【文章內(nèi)容簡介】 件特點，特別是計算機應(yīng)用系統(tǒng)的直接參與測試信號的產(chǎn)生和測量儀器。在一些硬件，甚至整個儀器從系統(tǒng)中消失，由計算機的硬件和軟件資源以履行其職責(zé) 。虛擬儀器測試系統(tǒng)的 軟件 主要分為以下四部分。 （ 1）儀器面板控制軟件 軟件測試儀表面板控制管理是使用者和儀器的關(guān)系之間的信息交換，計算機強大的圖形化編程環(huán)境的使用，使用可視化技術(shù)，在前面板上從控制模塊中選擇你需要的對象放入。 （ 2）數(shù)據(jù)分析處理軟件 利用計算機和虛擬儀器開發(fā)的強大計算能力，虛擬儀器系統(tǒng)的軟件可以大大提高數(shù)據(jù)的分析和處理能力，減少 開發(fā) 所需要的 時間。 （ 3）儀器驅(qū)動軟件 虛擬儀器驅(qū)動程序所處理的一種特殊的儀器控制通信軟件，通訊接口的儀器驅(qū)動程序和使用的開發(fā)環(huán)境是聯(lián)系在儀器的，它提供了一個高層次、抽象的儀表形象，它也提供了使用者開發(fā)環(huán)境的基本信息。 儀器驅(qū)動器是虛擬儀 器的 主要 核心，是用戶完成對儀器硬件控制的紐帶和橋梁。程序函數(shù) VI集 是虛擬儀器驅(qū)動程序核心， 函數(shù) VI 是指組成驅(qū)動的模塊化子程序。驅(qū)動程序一般 情況下可以 分為兩層，底層是儀器的 一些 基本操作，如初始化儀器配置儀器輸入?yún)?shù)、 查看儀器狀態(tài)、 收發(fā)數(shù)據(jù)等。高層是應(yīng)用函數(shù) VI層，它根據(jù)具體測量 需求以此 調(diào)用底層的函數(shù) VI。 （ 4）通用 I/O 接口軟件 在虛擬儀器 構(gòu)成 系統(tǒng)中， I/O 接口 軟件 作為虛擬儀器系統(tǒng) 軟件結(jié)構(gòu) 中承上啟下的 含義 ，其模塊化與標準化越來越 受到重視 。 VXI總線即插即用聯(lián)盟， 其制定了自下而上的 I/O接口軟件， VISA 的設(shè) 置標準，作為一個通用的 I/O 標準， VISA與儀器硬件接口功能，這樣的軟件結(jié)構(gòu)式面向設(shè)備的功能，而不是面向接口總線無關(guān)。帶有 RS232 接口，帶 GPIB 接口編寫的軟件工具的應(yīng)用工程師也可以在 VXI系統(tǒng)或設(shè)備，它不僅會縮短應(yīng)用程序開發(fā)周期，測試軟件的發(fā)展帶來了革命性的方法和手段。 7 測量技術(shù)與儀器發(fā)展趨勢展望 隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的進步而不斷拓展， 在 21 世紀的儀器概念繼續(xù)擴大將是一個開放的系統(tǒng)概念。在 PC和工作站通過形成網(wǎng)絡(luò)形式，構(gòu)成了實際的控制系統(tǒng)，提高生產(chǎn)效率和共享信息資源，已成為現(xiàn)代儀器 儀表的發(fā)展方向。從某種意義上說，計算機和現(xiàn)代儀器儀表具有相互融合，這是一種常見的計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)。 如果控制系統(tǒng)有更多不同類型的智能設(shè)備，如計算機和工作站作為一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接到網(wǎng)絡(luò)，如各種智能儀表，虛擬儀器和傳感器等，它們一直充分利用互聯(lián)網(wǎng)相對成熟的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，不僅要實現(xiàn)更大的資源共享，降低成本，建立一個系統(tǒng)，但也提高了監(jiān)測和控制系統(tǒng)的功能，擴大其應(yīng)用范圍?！熬W(wǎng)絡(luò)就是儀器的概念，概述了精確的儀器網(wǎng)絡(luò)趨勢?！? 目前， 互聯(lián)網(wǎng)為代表的計算機網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，作為信道容量網(wǎng)絡(luò)的擴展，網(wǎng)絡(luò)的高速應(yīng)用將不再是一個障礙 ， 網(wǎng)絡(luò)速度將不再成為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的障礙。利用Inter 網(wǎng)絡(luò) 設(shè)備 ，網(wǎng)絡(luò)化傳感器已應(yīng)用到分布式測控系統(tǒng)中， 簡化了設(shè)備系統(tǒng)的維護和建設(shè)，降低成本，提高系統(tǒng)的功能，具有測量和控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)也將得到更加的完善， 最終實現(xiàn)大規(guī)模對等的范圍和廣度，一定將以更快的速度擴大。 