【正文】 數(shù)替代本系統(tǒng)中的部分函數(shù)或模塊開發(fā)出許多新的虛擬儀器。西安:西安電子科技大學(xué)出版社，[8]刀何瑛，宋利， LabVIEW 的數(shù)采卡(DAQ)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)[J].電子測量與儀表， (4): 3537[9] VISA 的研究[M].測控技術(shù)，[10]張健，基于 LabVIEIY 虛擬儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2022, :1225[11] 虛擬儀器技術(shù)緊隨時(shí)代，不斷創(chuàng)新[0L]. [12][0L ].p13 24[13]丁玉美，[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2022[14]徐天成，錢冬寧，[M).哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社，2022[15][0L]. [16]楊樂平，[J].電子技術(shù)與應(yīng)用，2022 (7):2830[17]虛擬示波器[0L].電子開發(fā)網(wǎng)。作者認(rèn)為虛擬儀器引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)必將翻開實(shí)驗(yàn)教學(xué)新的一頁。圖 虛擬數(shù)字濾波器前面板圖 虛擬數(shù)字濾波器框圖程序 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 在虛擬信號頻譜分析儀、虛擬數(shù)字濾波器、虛擬示波器、虛擬函數(shù)發(fā)生器、 19 虛擬積分器和微分器等實(shí)驗(yàn)教學(xué)用虛擬儀器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，如果將每一臺(tái)儀器作為 SubVI 集成在虛擬儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)用戶界面下，可以方便地進(jìn)行電子信息類實(shí)驗(yàn)的教學(xué)。這種教學(xué)效果是純理論教學(xué)難以達(dá)到的。具有如下特征：（1）能產(chǎn)生常用信號和任意信號波形。 A/D 轉(zhuǎn)換。它的性能直接影響數(shù)據(jù)采集的速度和精度。 13 3 虛擬示波器的設(shè)計(jì) 數(shù)字示波器是科研和實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)常使用的一種通用臺(tái)式儀器，用于各類簡單信號、復(fù)雜信號、單次信號和周期信號波形的測量、記錄、存儲(chǔ)、分析。工具模板如圖 所示。 提供動(dòng)態(tài)鏈接庫接口和外部代碼接口節(jié)點(diǎn)，使用戶能在它的平臺(tái)上使用其它軟件平臺(tái)編譯的模塊。LabVIEW 的強(qiáng)大功能歸因于它的層次化結(jié)構(gòu)，用戶可以把創(chuàng)建的 VI 程序當(dāng)作子程序調(diào)用，以創(chuàng)建更復(fù)雜的程序，而這種調(diào)用的層次是沒有限制的。一般來說，每一個(gè) VI 都可以作為其它 VI 的調(diào)用對象，其功能類似于文本語言的子程序。作為編寫應(yīng)用程序的語言，除了編程方式不同外，LabVIEW 具備編程語言的所有特征，因此被稱為 G (Graphical)語言。應(yīng)用軟件開發(fā)環(huán)境的選擇，可因開發(fā)人員的喜好不同而不同，但最終都必須提供給用戶一個(gè)界面友好、功能強(qiáng)大的應(yīng)用程序。如何提高它們的綜合使用效率？如何對它們進(jìn)行更有效的管理？是用戶值得考慮的問題。在 UPP 系統(tǒng)規(guī)范中，詳細(xì)規(guī)范了虛擬儀器的 I/O 接口軟件的特點(diǎn)、組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)規(guī)范，并將符合 VPP 規(guī)范的虛擬儀器 I/O 接口軟件定義為 VISA 軟件。PXI 將 PC 計(jì)算機(jī)的性能價(jià)格比優(yōu)勢與 PCI 總線面向儀器領(lǐng)域的必要擴(kuò)展完美地結(jié)合起來，形成了一種主流的虛擬儀器測試平臺(tái)。它是一種完全開放的模塊式儀器行業(yè)規(guī)范。 8 計(jì)算機(jī)VXI 儀器GPIB 儀器 串行口儀器PXI 儀器 DAQ 卡測試環(huán)境圖 虛擬儀器的硬件體系結(jié)構(gòu) 基于通用接口總線 GPIB 接口的虛擬儀器系統(tǒng) GPIB(General Purpose Interface Bus)總線，即 IEEE488 通用接口總線，是 HP 公司在 70 年代推出的臺(tái)式儀器接口總線。