【正文】 總線技術和軟件技術緊密的融合在一起，利用計算機強大的數字處理能力實現儀器的大部分功能，打破了傳統(tǒng)儀器的框架，形成的一種新的儀器模式。本文首先概述了信號發(fā)生器及虛擬儀器技術在國內外的發(fā)展及趨勢，然后介紹了信號發(fā)生器的相關理論及信號發(fā)生器的基本原理框圖，并探討了虛擬儀器的總線及其標準、框架結構、LABVIEW開發(fā)平臺。虛擬儀器是20世紀90年代提出的新概念，是現代計算機技術，儀器技術及其他新技術完美結合的產物。信號發(fā)生器是生產實踐和科學研究中應用十分廣泛的電子測量儀器，早在20年代電子設備剛出現時它就產生了。直到1964年才出現第一臺全晶體管的信號發(fā)生器。軟件控制波形的一個最大缺點就是輸出波形的頻率低，這主要是由CPU的工作速度決定的，如果想提高頻率可以改進軟件程序減少其執(zhí)行周期時間或提高CPU的時鐘周期，但這些辦法是有限度的，根本的辦法還是要改進硬件電路。其次，信號發(fā)生器按輸出波形又可分為按信號波形可分為正弦信號、函數（波形）信號、脈沖信號和隨機信號發(fā)生器等四大類。 電子測量儀器發(fā)展至今，大體可分為四代：模擬儀器，分立元件儀器，數字化儀器，智能儀器和虛擬儀器。這類儀器現在相當普及，如數字式電壓表，數字頻率計等。其缺點是它的功能全部都是以硬件（或固化的軟件）的形式存在，無論是開發(fā)或者應用都缺乏靈活性。開放式數據采集標準將使虛擬儀器走上標準化、通用化、系列化和模塊化的道路[8]總之，虛擬儀器有很廣闊的發(fā)展空間，并最終要取代大量的傳統(tǒng)儀器成為儀器領域的主流產品，成為測量、分析、控制、自動化儀表的核心。信號源的波形有正弦波、方波、三角波、鋸齒波、PWM(Pulse Width Modulation)波等不同種類。所謂虛擬儀器，就是在以計算機為核心的硬件平臺上，其功能由用戶設計和定義，具有虛擬面板，其測試功能由測試軟件實現的一種計算機儀器系統(tǒng)。使用者用鼠標或鍵盤操作虛擬面板，就如同使用一臺專用測量儀器一樣。 虛擬儀器系統(tǒng)與傳統(tǒng)儀器的比較傳統(tǒng)儀器虛擬儀器系統(tǒng)標準儀器廠商定義用戶自定義系統(tǒng)關鍵硬件軟件系統(tǒng)更改儀器功能、規(guī)模固定系統(tǒng)功能、規(guī)?？赏ㄟ^軟件修改、增減系統(tǒng)連接系統(tǒng)封閉、與其他設備連接受限開放的系統(tǒng)，可方便的與外設、網絡及其他應用連接價格昂貴低，可重復利用技術更新周期5——10年1——2年開發(fā)、維護費用高低 虛擬儀器的特點及優(yōu)勢虛擬儀器虛擬儀器的實質是利用計算機顯示器的顯示功能來模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，以多種形式表達輸出檢測結果。虛擬儀器有了這一優(yōu)點，使儀器的開發(fā)和換代時間將大大縮短。（2）擴展性強。使用正確的軟件工具并通過設計或調用特定的程序模塊，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。（2）模塊化的I/O硬件：面對如今日益復雜的測試測量應用，已經提供了全方位的軟硬件的解決方案。PXI作為一種專為工業(yè)數據采集與自動化應用度身定制的模塊化儀器平臺，內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。采集與控制插入式數據采集板GPIB儀器VXI/PXI儀器RS232儀器數據分析和處理數字信號處理數字濾波統(tǒng)計分析數值分析結果顯示網絡通信硬盤拷貝輸出文件I/O圖形用戶接口 虛擬儀器的內部功能的劃分 I/O接口設備I/O接口設備主要用來完成被測輸入信號的采集、放大、模數轉換。其中USB是最新技術的數據采集卡，具有精度高，可攜性好等優(yōu)點，它更加充分地利用計算機的資源，大大增加了測試系統(tǒng)的靈活性和擴展性；利用DAQ卡可方便快速地構建虛擬儀器系統(tǒng)。這種基于計算機的儀器，既具有高檔儀器的測量品質，又能滿足測量需求的多樣性。典型的GPIB測試系統(tǒng)包括一臺計算機，一塊基于GPIB總線的接口卡和多臺GPBI儀器軟件及相應的傳感模塊硬件。