【正文】 (4)本系統(tǒng)雖然是在 LabVIEW 平臺上開發(fā)的教學(xué)虛擬實驗儀器，但由于采用模塊化設(shè)計思想和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，使該系統(tǒng)具有良好的移植性 。 ④探針 可以用探針工具來查看當(dāng)框圖程 序流經(jīng)某一根連接線時的數(shù)據(jù)值。即參數(shù)為“內(nèi)部可用”的，以加強程序的可維護性。 波形存儲和回放模塊 波形存儲功能主要適用于 因特殊原因不能實時處理數(shù)據(jù)，或者是數(shù)據(jù)對以后的研究具有重要的參考價值的場合，我們在實際實驗中，需要先把數(shù)據(jù)保存下來，日后再將原保存的數(shù)據(jù)文件讀取出來，此時讀出的數(shù)據(jù)就和實時采集的數(shù)據(jù)一樣，也能進行自動參數(shù)測量，頻譜分析等。在對信號進行各種分析之前，本系統(tǒng)提供軟件濾波方法，以消除混在被測信號中的噪聲信號。一般測試儀器由信號采集、信號處理和結(jié)果顯示三大部分組成，這三部分均由硬件構(gòu)成。一個虛擬儀器的圖標(biāo) /連接端口就像一個圖形 (表示某一虛擬儀器 )的參數(shù)列表。 它的基本特點是： (1)具有良好的用戶接口其用戶接口類似于傳統(tǒng)儀器的面板，包括按鈕、旋鈕、圖形顯示組件、控制組件等。虛擬儀器的應(yīng)用從根本上改變了傳統(tǒng)教學(xué)方 法，降低實驗室建設(shè)與管理成本，實現(xiàn)遠程實驗教學(xué)具有重要參考價值。 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器比較，具有許多優(yōu)點，如 圖 表 所示 : 表 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器比較 通過比較發(fā)現(xiàn)，虛擬儀器在智能化程序、處理能力、性能價格比、可操作性等方 面都具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，具體表現(xiàn)為 ： (1)智能化程度高，處理能力強。 虛擬儀器主要包含兩方面的含義 :虛擬儀器的面板是虛擬的 。 研究意義 目前 , 由于實驗不僅能夠讓學(xué)生在鞏固理論知識的基礎(chǔ)上聯(lián)系實際 , 而且能夠培養(yǎng)學(xué)生解 決實際問題的能力與創(chuàng)新思想 , 對于培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)人才和科技人才起到三江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 3 很重要的作用 , 所以在高校尤其是在電子類課程的學(xué)習(xí)中越來越受到重視。華中理工大學(xué)機械學(xué)院工程測試實驗室將其虛擬實驗室成果在網(wǎng)上公開展示，供遠程教育使用 。 interest in learning and achieves the goal of improving the teaching quality .In addition ,the system also can be used in the fundamental scientific research . Keywords:virtual instrumention 。虛擬儀器從二十世紀(jì)八十年代初產(chǎn)生一直到現(xiàn)在，技術(shù)發(fā)展逐步成熟，在工業(yè)自動化、儀器制造和實驗室方面應(yīng)用較為廣泛。隨著微型計算機的發(fā)展，虛擬儀器將會逐步取代傳統(tǒng)的測試儀器而成為測試儀器的主流。 第二章詳細敘述了虛擬儀器的概念、組成與應(yīng)用，同時介紹了開發(fā)軟件 LabVIEW 的起源、特點、程序的設(shè)計流程。 (3)虛擬儀器充分利用了計算機強大的數(shù)據(jù)處理、傳輸和發(fā)布功能，可以創(chuàng)造出功能強的的儀器，使得組建系統(tǒng)變得更加靈活、簡單，便于構(gòu)成復(fù)雜的測試系統(tǒng)。