1986 年，NI 公司推出了圖形化的虛擬儀器編程環(huán)境 LabVIEW，標(biāo)志著虛擬儀器設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)基本成型，虛擬儀器從概念構(gòu)思變?yōu)楣こ處熆蓪?shí)現(xiàn)的具體對象。近一、兩年來這些學(xué)校在原有的基礎(chǔ)上，又開發(fā)了一批新的虛擬儀器系統(tǒng)用于教學(xué)和科研。掌握測量儀器和設(shè)備的正確操作方法是每個(gè)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基木前提。 強(qiáng)調(diào)“軟件就是儀器” ，的新概念，軟件在儀器中代替由硬件甚至整機(jī)實(shí)現(xiàn)的角色。利用計(jì)算機(jī)豐富的軟、硬件資源，可以大大突破傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)的處理、表達(dá)、傳遞、儲(chǔ)存等方面的限制，達(dá)到傳統(tǒng)儀器無法比擬的效果。從構(gòu)成上來說，虛擬儀器就是利用計(jì)算機(jī)，配上相應(yīng)的硬件和專用軟件，形成既有普通儀器的基本功能，又有一般儀器所沒有的特殊功能的新型儀器。上述實(shí)驗(yàn)設(shè)備難以用于諸如單片機(jī)原理與接口技術(shù)、傳感器、自控系統(tǒng)等課程的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)教學(xué)。二是電了信息技術(shù)作為新的支柱產(chǎn)業(yè)，發(fā)展非常迅速，技術(shù)更新快，導(dǎo)致高校的課程特別是實(shí)驗(yàn)課程往往落后于技術(shù)的進(jìn)步，無法滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。 虛擬儀器設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)的核心是軟件的開發(fā)。運(yùn)用虛擬儀器代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器，不但能滿足電子信息類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，大大提高設(shè)備利用率實(shí)現(xiàn)資源共享，降低實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本，用戶還可以根據(jù)自己需要定義儀器的新功能。學(xué)生只有通過足夠的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和一定數(shù)量的綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)才能加深理解和掌握所學(xué)的理論知識(shí)和應(yīng)用技術(shù)，也只有通過實(shí)驗(yàn)，才一能將理論與實(shí)踐很好地結(jié)合起來。 適用面窄。計(jì)算機(jī)在虛擬儀器中處于核心地位，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和測試系統(tǒng)更緊密地結(jié)合成了一個(gè)有機(jī)整體，儀器的結(jié)構(gòu)概念和設(shè)計(jì)觀點(diǎn)等都發(fā)生了突破性的變化。用戶可以根據(jù)自己的需要，設(shè)計(jì)自己的儀器系統(tǒng)，滿足多種多樣的應(yīng)用要求。由于充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，完善了數(shù)據(jù)的傳輸、交換等性能，提高了系統(tǒng)使用的靈活性，可以滿足綜合性的要求。 虛擬儀器在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用 虛擬儀器技術(shù)在儀器設(shè)備使用實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用 實(shí)驗(yàn)教學(xué)是許多專業(yè)必須進(jìn)行的一項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)。 6 目前應(yīng)用虛擬儀器來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)已實(shí)際啟動(dòng)，一些發(fā)達(dá)國家的高等學(xué)校已將虛擬儀器作為常規(guī)的實(shí)驗(yàn)儀器在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用，在我國也己有部分院校的實(shí)驗(yàn)室引入了虛擬儀器系統(tǒng)，如復(fù)旦大學(xué)，南京理工大學(xué)，南京工程學(xué)院，江南大學(xué)，蘇州工業(yè)園職業(yè)技術(shù)學(xué)院等。