結(jié)合計算機技術(shù)、控制技術(shù)、傳感器技術(shù)，形成分布式測控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)更加的方便?；ヂ?lián)網(wǎng)為代表的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展和相關(guān)技術(shù)的不斷提高，使計算機網(wǎng)絡(luò)更大、更廣泛的應(yīng)用在國防、通訊、航空等制造業(yè)領(lǐng)域。廣泛的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視和控制提出 了更迫切的需求，監(jiān)測和控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域也將被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)化儀器將很快發(fā)展和走向成熟，從而有效地帶動和促進現(xiàn)代測量技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)測量技術(shù)。 專家預(yù)計 得出 ，在不久的 一段時間 ，地球?qū)?被 一層由大量各種各樣電子測量儀器設(shè)備組成的“通訊外殼” 所包裹 ，它們將 對城鎮(zhèn) 、 道路 甚至 所有 環(huán)境 進行監(jiān)視 ，并將 所得到 的數(shù)據(jù) 值隨時 直接 傳入網(wǎng)上 。 與各種行業(yè)相比 ，測量技術(shù)與 虛擬儀器將在 當(dāng)今 時代發(fā) 巨大的 變化。 本課題研究的主要內(nèi)容及實現(xiàn)功能 本次設(shè)計的要求是選擇開放式的 LabVIEW 虛擬儀器軟件開發(fā)平臺，設(shè)計一個體溫測量系統(tǒng)，可實 現(xiàn)對人體體溫的測量和顯示。并且要求儀器操作方便，版面美觀大方，功能完善，便于查看和使用。要求是對數(shù)據(jù)進行采集，再進行數(shù)據(jù)的分析而把測量的人體體溫顯示出來。首先，需要掌握的就是 LabVIEW 軟件的認識和使用，并且還要對體溫測量系統(tǒng)整體程序框圖原理的設(shè)計。 8 2 設(shè)計方法及技術(shù)的介紹 在此次設(shè)計中，對于體溫的采集并不是一次或者幾次就可以完成的，因此需要一個循環(huán)系統(tǒng)，從而得到更加合適的體溫的采集與體溫表的設(shè)計。而若是程序框圖需要簡單明了的設(shè)計，那么更多的需要依賴于子 VI。在此設(shè)計中，需要一個公式的計算，并且 需要以程序的形式編寫出來。 while 循環(huán) 設(shè)計的所有進程都在 while 循環(huán)中執(zhí)行， while 循環(huán)可以設(shè)定重復(fù)執(zhí)行循環(huán)體，直到它到達的邊界條件。它類似于普通的編程語言 DO循環(huán)和 repeatuntil，while 循環(huán)式一個方框圖，可變大小的模塊，直到條件終端接收程序執(zhí)行布爾值FALSE。 如圖 5 為 while 循環(huán)示意圖。該循環(huán)有如下特點： ①計數(shù)從 0開始（ i=0）。 ② 先執(zhí)行循環(huán)體，而后 i+1，如果循環(huán)只執(zhí)行一次，那么循環(huán)輸出值 i=0。 ③ 循環(huán)至少要運行一次。 圖 5 while循環(huán)示意圖 對于 For循環(huán)，循環(huán)的次數(shù)是固定的，因為 LabVIEW 沒有 Break 語句，很多情況下，需要讓循環(huán)滿足某種條件時退出或繼續(xù)執(zhí)行，這時候就需要借助于 While循環(huán)。 While 是 LabVIEW 中最經(jīng)常使用的一種程序結(jié)構(gòu)。 While 循環(huán)體與外部代碼交換數(shù)據(jù)的方式和 For 循環(huán)是一樣的。但是如果以索引方式輸入數(shù)組的話，While 循環(huán)的次數(shù)并不會由數(shù)組大小控制，它仍由布爾值控制。當(dāng)循環(huán)次數(shù)超過數(shù)組大小時，將以數(shù)組最后一個元素作為輸入。 并且， LabVIEW 在執(zhí)行 While 循環(huán)時，如果沒有給它設(shè)定循環(huán)的 時間間隔，那么它將以 CPU 的極限速度運行，這樣很可能會導(dǎo)致整個 LabVIEW 程序看上去跟死掉一樣， CPU 將全部的被利用，從而導(dǎo)致危險程度增加。