【正文】 的標準平臺，它的開放式構架、靈活性和 PC 技術的成本優(yōu)勢為測量和自動化行業(yè)帶來了一場翻天覆地的改革。由 NI 發(fā)起的 PXI 系統(tǒng)聯(lián)盟現(xiàn)已吸引了 70 家廠商，聯(lián)盟屬下的產(chǎn)品數(shù)量也已超過一千種。 被測對象信號調(diào)理數(shù)據(jù)采集卡虛擬儀器面板數(shù)據(jù)處理大連交通大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 2 PXI 作為一種專為工業(yè)數(shù)據(jù)采集與自動化應用度身定制的模塊化儀器平臺，內(nèi)建有高端的定時和觸發(fā)總線，再配以各類模塊化的 I/O 硬件和相應的測試測量開發(fā)軟件 ，您就可以建立完全自定義的測試測量解決方案。無論是面對簡單的數(shù)據(jù)采集應用，還是高端的混合信號同步采集，借助 PXI 高性能的硬件平臺，您都能應付自如。這就是虛擬儀器技術帶給您的無可 比擬的優(yōu)勢。 軟件是虛擬儀器技術中最重要的部份。使用正確的軟件工具并通過調(diào)用特定的程序模塊，工程師和科學家們可以高效地創(chuàng)建自己的應用以及友好的人機交互界面。 NI 公司提供的行業(yè)標準的圖形化編程軟件 —— NI LabVIEW，不僅能輕松方便地完成與各種軟硬件的連接，更能提供強大的數(shù)據(jù)處理能力，并將分析結(jié)果有效地顯示給用戶。此外， NI還提供了許多其它交互式的測量工具和系統(tǒng)管理軟件工具，例如連接設計與測試的交互式軟件 SignalExpress、基于 ANSIC 語言的 LabWindows/CVI、支持微軟 Visual Studio的 Measurement Studio 等等，這些軟件均可滿足客戶對高性能應用的需求。 擁有了功能強大的軟件，您就可以在儀器中創(chuàng)建智能性和決策功能，從而發(fā)揮虛擬儀器技術在測試應用中的強大優(yōu)勢。 普通的 PC 有一些不可避免的弱點。用它構建的虛擬儀器或計算機測試系統(tǒng)性能不可能太高。目前作為計算機化儀器的一個重要發(fā)展方向是制定了 VXI 標準，這是一種插卡式的儀器。每一種儀器是一個插卡，為了保證儀器的性能，又采用了較多的硬件，但這些卡式儀器本身都沒有面板，其面板仍然用虛擬的方式在計算機屏幕上出現(xiàn)。這些卡插入標 準的 VXI 機箱，再與計算機相連，就組成了一個測試系統(tǒng)。 VXI 儀器價格昂貴，目前又推出了一種較為便宜的 PXI 標準儀器。 虛擬儀器研究的另一個問題是各種標準儀器的互連及與計算機的連接。目前使用較多的是 IEEE 488 或 GPIB 協(xié)議。未來的儀器也應當是網(wǎng)絡化的。 虛擬儀器技術的四大優(yōu)勢： 1. 性能高 虛擬儀器技術是在 PC 技術的基礎上發(fā)展起來的，所以完全 “ 繼承 ” 了以現(xiàn)成即用的 PC 技術為主導的最新商業(yè)技術的優(yōu)點，包括功能超卓的處理器和文件 I/O，使您在數(shù)據(jù)高速導入磁盤的同時就能實時地進行復雜的分析。此外，當前正蓬勃發(fā)展的 一些新興技術（如多核、 PCI Express 等）也成為推動虛擬儀器技術發(fā)展的新動力，使其展現(xiàn)出更強大的優(yōu)勢。 2. 擴展性強 NI 的軟硬件工具使得工程師和科學家們不再圈囿于固有的、封閉的技術之中。得益于 NI 軟件的靈活性，只需更新您的計算機或測量硬件，就能以最少的硬件投資和極少、甚至無需軟件上的升級即可改進您的整個現(xiàn)有系統(tǒng)。在利用最新科技的時候，您可以把它們集成到現(xiàn)有的測量設備，最終以較少的成本加速產(chǎn)品上市的時間。 3. 開發(fā)時間少 大連交通大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 3 在驅(qū)動和應用兩個層面上， NI 高效的軟件構架能與計算機、儀器儀表和通訊方面的最新技術結(jié)合在 一起。 NI 設計這一軟件構架的初衷就是為了方便用戶操作的同時，還提供了高靈活性和強大的功能，使您輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護和修改高性能、低成本的測量和控制解決方案。 4. 出色的集成 虛擬儀器技術從本質(zhì)上說是一個集成的軟硬件概念。隨著產(chǎn)品在功能上不斷地趨于復雜，工程師們通常需要集成多個測量設備來滿足完整的測試需求，而連接和集成這些不同設備總是要耗費大量的時間。 NI 的虛擬儀器軟件平臺為所有的 I/O 設備提供了標準的接口，幫助用戶輕松地將多個測量設備集成到一個系統(tǒng)之中，減少了任務的復雜性。 LabVIEW 特點 1．用于常用測量與自動化應用程序的交互式 Express VI；應用程序模板與設計模式以創(chuàng)建常用應用程序 。 2．內(nèi)置的編譯器可加快執(zhí)行速度，支持條件斷點和自定義探針，自動錯誤處理 。 3．