【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 VI。LabVIEW采用圖形化編程方案，是非常實(shí)用的開發(fā)軟件，LabWindows / CVI是為熟悉C語(yǔ)言的開發(fā)人員準(zhǔn)備的，是在Windows環(huán)境下的標(biāo)準(zhǔn)ANSIC開發(fā)環(huán)境。除此以外還有HP公司I HP. VEE, HP. TIG開發(fā)平臺(tái)，美國(guó)Tektronix公司的Ez. Test, TGk一TNS平臺(tái)軟件，這些都是國(guó)際上公認(rèn)的優(yōu)秀的虛擬儀器開發(fā)軟件平臺(tái)。其中 LabVIEW 圖形化軟件開發(fā)系統(tǒng)是用工程人員所熟悉的術(shù)語(yǔ)和圖形化符號(hào)代智常規(guī)的文本語(yǔ)言編程，界面友好，操作簡(jiǎn)便，可大大縮短系統(tǒng)開舉周期，深受專業(yè)人員的青睞，在此虛擬溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)平臺(tái)采用NI公司的LabVIEW 進(jìn)行。 LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument EnE。ineering)是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研兜實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀糧控制軟件。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS232和RS485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP / IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)，是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件，利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都更加形象化。傳統(tǒng)的文本式編程是一種順序的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)者必須寫出執(zhí)行的語(yǔ)句。而LabVIEW是基于數(shù)據(jù)流的工作方式，同時(shí)是基于圖形化的編程，這使得設(shè)計(jì)者不必羋握大量的編程語(yǔ)言和程序設(shè)計(jì)技巧便可設(shè)計(jì)出虛擬儀器系統(tǒng)一。 目前，在以PC機(jī)為礎(chǔ)的測(cè)試和工控軟件中，LabVIEW的市場(chǎng)普及率僅次于C++ / C語(yǔ)言。LabVIEW具有一系列無與倫比的優(yōu)點(diǎn)：首先，LabVIEW作為圖形化語(yǔ)言編程，采用流程圖式的編程，運(yùn)用的設(shè)備圖標(biāo)與科學(xué)家、工程師們習(xí)慣的大部分圖標(biāo)基本一致，這使得編程過程和思維過程非常相似，同時(shí)，LabVIEW提供了豐富的VI庫(kù)和儀器面板素材庫(kù)，近600種設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序(可擴(kuò)充)如GPIB設(shè)備控制、VXI總線控制、串行口設(shè)備控制、以及數(shù)據(jù)分析、顯示和存儲(chǔ)；并且LabVIEW還提供了專門用于程序開發(fā)的工具箔，使得用戶能夠設(shè)直斷點(diǎn)，調(diào)試過程中可以使用數(shù)據(jù)探針和動(dòng)態(tài)執(zhí)行程序來觀察數(shù)據(jù)的傳輸過程，更加便于程序的調(diào)試。因此，LabVIEW受到越來越多工程師、科學(xué)家的普遍青睞。 利用LabVIEW, 可產(chǎn)生獨(dú)立運(yùn)行的可執(zhí)行文件，它是一個(gè)真正的32位編譯器。像許多通用的軟件一樣，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、hlacintosh的多種版本。所有的LabVIEW應(yīng)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(biāo)/連結(jié)器(icon / connector)三部分。1. 前面板：前面板是圖形用戶界面，也就是VI的虛擬儀器面板，這一界面上有用戶輸入和顯示輸出兩類對(duì)象，具體表現(xiàn)有開關(guān)、旋鈕、圖形以及其他控制(control)和顯示對(duì)象(indicator)。如圖25所示是一個(gè)隨機(jī)信號(hào)發(fā)生和顯示的前面板，上面有一個(gè)顯示對(duì)象，以曲線的方式顯示了所產(chǎn)生的一系列隨機(jī)數(shù)。還有一個(gè)控制對(duì)象——開關(guān)，可以啟動(dòng)和停止工作。但并非畫出兩個(gè)控件后程序就可以運(yùn)行，在前面板后還有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的流程圖。如圖16.圖15 隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器的前面板. 圖16 隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器的流程圖2. 流程圖：流程圖提供VI的圖形化源程序。在流程圖中對(duì)VI編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能。流程圖中包括前面板上的控件連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。