所以最好給 While 循環(huán)加上時間間隔，有兩種方法，一種是在每個循環(huán)中添加一個等待時間，只有在等待完畢后才驚醒下一個循環(huán)，另一種方法是使用定時循環(huán)。 9 子 VI 的介紹與創(chuàng)建及使用 子 VI 在 LabVIEW 編程語言與文字功能類似，如果你不使用 LabVIEW 中的子VI，就好比如在文本編程語言中不使用函數(shù)一樣，不使用函數(shù)根本就不可能構(gòu)建大的程序。在 LabVIEW 圖形化編程 環(huán)境中，尤其是在圖形連接將占據(jù)較大的空間，在屏幕上，用戶不能把所有的程序都在同一狂徒的 VI 中實現(xiàn)。因此，在許多情況下，我們需要分割成一個小的程序模塊來實現(xiàn) 。即用子 VI來實現(xiàn)，子 VI有如下特點： ①子 VI是層次化 、 模塊化 VI 的關(guān)鍵 組成部分 ，它能使 VI 易于調(diào)試和維護； ②子 VI是由其它 VI 調(diào)用的獨立 VI，即子 VI 用在頂層 VI 框圖中； ③子 VI是基于文本編程語言的子程序 ，子 VI 的節(jié)點類似于子程序的調(diào)用語句； ④使用子 VI 是一種有效的編程 語言 技術(shù)，因為它允許在不同的場合重復(fù)使用相同的代碼； ⑤ VI 程序的分層特性就是 在一個子 VI 中能夠調(diào)用另一個子 VI。 用戶將常用的功能模塊創(chuàng)建成子 VI，不僅有效提高代碼的使用效率，避免進行頻繁的重復(fù)操作，也大大節(jié)省了編程時間。需要說明的是，一個子 VI 相當(dāng)于一個子程序，子 VI 節(jié)點相當(dāng)于子程序的調(diào)用語句，而不是子 VI 本身。子 VI的控件和函數(shù)從調(diào)用該 VI 的程序框圖中接收數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)返回至該程序框圖。用 LabVIEW 語言開發(fā)程序時，可以和 C 語言一樣采用從頂向下的設(shè)計方法，用戶每創(chuàng)建一個 VI 程序，都可以將其作為上一級 VI的子 VI節(jié)點來調(diào)用，實現(xiàn)其模塊化編程，這是使用 G語言編程的分層特性，一個子 VI內(nèi)可以調(diào)用多個子 VI。 圖 6 默認圖標 在調(diào)用 VI 的程序框圖中，用圖標來代表子 VI。另外，子 VI 必須有一個正確連接端子的連接器來實現(xiàn)和它上層 VI 的數(shù)據(jù)交換。 LabVIEW 為每個程序創(chuàng)建默認的圖標，顯示在前面板和程序框圖窗口的右上角，如圖 6所示。對默認圖標的編輯可通過圖標編輯器來完成。 10 公式節(jié)點 在程序設(shè)計中，如果只用 圖形 和線條來描述計算和算法過程， 有時更復(fù)雜。公式節(jié)點工具彌補了這個不足，公式節(jié)點是一個易于在節(jié)點的框圖執(zhí)行數(shù)學(xué)運算 。 在公式節(jié)點可以使用算術(shù)表達式的算法的 實現(xiàn)過程中，用戶不需要使用任何外部的代碼或應(yīng)用程序，建立方程沒有連接到任何基本的算術(shù)函數(shù)，除了接受文本方程外， 公式節(jié)點還接收 C 語言中的 if語句、 while 循環(huán)、 for 循環(huán)和 do 循環(huán) ，如圖 7所示。 在類似的 C 語言程序中，這些程序的元素組成的元素都不完全相同。公式節(jié)點是特別適用于含有多個變量和方程比較復(fù)雜的程序，與現(xiàn)有的文本代碼的利用。復(fù)制粘貼的文本代碼在現(xiàn)有公式節(jié)點中，不是通過圖形化編程方式再次產(chǎn)生相同的代碼。 圖 7 公式節(jié)點程序圖 信號的輸入（數(shù)據(jù)采集） 數(shù)據(jù)采集（ Data AcqusitionDAQ） 是物體的測量參數(shù)是由傳感器原件的轉(zhuǎn)換，通過信號 調(diào)理、采樣、量化、編碼、傳輸?shù)炔襟E，最后送到計算機進行數(shù)據(jù)處理或者記錄的過程。用于數(shù)據(jù)采集的成套設(shè)備稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（ Data Acqusition SystemDAQ）。 從傳感器和其他設(shè)備可以測量或模擬數(shù)字測量過程中的自動采集單元的數(shù)據(jù)收集方法稱為數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)靈活地與計算機的測量軟件和硬件產(chǎn)品的軟測量系統(tǒng)相結(jié)合。一個完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括傳感器和轉(zhuǎn)換器、信號調(diào)理設(shè)備、數(shù)據(jù)收集和分析、計算機硬件、驅(qū)動