网络化虚拟仪器适合异地或远程控制、数据采集、故障监测、报警等 开发与维护开销高 软件使得开发与维护费用降至最低 技术更新周期长(5～10年) 技术更新周期短(1～2年) 价格昂贵 价格低、可复用与可重配置性强 关键是硬件 关键是软件 厂商定义仪器功能 用户定义仪器功能 封闭、固定 开放、灵活，可与计算机技术保持同步发展 传统仪器 虚拟仪器 同PCI总线 典型：132MB/s 最高：1064MB/s 1MB/s(3-wire) 8MB/s(HS488) 数据传速率 高频、大容量、EMI屏蔽要求高 低频、低速、通道少、对电磁干扰要求不严 适用场合 较为昂贵 适中 低廉~昂贵 价格 1,000 1,000 10,000 产品种类 ①完全兼容PCI总线； ②通常需要专用的PXI机箱，可扩展到255个机箱和上千个模块； ③可靠性较强。 ①可直接插入计算机的PCI插槽，使用灵活方便； ②插槽数有限； ③可靠性较差。 可连接最多14台仪器；传输距离小 特点 同PCI总线 33MHz、66MHz 总线频率