【文章內(nèi)容簡介】 又簡潔的虛擬儀器開發(fā)軟件。還可以根據(jù)不同的測試任務(wù)，在虛擬儀器開發(fā)軟件的提示下編制不同的測試軟件，來實現(xiàn)當代科學技術(shù)復雜的測試任務(wù)。 特點： 虛擬儀器技術(shù)是在 PC 技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來 的，所以完全 繼承 了以現(xiàn)成即用的 PC 技術(shù)為主導的最新商業(yè)技術(shù)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，不斷 基于 LabVIEW 的 虛擬示波器設(shè)計 2 發(fā)展的因特網(wǎng)和越來越快的計算機網(wǎng)絡(luò)使得虛擬儀器技術(shù)展現(xiàn)其更強大的優(yōu)勢。 NI 的軟硬件工具使得我們不再受限于當前的技術(shù)中。這得益于 NI 軟件的靈活性，只需更新計算機或測量硬件，就能以最少的硬件投資和極少的、甚至無需軟件上的升級即可改進整個系統(tǒng)。最終以較少的成本加速產(chǎn)品上市的時間。 在驅(qū)動和應(yīng)用兩個層面上， NI 高 效的 軟件構(gòu)架 能與計算機、儀器儀表和通訊方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起。 NI 設(shè)計這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時還提供了靈活性和強大的功能，使我們輕松地配置、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。 虛擬儀器技術(shù)從本質(zhì)上說是一個集成的軟硬件概念。 NI 的虛擬儀器軟件平臺為所有的 I/O 設(shè)備提供了標準的接口，幫助我們輕松地將多個測量設(shè)備集成 到單個系統(tǒng)，減少了復雜性 。 虛擬儀器研究背景和發(fā)展趨勢 虛擬儀器技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用起源于 1986年美國 NI公司設(shè)計的 LabVIEW軟件，這是一種基于圖形的開發(fā)、調(diào)試和運行的軟件平臺。它的發(fā)展大致可以分為三個階段。第一個階段是利用計算機來增強傳統(tǒng)儀器的功能把傳統(tǒng)的儀器通過串行口和計算機連接起來后就可以用計算機控制儀器了。第二階段主要是在功能硬件上實現(xiàn)了很大的技術(shù)進步 。 第三階段形成了虛擬儀器體系結(jié)構(gòu)的基本框架，這主要是采用了面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)構(gòu)筑起了虛擬儀器的平臺，并逐漸成為標準的軟件開發(fā)工具，這三個階段幾 乎是同步進行的。 目前，我國正研制 PC 虛擬儀器，產(chǎn)品已達到一到的批量。國內(nèi)專家預(yù)測：未來的幾年內(nèi)，我過有 50%的儀器為虛擬儀器，屆時，國內(nèi)將有大批企業(yè)使用虛擬儀器，它將會逐步取代傳統(tǒng)的測試儀器而成為測試儀器的主流。 虛擬儀器在各個領(lǐng)域的應(yīng)用 虛擬儀器系統(tǒng)開放、靈活，可與計算機技術(shù)保持同步發(fā)展，以提高精確度，降低成本，并大大節(jié)省用戶的開發(fā)時間，因此已經(jīng)才測量領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 用虛擬儀器系統(tǒng)可以隨時采集和記錄從傳感器傳來的數(shù)據(jù)，并對之進行統(tǒng)計、數(shù)字濾波、頻域分析等處理，從而實現(xiàn)監(jiān)控功能。 基于 LabVIEW 的 虛擬示波器設(shè)計 3 在實驗室中，利用虛擬儀器開發(fā)工具開發(fā)專用虛擬儀器系統(tǒng)，可以把一臺個人計算機 變成一組檢測儀器，用于數(shù)據(jù) /圖像采集、控制與模擬。 現(xiàn)在，隨著虛擬儀器系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，越來越多的教學部門也開始用它來建立教學系統(tǒng)，不及大大節(jié)省了開支，而且由于虛擬儀器系統(tǒng)具有靈活、可重用性強等優(yōu)點，使得教學方法也變得更加靈活了。 基于 LabVIEW 的 虛擬示波器設(shè)計 4 第 2 章 LabVIEW LabVIEW 的概述 LabVIEW（ Laboratory Virtual instrument Engineering） 是由美國國家 儀器 (NI)公司研發(fā)的 是一種 類似于 C 和 BASIC 的程序開發(fā)環(huán)境。