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第1章 虚拟仪器基础 《LabVIEW虚拟仪器设计教程》 工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目，21世纪高等院校电气工程与自动化规划教材 《LabVIEW虚拟仪器设计教程》 工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目，21世纪高等院校电气工程与自动化规划教材 虚拟仪器 刘鹏 Email:niatdlut@hotmail.om QQ:253186883 Tel: 使用教材： 参考教材： 刘其和.《LabVIEW虚拟仪器程序设计与应用》.化学工业出版社，2011 陈树学、刘萱.《LabVIEW宝典》.电子工业出版社，2011 《Labview7.1编程与虚拟仪器设计》-侯国屏-清华大学出版社 课程安排 课内教学: 20学时 实验： 26学时 机动： 2学时 共计: 48学时 课程内容 见教材目录 第1章 虚拟仪器基础 1.1 虚拟仪器技术概述 1.2 虚拟仪器的构成及分类 1.3 虚拟仪器软件开发环境 1.1 虚拟仪器技术概述 一. 虚拟仪器的概念 1.1 虚拟仪器技术概述 一. 虚拟仪器的概念 虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果；利用计算机强大的软件功能实现信号的运算、分析、处理；利用I/O接口设备完成信号的采集与调理，从而完成各种测试功能的计算机测试系统。 《LabVIEW虚拟仪器设计基础教程》 虚拟仪器就是在以计算机为核心的硬件平台上，根据用户对仪器的设计定义，用软件实现虚拟控制面板设计和测试功能的一种计算机仪器系统。 用户通过鼠标、键盘或触摸屏来操作虚拟面板，就如同使用一台专用测量仪器一样，实现所需要的测量目的。 传统仪器 虚拟仪器 待测模拟信号 信号处理 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 信号产生 信号输出 手动/模拟信号控制 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 计算机 DAQ卡 前置预处理 虚拟仪器的“虚拟”两字主要包含以下两个方面的含义： （1）虚拟仪器的面板是虚拟的 虚拟仪器面板上的“开关”、“旋钮”等，它们的外形是与实物和传统仪器的“开关”、“旋钮”等相像的图标，其操作通过计算机的鼠标和键盘来实现，实际功能通过相应的软件程序来实现。 （2）虚拟仪器的测量功能是通过对图形化软件流程图的编程来实现的 传统的仪器是通过设计具体的电子电路来实现仪器的测量测试及分析功能，而虚拟仪器是在以计算机为核心组成的硬件平台支持下，通过软件编程来实现仪器功能的，这也充分体现了测试技术与计算机深层次的结合。 二. 虚拟仪器的特点 1．不强调物理上的实现形式 虚拟仪器通过软件功能来实现数据采集与控制、数据处理与分析及数据的显示功能。在硬件支持下，利用软件完成数据采集、控制、数据分析和处理以及测试结果的显示等，通过软、硬件的配合实现传统仪器的功能。 2．在系统内实现软硬件资源共享 虚拟仪器的最大特点是将计算机资源与仪器硬件、DSP技术相结合，在系统内共享软硬件资源。由用户自己定义仪器功能，使用相同的硬件系统，通过不同的软件编程，就可实现功能完全不同的测量仪器。 3．图形化软件面板 虚拟仪器没有常规仪器的控制面板，而是利用计算机强大的图形环境，采用可视化的图形编程语言和平台，以在计算机屏幕上建立图形化的软面板来替代常规的传统仪器面板。 1.2 虚拟仪器的构成及分类 一. 虚拟仪器的组成 从功能上讲，虚拟仪器通过应用程序将通用计算机与功能化硬件结合起来，完成对被测量的采集、分析、处理、显示、存储、打印等功能，因此，与传统仪器一样，虚拟仪器可划分为数据采集、数据分析、数据显示三大功能模块。 从组成结构上虚拟仪器可分为通用仪器硬件平台（简称硬件平台）和应用软件两大部分。 1．虚拟仪器的硬件平台 （1）计算机是虚拟仪器硬件平台的核心，一般为PC或者工作站。 （2）I/O接口设备是为计算机配置的电子测量仪器硬件模块，主要包括各种传感器、信号调理器、模拟数字/转换器(ADC)、数字/模拟转换器(DAC)、数据采集器(DAQ)等。 获取测试对象的被测信号，由计算机和I/O接口设备组成。 2．虚拟仪器的软件 （1）接口软件是为虚拟仪器驱动层提供信息传递的底层软件，是实现开放、灵活的虚拟仪器的基础。接口软件的功能是直接对仪器进行控制，完成数据读写。 （2）仪器驱动程序是连接虚拟仪器应用软件与接口软件的纽带和桥梁，其功能是为虚拟仪器应用软件层提供抽象