圖26是與圖25對(duì)應(yīng)的流程圖。我們可以看到流程圖中包括了前面板上的開關(guān)和隨機(jī)數(shù)顯示群所對(duì)應(yīng)的連錢端子，另外我們還建立了一個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)生函數(shù)和一個(gè)wileLoop 循環(huán)結(jié)構(gòu)。隨機(jī)數(shù)發(fā)生器通過連載將產(chǎn)生的隨機(jī)信號(hào)送到顯示控件，為了使它持續(xù)工作下去，設(shè)置了While Loop循環(huán)，由開關(guān)控制循環(huán)的結(jié)束。如果將VI與傳統(tǒng)儀器相比較，那么前面板上的控件對(duì)應(yīng)的就是傳統(tǒng)儀器上的按鈕、顯示屏等控件，而流程圖上的連線端子相當(dāng)于傳統(tǒng)儀器箱內(nèi)的硬件電路。在許多情況下，使用VI可以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)儀器，不僅在屏幕上出現(xiàn)一個(gè)惟妙惟肖的標(biāo)準(zhǔn)儀群面板，而且其功能也與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)儀器相差無幾。這種設(shè)計(jì)思想的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在兩方面：（1）類似流程圖的設(shè)計(jì)思想，很容易被工程人員接受和掣握，特別是那些沒有很多程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的工程人員。 (2)設(shè)計(jì)的思路和運(yùn)行過程清晰而且直觀。如通過使用數(shù)據(jù)探針、高亮執(zhí)行調(diào)試等多種方法，程序以輕慢的速度運(yùn)行，使沒有執(zhí)行的代碼顯示灰色，執(zhí)行后的代碼會(huì)高亮顯示，同時(shí)在線顯示數(shù)據(jù)流線上的數(shù)據(jù)值，完全跟蹤數(shù)據(jù)流的運(yùn)行。這為程序的調(diào)試和參數(shù)的設(shè)定帶來諸多的方便。3. 圖標(biāo)/連接設(shè)計(jì)：這部分的設(shè)計(jì)突出體現(xiàn)了虛擬儀器模塊化程序設(shè)計(jì)的思想。在設(shè)計(jì)大型白動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，一步完成一個(gè)其雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是相當(dāng)有難座的。而在LabVIEW中提供的圖標(biāo)/連接工具，正是為實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)而準(zhǔn)備的。設(shè)計(jì)者可把一個(gè)其雜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)分為多個(gè)子系統(tǒng)，每一個(gè)都可完成一定的功能。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在如下兒方面：(1)把一個(gè)復(fù)雜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)分為多個(gè)子系統(tǒng)，程序設(shè)計(jì)思路清晰，給設(shè)計(jì)者調(diào)試程序帶來了諸多的方便。同時(shí)也對(duì)于將來系統(tǒng)的維護(hù)提供了便利。 (2)一個(gè)復(fù)雜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)分為多個(gè)子系統(tǒng)，每一個(gè)子系統(tǒng)都是一個(gè)完整的功能模塊，這樣把測(cè)試功能細(xì)節(jié)化，便于實(shí)現(xiàn)軟件其用，大大節(jié)省軟件研發(fā)周期，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性。 (3)便于實(shí)現(xiàn)“測(cè)試集成”和虛擬儀器庫(kù)的思想。同時(shí)為實(shí)現(xiàn)虛擬儀器設(shè)計(jì)的靈活性提供了前提。 虛擬儀器技術(shù)的近況和發(fā)展電子測(cè)量?jī)x器發(fā)展至今，大體經(jīng)歷了四代發(fā)展歷程。模擬儀器、數(shù)字化儀器、智能儀器和虛擬儀器。 第一代：模擬儀器，這類儀器是以電磁傯應(yīng)基本定律為基礎(chǔ)的模擬指針式儀表。如指針式萬用表、晶體管電壓表等。 第二代：數(shù)宇式儀表，這類儀器目前相當(dāng)普及，如數(shù)字電壓表、數(shù)字頻率計(jì)等。這類儀器將棋擬信號(hào)的測(cè)雖轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)測(cè)量，并以數(shù)字方式輸出雖終結(jié)果，適用于快速響應(yīng)和較商準(zhǔn)確度的測(cè)量， 第三代：智能儀表，這類儀器內(nèi)置微處理器，既能進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試又具有一定的數(shù)據(jù)處理能力，可取代部分腦力勞動(dòng)，所以習(xí)慣上稱為智能儀器。但是它的功能塊全部都是以硬件(或固化的軟件)形式存在的，無論是在開發(fā)還是應(yīng)用中，都缺乏靈話性。 第四代：虛擬儀器，它是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和測(cè)量技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它對(duì)傳統(tǒng)儀器觀念進(jìn)行了一次巨大變革，是將來儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要發(fā)展方向之一。