（3）VXI(VME bus extension for Instrumentation )是VME總線在儀器領域的擴展，成為開放式工業(yè)標準。PXI是在PCI內核技術上增加了成熟的技術規(guī)范和要求形成的。 軟件結構虛擬儀器技術的核心是軟件。隨著軟件技術的迅速發(fā)展，軟件開發(fā)的模塊化、復用化以及各種硬件儀器驅動軟件的模塊化、標準化，虛擬儀器軟件開發(fā)將變得更加快速、方便。除了通用程序開發(fā)語言以外，還有一些專用的虛擬儀器開發(fā)語言和軟件，其中有影響的開發(fā)軟件有：NI公司的LABVIEW和Lab Windows/CVI。 圖形化虛擬儀器開發(fā)平臺LABVIEWLABVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering)是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學術界和研究實驗室所接受，視為一個標準的數據采集和儀器控制軟件。程過程和思維過程非常相似；同時LABVIEW提供了豐富的VI庫和儀器面板素材庫，近600種設備的驅動程序，如GPIB設備控制、VXI總線控制、串行口設備控制、以及數據分析、顯示和存儲；并且LABVIEW還提供了專門用于程序開發(fā)的工具箱，使得用戶能夠設置斷點，調試過程中可以使用數據探針和動態(tài)執(zhí)行程序來觀察數據的傳輸過程，更加便于程序的調試。 基于LABVIEW平臺的虛擬儀器的程序設計所有的LABVIEW應用程序，即虛擬儀器(VI)，它包括前面板(Front Panel)、流程圖(Block Diagram)以及圖標/連結器(Icon/Connector)三部分[6]。在流程圖中對VI編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能。這種設計思想的優(yōu)點體現在兩方面：（1）類似流程圖的設計思想，很容易被工程人員接受和掌握，特別是那些沒有很多程序設計經驗的工程人員。（3）圖標/連接設計：這部分的設計突出體現了虛擬儀器模塊化程序設計的思想。這樣設計的優(yōu)點體現在以下幾個方面：（1）把一個復雜自動檢測系統(tǒng)分為多個子系統(tǒng)，程序設計思路清晰，給設計者調試程序帶來了諸多的方便。同時為實現虛擬儀器設計的靈活性提供了前提。所以在選擇數據采集卡構成系統(tǒng)時，首先必須對數據采集卡的性能指標有所了解。如果采樣系統(tǒng)對時間要求嚴格，則必須同時采集，這就需要每個通道都有自己的放大和A/D轉換器。如果增加到十二位，代碼數從8增加到212=4096，這樣就可以獲得就能獲得十分精確的模擬信號數字化表示。電壓取值范圍從0到10V，增益為50，則理想分辯電壓是： （5）I/O通道數該參數表明了數據采集卡所能夠采集的最多的信號路數。將切換進入采集卡的信號放大至需要的量程內。(4)A/D轉換器。 V—177。 程序框圖的設計流程用LABVIEW設計信號發(fā)生器的主要步驟是在設計程序框圖上。 基本波形虛擬通道 PWM波虛擬通道（2）設置基本波形的緩沖區(qū)和采樣時鐘：緩沖區(qū)可以對信號的頻率、幅值、采樣值、波形類型等進行設置，采樣時鐘設置為模擬。 基本信號波形運行 PWM波運行（4）運行后，需要不斷循環(huán)該程序，在兩個程序后都添加循環(huán)程序，并可以根據用戶的需求隨時按下停止按鈕。[10]。NI很多的多功能數據采集(DAQ)設備都可以用來產生脈寬調制(PWM)信號。，顯示了PWM的基本參數，可以很方便地修改波形的計數器通道、頻率、占空比等波形輸出條件。在設計完兩部分程序后，由于兩個程序中所涉及的物理通道不同，因此需要用條件結構將以上兩個程序組合在同一個程序框圖中，通過條件語句的真假轉換按鈕來分別運行兩個程序，并且可以更方便地進行程序的修改。前面板應提供良好的人機交互界面，可以實現實驗室里幾種常見的波形信號。虛擬儀器也以嶄新的模式和強大的功能深入人心，伴隨計算機技術和信息技術的發(fā)展虛擬儀器必將拓展到各個領域，引起儀器的深層次變革。對王老師的感激之情是無法用言語表