它是一種 圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件 。 LabVIEW 使用的是目前國際上唯一的 圖形化的程序語言 —— Ｇ語言。使用這種語言編程時， 用戶可以 不寫程序代碼， 而只需用 流程圖 就可完成測試任務(wù)，復雜的程序中解放出來，從而將更多的精力投放到物理問題本身，大大提高了工作效率。這同時也降低了對 LabVIEW 使用者的專業(yè)要求，使各個領(lǐng)域的工程技術(shù)人員均可使用。 目前， LabVIEW 已有多種版本，在 此次設(shè)計中，我們采用 LabVIEW2020的版本進行設(shè)計。 LabVIEW 的基本構(gòu)成 所有的 LabVIEW 應(yīng)用程序包括前面板（ Front Panel）、框圖程序 (Diagrame Programme)以及圖標 /連接器（ Icon/Connector）三部分。 前 面板 (Front Panel) 前面版是 VI 特有的組成部分之一，用來在計算機的屏幕上顯示人機對話、交互式用戶操作界面，亦可構(gòu)成模擬真實儀器的操作面板。它可以放置諸如開關(guān)、滑動條、儀表盤、圖形、圖表、 LED 等等控件，所有這些控件都可以在 LabVIEW開發(fā)環(huán)境所提供的控件選項板上找到。前面版正是虛擬儀器所必須的含有的部件之一，也是用戶唯一可以見到的部分。 在基于文本代碼的編程語言中，比如 C、 Java，僅編寫一個前面版就要寫很多程序代碼，而在 LabVIEW 開發(fā)環(huán)境中，前面版是提供給設(shè)計者設(shè)計 VI 所必須的提供的要素之一。 程序框圖（ Block diagram） 基于 LabVIEW 的 虛擬示波器設(shè)計 5 圖 2 程序框圖 LabVIEW 圖形化語言采用的是用圖形方式表示的程序或算法，構(gòu)成圖形化語言程序代碼的基本要素后面會講到。程序 框圖為程序設(shè)計者編程時所使用，最終用戶也是無法看到的。 程序款圖是提供給設(shè)計者設(shè)計 VI 所必須的提供的要素之一。 它由節(jié)點、端點、圖框、和連線四種元素構(gòu)成。 圖標和連接器（ Icon and Connector） LabVIEW 圖形化語言的每個 VI 都有自己的圖標和連接器。圖標構(gòu)成區(qū)別不同 VI 的圖形符號，而連接器定義了 VI 的輸入和輸出（當然也可以不進行定義）。 圖標和連接器指定了程序中數(shù)據(jù)流進、流出的路徑。它們也只提供給程序設(shè)計者，最終用戶也是無 法看到的。 每個 VI 的前面版、后面版的 右上角都有一個屬于這個 VI 的圖標，以用來與其它 VI 相區(qū)別。程序的設(shè)計者可以設(shè)計、修改這個圖標。 LabVIEW 的軟件設(shè)計基本原理 程序編寫完成后，用戶必須經(jīng)過運行和調(diào)試來測試編寫的程序是否能夠產(chǎn)生預(yù)期的運行結(jié)果從而找出程序中存在的一些錯誤。 LabVIEW 提供了許多工具來幫助完成程序的調(diào)試。 LabVIEW 的運行和調(diào)試 LabVIEW的運行 （ 1） LabVIEW 的運行。單擊前面板或程序框圖的運行按鈕 ，就可以運行 VI 一次，當 LabVIEW 正在運行狀態(tài)時，運行按鈕變?yōu)?。 （ 2） LabVIEW 的連續(xù)運行。單擊前面板或程序框圖的連續(xù)運行按鈕 ， 基于 LabVIEW 的 虛擬示波器設(shè)計 6 可以連續(xù)運行，這時按鈕變成 ，在這種情況下，用戶再次單擊此按鈕就可以停止連續(xù)運行。 （ 3） LabVIEW 的停止。在程序運行過程中，停止按鈕由編輯時的 變?yōu)榭捎玫臓顟B(tài) 。單擊此按鈕，可以強行停止程序的運行。如果調(diào)試過程中無意進入了死循環(huán)或無法退出時，用戶可用此按鈕強行借宿程序的運行。 （ 4） LabVIEW 的暫停。在程序運行過程中單擊該按鈕 ，按鈕顏色又黑色邊城紅色 ，再次單擊按鈕，則恢復程序的運行。 LabVIEW的調(diào)試 當前面 板和程序框圖設(shè)計好以后，程序在執(zhí)行過程中可能會遇到錯誤，因此要先對程序進行調(diào)試。程序的調(diào)試方法主要有： 設(shè)置執(zhí)行程序為高亮按鈕 在執(zhí)行前單擊高亮按鈕 ，這時按鈕上燈泡會被點亮 ，則運行過程中正在執(zhí)行的節(jié)點會以高亮形式顯示。 單步執(zhí)行 如果要是