從1987年以專用集成電路(ASIC)并以計(jì)算機(jī)技術(shù)為十礎(chǔ)的總線儀器一虛擬儀器的雛形問世，到1993年虛擬儀器已發(fā)展到三百鄉(xiāng)家廠商，一千多種虛擬儀器產(chǎn)品，1995 年廠商更達(dá)一干余家，產(chǎn)品達(dá)數(shù)千種。美國(guó)是虛擬儀據(jù)的誕生地，也是全球最大的虛擬儀器制造國(guó)，生產(chǎn)虛擬儀器的主變廠家有N1公司、HP公司等。可以說虛擬儀器正以傳統(tǒng)儀器無法比擬的速度飛速發(fā)展。 虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于用戶自定義儀器功能、結(jié)構(gòu)等，且構(gòu)建容易、轉(zhuǎn)換靈活，因此應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外有許多部門和公司都在積極地開展這些方面的研究和應(yīng)用工作。例如，美國(guó)的Geomatics公司和Godsmith公司等利用虛擬儀器開發(fā)工具，研制開發(fā)出了農(nóng)業(yè)自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)和秧苗分析系統(tǒng)。比利時(shí)Intersofl電子工程公司利用虛擬儀器思想開發(fā)出了RASS一PDP和RAS SS軟件。美國(guó)斯坦福大學(xué)利用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建了虛擬儀器教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、仿真系統(tǒng)。挪威CARDIAC公司采用LabVIEW平臺(tái)構(gòu)建了測(cè)試北海油田石油、大氣、水流的MPFM系統(tǒng)。在國(guó)內(nèi)，清華大學(xué)應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能檢測(cè)系統(tǒng)，用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)出廠前的自動(dòng)檢測(cè)。石油科學(xué)研究院將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于小型石油精煉實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中。電子都三所應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)建立了儀器自動(dòng)化計(jì)量控制系統(tǒng)。 我國(guó)的虛擬儀器研制是從1984年開始起步的，十幾年來，在APPLE, IBM一PC及其兼容機(jī)上進(jìn)行了研制和開發(fā)，主要工作有兩個(gè)方面：一是通用儀器卡：二是專用測(cè)試儀。此外，許多大學(xué)都在嘗試將虛擬儀器應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中。例如，西安交通大學(xué)電氣學(xué)院在《現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)與系統(tǒng)集成》課程教學(xué)中，以虛擬儀器系統(tǒng)為平臺(tái)，開發(fā)虛擬儀群實(shí)驗(yàn)，通過仿真與實(shí)驗(yàn)，開拓了學(xué)生的思路，使學(xué)生較好地理解該課程的內(nèi)容。虛擬儀措一機(jī)多用、硬件資源共享等特點(diǎn)大大節(jié)約了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的投資。 目前，虛擬儀器已在科研開發(fā)、測(cè)控、超大規(guī)模集成電路測(cè)試、模擬和數(shù)字電路測(cè)試、現(xiàn)代家用電器測(cè)試、電子元件、電力電子器件測(cè)試以及軍事、航天、生物醫(yī)學(xué)、電工技術(shù)領(lǐng)域等可移動(dòng)式現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。 基于虛擬儀棵技術(shù)溫度檢測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)與研究工作中得到應(yīng)用，且應(yīng)用領(lǐng)域還將不斷拓寬。此外大學(xué)實(shí)驗(yàn)室既是進(jìn)行科學(xué)研究的重要簽地，又是培養(yǎng)學(xué)生的重要場(chǎng)所，因此，實(shí)驗(yàn)室埋設(shè)是教學(xué)中的一項(xiàng)重要工作。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)存在硬件成本商、構(gòu)造復(fù)雜、功能單一等方面的問題。最近兒年，虛擬儀措技術(shù)的迅速發(fā)展為實(shí)驗(yàn)室理提供了一種新的思路。將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，將成所謂的虛擬儀器實(shí)驗(yàn)室成為目前實(shí)驗(yàn)室教學(xué)改革的熱點(diǎn)之一。與原有的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相比，虛擬實(shí)驗(yàn)室通過友好的人機(jī)界面使實(shí)驗(yàn)操作靈活、方便；通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的