這樣形成的測試儀器系統(tǒng)功能更靈活、系統(tǒng)費用更低。后來隨著 PC 的出現(xiàn)，工程師和科學(xué)家們找到了一種通過性能價格比高的通用 PC 控制臺式儀器的方法，由此 NI 公司也應(yīng)運而生。 LabVIEW 創(chuàng)建虛擬儀器過程 創(chuàng)建虛擬儀器的過程分為四步 : (1)創(chuàng)建前面板。 在 LabVIEW 中，用戶可以通過兩種方式來運行程序 :運行和連續(xù)運行。 設(shè)計程序圖的基本方法 從函數(shù)庫選取所需的函數(shù)圖標(biāo)，并按照數(shù)據(jù)在程序中傳送的順序把它們和控件圖標(biāo)的位置統(tǒng)一編排好，再用連線工具將圖標(biāo)都連接起來。通道設(shè)置為信號 1 和信號 2，實現(xiàn)信號 1 或信號 2 的單信道顯示以及信號 1 和信號 2 的雙信道顯示。設(shè)定文件名輸入口作為信號波動數(shù)據(jù)文件名輸入口這文件名輸入口由寫盤功能和讀盤功能共享。點擊它，則 LabVIEW 彈出錯誤清單窗口，點擊其中任何一個所列出的錯誤，選用 Find 功能，則出錯的對象 三江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 17 或端口就會變成高亮。 LabVIEW 雖然為我們提供了功能完善的調(diào)試工具，但仍然存在著許多隱含在程序 內(nèi)部的錯誤無法發(fā)現(xiàn)。 (1)本課題將信號的分析與處理、現(xiàn)代儀器儀表、虛擬儀器與 LabVIEW 的開發(fā)功能 做了有機的結(jié)合。通過基礎(chǔ)性的理論知識，從而很好地運用開發(fā)工具，并解決了在開發(fā)過程中所遇到的問題，開發(fā)出具有實用價值的虛擬儀器綜合實驗 :通過功能強大的開發(fā)平臺，將理論知識轉(zhuǎn)化為有效的、實用的教學(xué)工具。使用斷點工具時，點擊設(shè)置或者清除斷點的地方。讀盤后，對讀入的數(shù)據(jù)自動進行波形顯示和參數(shù)測量，也可以進行頻譜分析。 (2)單位選擇：有多種單位如 Vrms, Upk, Urms 等供選擇。同時巧妙地應(yīng)用 SubⅥ ，所謂的 SubVI 即相當(dāng)于文本編程語言的子程序，而且 LabVIEW 中的 subVI 可以用 LabVIEW 所特有的連接器把它連成一個小小的圖標(biāo)， 在主程序中調(diào)用，不但使用起來極其方便，而且使程序看起來簡潔美觀，這是其它編程語言無法比擬的。前面板是交互式圖形化用戶界面 , 用于設(shè)置輸 入 數(shù)值和觀察輸出量框圖是定義 VI功能的圖 形化源代碼 , 利用圖形語言對前面板的控制量和指示量進行控制圖標(biāo)和連接器窗格是用于把程序定義成一個子程序 , 以便在其他程序中加以調(diào)用。 (2)創(chuàng)建框圖程序。虛擬儀器模型的另一個主要特征是每一個 VI 都有一個用戶接口組件 (VI 前面板 )。 虛擬儀器在實驗室中的應(yīng)用 電子儀器與測試實驗室是高等工科院校必備的教學(xué)實驗條件。 GPIB 系統(tǒng)是以 GPIB 標(biāo)準(zhǔn)總線儀器與計算機為儀器硬件平臺組成的虛擬儀器測試系統(tǒng)。與此同時，儀器的遠程控制、實驗信息的遠程獲取和傳輸也越來越重 要，于是一種新型的，基于計算機技術(shù)所形成的儀器種類 一虛擬儀器 (Virtual Instrument. VI)技術(shù)出現(xiàn)。 (5)滯后的實驗設(shè)備和死板的實驗?zāi)Ｊ诫y以調(diào) 動學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，實驗教學(xué)處于應(yīng)試教育。此后，虛擬儀器產(chǎn)品每年成倍增加，到 1994年底 ,虛擬儀器制造廠已達 95家共生產(chǎn) 1000多種虛擬儀器產(chǎn)品，銷售額達 2. 93億美元，占整個儀器銷售額 73 億的 4%。