內(nèi)置的 GPIB、 VXI、串口和插入式 DAQ 板的庫函數(shù)，利用 NI DAQ 和 DAQ Assistant 完成數(shù)據(jù)采集任務與自動代碼 。 4． 650 多種 SCPI 儀器驅(qū)動程序，利用儀器 I/O Assistant 完成交互式儀器控制與代碼生成 。 5．內(nèi)容豐富的高級分析庫，可進行信號處理、統(tǒng)計、曲線擬合以及復雜的分析工作 。 6．直觀明了的前面板用戶界面和流程圖式的編程風格， GUI 對象的屬性設置頁面 。 7．利用 ActiveX、 DDE 以及 TCP/IP 進行網(wǎng)絡連接和進程通訊，緩沖 Data Socket，用 Email 傳送 VI 數(shù) 。 8．適用于 Windows NT/9x/、 Mac OS X、 HPUX、 Sun 以及 Concurrent 實時計算機 。 9． 3D 圖形控件，增加了模塊化和可視化的靈活性 。 10．可縮放的前面板，用戶可以移植他們的程序而無需手動改變控件的大小 。 11．增強了報告的生成，可以快速地建立和打印格式化報表 。 12．增強圖形，包括 Smith 和極坐標圖，可以以定制圖形和動畫 。 13．基于 Web 的應用程序開發(fā)，便捷連接 .NET Web 服務，基于網(wǎng)絡的幫助工具及更強的搜索工具 。 14．與 Math Works 的 MATLAB 及 NI 的 HiQ 的無縫地集成 。 15．帶有聲音與振動、信號處理、 DSP 等附加工具包 。 16． LabVIEW 運行于 FPGA*上和 LabVIEW 運行于 Palm OS 與 Pocket PC PDA 上。 大連交通大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 4 17．對齊網(wǎng)格 (Alignment Grid)，子面板 (Sub panel)和樹形控件，反饋節(jié) 點和平序結(jié)構，自動走線，動態(tài)及用戶自定義事件 。 軟件與系統(tǒng)優(yōu)勢 1. 直觀的圖形化環(huán)境實現(xiàn)了開發(fā)工作的高效率 在 LabVIEW圖形化開發(fā)環(huán)境下，無需編寫代碼文本命令行即可獲得強大的開發(fā)工具。在 LabVIEW 中，您只需要拖放已經(jīng)開發(fā)好的圖形控件，就可以輕松快捷地開發(fā)出應用程序的用戶界面。然后，再通過組合科學家和工程師們都十分熟悉的框圖模塊來實現(xiàn)系統(tǒng)的各種函數(shù)功能。 2. 縝密地集成了上千種儀器和測量設備驅(qū)動 LabVIEW 能與測量硬件無縫連接，因此您可以快速的使用和配置各種測量設備，從任何的獨立測量設備、到插入式 數(shù)據(jù)采集設備、運動控制器、圖像采集系統(tǒng)、實時系統(tǒng)、分布式控制和可編程邏輯控制器（ PLC）等。此外， LabVIEW 還支持來自幾百家儀器供應商的 2021 多種儀器驅(qū)動庫。沒有一家廠商能提供如此大范圍的、支持硬件和軟件集成的測量系統(tǒng)。 3. 通過編譯使系統(tǒng)性能最優(yōu)化 在許多應用中，執(zhí)行速度是關鍵。利用一個內(nèi)置編譯器使之生成優(yōu)化的代碼，您的LabVIEW 應用程序可將程序速度提高到與編譯 C 語言程序相當?shù)某潭?。運用 LabVIEW，您能在多種平臺上開發(fā)出滿足最高性能要求的系統(tǒng)，包括： Windows ， Linux ，Macintosh, UNIX, 或?qū)崟r操作系統(tǒng)。 4. 適用于流程圖設計的開發(fā)環(huán)境 與其他通用的編程語言不同， LabVIEW 針對一些應用提供了專門功能，如仿真、測量、控制和自動化應用等，這將加速您系統(tǒng)的開發(fā)進程。無論是內(nèi)置的分析功能還是與各種 I/O 設備接口， LabVIEW 為工程師和科學家提供快速建立測試和測量，數(shù)據(jù)采集，嵌入式應用，科學研究和過程監(jiān)控系統(tǒng)所需要的各種功能。 5. 與其它應用程序的開放式連接 利用 LabVIEW，您可以通過因特網(wǎng)， ActiveX, DLL，共享庫， SQL, TCP/IP, XML, OPC,無線通 訊或其它方式和不同的應用程序建立連接。 LabVIEW 的開放式連接特性使您能夠建立靈活的開放式應用，并與公司內(nèi)其它應用程序進行通訊。同時 LabVIEW 還支持 Mat lab M 腳本及與一些常用程序的直接連接，如 Mathematical, Electronics Workbench 公司的 Multiuse, MathCAD, 和 TI 公司的 Code Composer Studio。 大連交通大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 5 虛擬 儀器技術的常用工具包介紹 IMAQ VISION 介紹 IMAQ Vision 是 LabVIEW 內(nèi)置的視覺開發(fā)工具 包，其中包括 IMAQ Vision 和Vision Builder 兩個組件。 