下面的框圖反映了常見的虛擬儀器方案如圖 所示被測系統(tǒng) 信號調(diào)整 數(shù)據(jù)采集卡 數(shù)據(jù)處理虛擬儀器面板圖 常見的虛擬儀器方案 虛擬儀器概述 20 世紀(jì) 80 年代美國國家儀器公司（National Instruments Company，簡稱NI）首先提出了虛擬儀器的概念。下面對五種類型的虛擬儀器總線進(jìn)行簡要的分析比較，并確定適合于本虛擬儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。它是繼 IEEE488 總線之后，為適應(yīng)測量儀器從分立的臺(tái)式和機(jī)架式結(jié)構(gòu)發(fā)展為更為緊湊的模塊式結(jié)構(gòu)的需要而推出的一種新的總線標(biāo)準(zhǔn)。PXI 儀器的核心是高速的 PCI 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和 Microsoft Windows 軟件，即當(dāng)今主流 PC 計(jì)算機(jī)實(shí)際上的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 Pl ay)系統(tǒng)規(guī)范的定義，虛擬儀器系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)應(yīng)包含三部分： I/O 接口軟件 I/O 接口軟件存在于儀器（即 I/O 接口設(shè)備）與儀器驅(qū)動(dòng)程序之間，是一個(gè)完成對儀器寄存器單元進(jìn)行直接存取數(shù)據(jù)操作，并為儀器與儀器驅(qū)動(dòng)程序提供信息傳遞的底層軟件，是實(shí)現(xiàn)開放的、統(tǒng)一的虛擬儀器系統(tǒng)的基礎(chǔ)與核心。 虛擬儀器系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) 在科學(xué)研究與工程實(shí)驗(yàn)室里，有各種各樣的儀器與設(shè)備。也可以采用專業(yè)的圖形化編程軟件進(jìn)行編程，如 LabVIEW 軟件。用方框圖代替了傳統(tǒng)的程序代碼。程序的前面板具有與傳統(tǒng)儀器類似的界面，可接受用戶的鼠標(biāo)指令。 11 LabVIEW 的特點(diǎn) 與傳統(tǒng)程序語言不同，LabVIEW 采用強(qiáng)大的圖形化語言（G 語言）編程，面向測試工程師而非專業(yè)程序員，編程非常方便，人機(jī)交互界面直觀友好，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化分析和儀器控制能力等特點(diǎn)。應(yīng)用程序生成器可以將 LabVIEW 編寫的文件轉(zhuǎn)化為可在 Windows 下獨(dú)立執(zhí)行的軟件包，保護(hù)應(yīng)用程序不被修改，也增強(qiáng)了程序運(yùn)行的靈活性。工具模板 工具模板提供了用于操作、編輯前面板和流程圖上對象的各種工具，若想使用某操作工具，只需用鼠標(biāo)點(diǎn)擊該工具即可。并將各個(gè)庫函數(shù)做成圖標(biāo)的形式存放在相應(yīng)功能的子模板上，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)流程圖時(shí)，只需根據(jù)欲實(shí)現(xiàn)的功能與操作，從子模板上選擇相應(yīng)的“圖標(biāo)”,并放在流程圖編輯窗口中相應(yīng)的位置上即可。數(shù)據(jù)采集是硬件部分的核心，主要完成數(shù)據(jù)采集的控制，數(shù)據(jù)的讀取及數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。 采樣開始，多路開關(guān)對采樣通道進(jìn)行一次掃描，每個(gè)通道采樣一個(gè)點(diǎn)。 本虛擬函數(shù)發(fā)生器可產(chǎn)生仿真信號，用于測試系統(tǒng)模型分析或信號性質(zhì)研究。在采用傳統(tǒng)授課模式時(shí)，對于數(shù)字系統(tǒng)所特有的這種頻率混疊現(xiàn)象，學(xué)生感到抽象，理解困難，而現(xiàn)在只需簡單的調(diào)節(jié)虛擬函數(shù)發(fā)生器的信號頻率參數(shù)和采樣頻率，即可顯現(xiàn)。 18 前面板和框圖程序虛擬數(shù)字濾波器的前面板和框圖程序如圖 和 所示。學(xué)生在完成新儀器開發(fā)學(xué)習(xí)到許多新知識(shí)的同時(shí)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將理論與實(shí)踐完美結(jié)合，使其具有成功感，提高其學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)課程的興趣