三江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) I 摘 要 隨著微型計算機和軟件技術(shù)的發(fā)展 ,虛擬儀器在智能化程序、處理能力、性能價格化、可操作性等方面與傳統(tǒng)儀器相比都具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，將虛擬儀器引入用于信號產(chǎn)生與分析上不但可以提高測試效率，而且為降低生產(chǎn)儀器成本提供了有效的途徑和方法。國 際上從 1988 年陸續(xù)有虛擬儀器產(chǎn)品面市，當(dāng)時有五家制造商推出 30 種產(chǎn)品。 (4)實驗的內(nèi)容側(cè)重于理論的驗證和模仿訓(xùn)練，每個學(xué)生的實驗內(nèi)容千篇一律，將學(xué)生的思維限定在一個狹窄的范圍內(nèi)，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)和綜合能力的提高。近些年來，計算機科學(xué)和微電子技術(shù)，以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，有力地推動了多年來發(fā)展相對緩慢的儀器技術(shù)的革新和進步。虛擬儀器的構(gòu)成方式主要有 5 種類型，如圖 所示 : 圖 虛擬儀器構(gòu)成方式 PCDAQ 系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)采集板、信號調(diào)理電路及計算機為儀器硬件平臺組成的插卡式虛擬儀器系統(tǒng)，這種系統(tǒng)采用 PCI 或計算機本身的工 SA 總線，將數(shù)據(jù)采集卡 /板 (DAQ)插入計算機的空槽中即可。測量完后還可打印，顯示所需的報表曲線，這些都使得儀器的可操作性大大提高。底層 VI 代表了最基本的軟件功能一計算與輸入 /輸出操作。若想要在數(shù)字控制中輸入或修改數(shù)值，只需要用操作工具 (見工具模板 )點擊控制部件和增減按鈕，或者用操作工具或標(biāo)簽工具雙擊數(shù)值欄進行輸入數(shù)值修改。 三江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 10 第三章 系統(tǒng)整體方案的設(shè)計 一個完整的 LabVIEW程序 主要包括前面板、框圖程序、圖標(biāo)和連接器窗格 3部分。使程序看起來比較簡潔，卻功能強大。 本文中可以實現(xiàn)的頻譜分析控制包括： (1)窗口選擇：提供多種頻譜分 析窗口。在同一循環(huán)中，讀盤功能處于工作狀態(tài)。使用斷點 工具可以在程序的某一地點中止程序執(zhí)行，用探針或者單步方式查看數(shù)據(jù)。 附錄 1 與附錄 2 分別是信號產(chǎn)生分析儀的前面板與程序框圖 三江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 18 第五章 結(jié)束語 數(shù)字信號處理技術(shù)和教學(xué)儀器技術(shù)的發(fā)展是本文理論知識的基礎(chǔ)，而虛擬儀器的基本思想和 LabVIEW 開發(fā)平臺則是程序開發(fā)設(shè)計過程中有力的工具。但是由于時間的關(guān)系， LabVIEW 所具有的強大功能還有許多是本人未曾開發(fā)和加以很好利用的，如 Call Library Function 和 Code Interface Node 等，這需要通過不斷的實踐和儀器開發(fā)來熟悉。這就要求設(shè)計者在開發(fā)程序的過程中一定要仔細地把好每一關(guān)，在模塊內(nèi)部將錯誤清除，才能減輕最終程序調(diào)試的難度。 ②設(shè)置執(zhí)行程序高亮 在 LabVIEW 的工具條上有一個畫著燈泡的按鈕，這個按鈕叫做“高亮執(zhí)行”按鈕。在此虛擬示波器中，波動文件存儲一個二維數(shù)組 (N*2 )。其程序框圖如圖 所示： 圖 信號發(fā)生器波形顯示模塊 三江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 14 電壓和頻率測量模塊 (1)電壓測量模塊 該模塊可以測量直流和交流兩種電壓信號，對