IMAQ Vision 是一個功能強大的函數(shù)庫，提供了在LabVIEW 平臺上開發(fā)機器視覺系統(tǒng)所需要的各種子程序，例如圖像采集、系統(tǒng)校準、圖像處理、幾何量測量等。 Vision Builder 是一個交互式的機器視覺系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，可以在系統(tǒng)軟件設計的每一步看到輸出的中間結(jié)果，并可以隨時進行修改。設計完成后能夠自動生成 LabVIEW 程序代碼。 NI 的 IMAQ Vision 軟件包為圖像處理提供了完整的功能。它將 400 多種功能集成到 LabVIEW 和 Measurement Studio(LabWindows/CVI,Visual C++及Visual Basic)開發(fā)環(huán)境中。此外， IMAQ Vision Builder 可用于快速瀏覽、建立模型及測試應用，且無需編程。 NI的 OCR軟件為 LabVIEW 與 BridgeVIEW 開發(fā)者提供了字符識別功能，可用于工業(yè)檢驗中讀取字母。 通過交互式、可配置的軟件或強大的程序庫創(chuàng)建應用 。 與數(shù)據(jù)采集和運動控制設備集成 。 NIIMAQ 驅(qū)動軟件使配置和維護更簡單 。 可從 LabVIEW、 LabWindows/CVI、 C、 C++和 Visual Basic 中調(diào)用超過 200 個函數(shù) 。 具有可配置、可編程、實時和嵌入式機器視覺的功能 。 這個最新版本的圖像軟件擴充了 NI 的簡單易用的機器視覺和圖像處理工具的功能 ,使得流行的編程語言也能用來作圖像處理。通過 IMAQ Vision ,工程師們可以用 Measurement Studio 非常容易的創(chuàng)建完整的視覺檢測應用程序來迅速并可靠的完成有關測量任務 . Measurement Studio 是一個提供各種測量工具的軟件包。所提供的工具包括數(shù)據(jù)采集 ,數(shù)據(jù)分析 ,數(shù)據(jù)圖形化等 . Measurement Studio 支持Microsoft Visual Basic, Visual C++和 ANSI 標準 C 語言 。 National Instruments 視覺軟件產(chǎn)品具有機器視覺應用的眾多優(yōu)勢。 若想無須編程即可創(chuàng)建、校準并部署一個視覺應用程序，請選擇用于自動檢測的視覺生成器 (Vision Builder for Automated Inspection)。 若您的機器視覺應用需要強大的程序庫，視覺開發(fā)模塊可為您縮短的開發(fā)周期，節(jié)省您的時間和金錢。 IEEE 1394 接口的 NIIMAQ 是一個驅(qū)動軟件，可用于從火線 (Firewire)接口相機采集圖像并將其應用到 LabVIEW、 LabWindows/CVI 或 Measurement Studio 程序中。 大連交通大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 6 數(shù)據(jù)庫介紹 一、 LabVIEW SQLToolkit(其又被稱作為 LabVIEW Database Connectivity Toolset)是用于數(shù)據(jù) 庫訪問的附加工具包，工具包集成了一系列的高級功能模塊，這些模塊封裝了大多數(shù)的數(shù)據(jù) 庫操作和一些高級的數(shù)據(jù)庫訪問功能。其主要的功能如下： 1. 支持 Microsoft ActiveX Data Object(ADO)所支持的所有的數(shù)據(jù)庫引擎； ODBC 或 OLE DB 兼容的數(shù)據(jù)庫驅(qū)動程序； ，在任何情況下，用戶通過改變 DB Tools Open Connection VI 的輸 入?yún)?shù) Connection String 就可以更換數(shù)據(jù)庫； Column Values 的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為標準 LabVIEW Database Connectivity Toolset 的數(shù)據(jù)類型，這進一步增強了它的可移植性； SQL 兼容； SQL 語句就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫記錄的查詢、添加、修改以及刪除等操作； SQL 語法 用戶可以使用 LabVIEW SQLToolkit 在 LabVIEW 中支持 ODBC 的本地或遠程數(shù)據(jù)庫，例如 Microsoft Access， Microsoft SQL Sever， Sybase SQL Server 以及 Oracle 等。 二、 ODBC 簡介 ODBC 是微軟公司開放服務體系結(jié)構 (WOSA,Windows Open Services Architecture)中有關數(shù) 據(jù)庫的一個組成部分，它建立一組規(guī) 范，并提供一組對數(shù)據(jù)庫 訪問的 API(應用程序編程 接口 )。這些 A