【文章內(nèi)容簡介】 VI。LabVIEW采用圖形化編程方案，是非常實用的開發(fā)軟件，LabWindows / CVI是為熟悉C語言的開發(fā)人員準備的，是在Windows環(huán)境下的標準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，美國Tektronix公司的Ez. Test, TGk一TNS平臺軟件，這些都是國際上公認的優(yōu)秀的虛擬儀器開發(fā)軟件平臺。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語和圖形化符號代智常規(guī)的文本語言編程，界面友好，操作簡便，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)的設計平臺采用NI公司的LabVIEW 進行。 LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument EnE。ineering)是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學術界和研兜實驗室所接受，視為一個標準的數(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)置了便于應用TCP / IP、ActiveX等軟件標準的庫函數(shù)，是一個功能強大且靈活的軟件，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計思路，設計者必須寫出執(zhí)行的語句。而LabVIEW是基于數(shù)據(jù)流的工作方式，同時是基于圖形化的編程，這使得設計者不必羋握大量的編程語言和程序設計技巧便可設計出虛擬儀器系統(tǒng)一。 目前，在以PC機為礎的測試和工控軟件中，LabVIEW的市場普及率僅次于C++ / C語言。LabVIEW具有一系列無與倫比的優(yōu)點：首先，LabVIEW作為圖形化語言編程，采用流程圖式的編程，運用的設備圖標與科學家、工程師們習慣的大部分圖標基本一致，這使得編程過程和思維過程非常相似，同時，LabVIEW提供了豐富的VI庫和儀器面板素材庫，近600種設備的驅動程序(可擴充)如GPIB設備控制、VXI總線控制、串行口設備控制、以及數(shù)據(jù)分析、顯示和存儲；并且LabVIEW還提供了專門用于程序開發(fā)的工具箔，使得用戶能夠設直斷點，調(diào)試過程中可以使用數(shù)據(jù)探針和動態(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、科學家的普遍青睞。 利用LabVIEW, 可產(chǎn)生獨立運行的可執(zhí)行文件，它是一個真正的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/連結器(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象，具體表現(xiàn)有開關、旋鈕、圖形以及其他控制(control)和顯示對象(indicator)。如圖25所示是一個隨機信號發(fā)生和顯示的前面板，上面有一個顯示對象，以曲線的方式顯示了所產(chǎn)生的一系列隨機數(shù)。還有一個控制對象——開關，可以啟動和停止工作。但并非畫出兩個控件后程序就可以運行，在前面板后還有一個與之對應的流程圖。如圖16.圖15 隨機信號發(fā)生器的前面板. 圖16 隨機信號發(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)、結構和連線等。圖26是與圖25對應的流程圖。我們可以看到流程圖中包括了前面板上的開關和隨機數(shù)顯示群所對應的連錢端子，另外我們還建立了一個隨機數(shù)發(fā)生函數(shù)和一個wileLoop 循環(huán)結構。隨機數(shù)發(fā)生器通過連載將產(chǎn)生的隨機信號送到顯示控件，為了使它持續(xù)工作下去，設置了While Loop循環(huán)，由開關控制循環(huán)的結束。如果將VI與傳統(tǒng)儀器相比較，那么前面板上的控件對應的就是傳統(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)一個惟妙惟肖的標準儀群面板，而且其功能也與傳統(tǒng)標準儀器相差無幾。這種設計思想的優(yōu)點體現(xiàn)在兩方面：（1）類似流程圖的設計思想，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計經(jīng)驗的工程人員。 (2)設計的思路和運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行，使沒有執(zhí)行的代碼顯示灰色，執(zhí)行后的代碼會高亮顯示，同時在線顯示數(shù)據(jù)流線上的數(shù)據(jù)值，完全跟蹤數(shù)據(jù)流的運行。這為程序的調(diào)試和參數(shù)的設定帶來諸多的方便。3. 圖標/連接設計：這部分的設計突出體現(xiàn)了虛擬儀器模塊化程序設計的思想。在設計大型白動檢測系統(tǒng)時，一步完成一個其雜系統(tǒng)的設計是相當有難座的。而在LabVIEW中提供的圖標/連接工具，正是為實現(xiàn)模塊化設計而準備的。設計者可把一個其雜自動檢測系統(tǒng)分為多個子系統(tǒng)，每一個都可完成一定的功能。這樣設計的優(yōu)點體現(xiàn)在如下兒方面：(1)把一個復雜自動檢測系統(tǒng)分為多個子系統(tǒng)，程序設計思路清晰，給設計者調(diào)試程序帶來了諸多的方便。同時也對于將來系統(tǒng)的維護提供了便利。 (2)一個復雜自動檢測系統(tǒng)分為多個子系統(tǒng)，每一個子系統(tǒng)都是一個完整的功能模塊，這樣把測試功能細節(jié)化，便于實現(xiàn)軟件其用，大大節(jié)省軟件研發(fā)周期，提高系統(tǒng)設計的可靠性。 (3)便于實現(xiàn)“測試集成”和虛擬儀器庫的思想。同時為實現(xiàn)虛擬儀器設計的靈活性提供了前提。 虛擬儀器技術的近況和發(fā)展電子測量儀器發(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基本定律為基礎的模擬指針式儀表。如指針式萬用表、晶體管電壓表等。 第二代：數(shù)宇式儀表，這類儀器目前相當普及，如數(shù)字電壓表、數(shù)字頻率計等。這類儀器將棋擬信號的測雖轉化為數(shù)字信號測量，并以數(shù)字方式輸出雖終結果，適用于快速響應和較商準確度的測量， 第三代：智能儀表，這類儀器內(nèi)置微處理器，既能進行自動測試又具有一定的數(shù)據(jù)處理能力，可取代部分腦力勞動，所以習慣上稱為智能儀器。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)還是應用中，都缺乏靈話性。 第四代：虛擬儀器，它是現(xiàn)代計算機技術、通信技術和測量技術相結合的產(chǎn)物，它對傳統(tǒng)儀器觀念進行了一次巨大變革，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)并以計算機技術為十礎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 年廠商更達一干余家，產(chǎn)品達數(shù)千種。美國是虛擬儀據(jù)的誕生地，也是全球最大的虛擬儀器制造國，生產(chǎn)虛擬儀器的主變廠家有N1公司、HP公司等?？梢哉f虛擬儀器正以傳統(tǒng)儀器無法比擬的速度飛速發(fā)展。 虛擬儀器技術的優(yōu)勢在于用戶自定義儀器功能、結構等，且構建容易、轉換靈活，因此應用領域十分廣闊。當前，國內(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用工作。例如，美國的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)自動化灌溉系統(tǒng)和秧苗分析系統(tǒng)。比利時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。美國斯坦福大學利用虛擬儀器技術構建了虛擬儀器教學、實驗、仿真系統(tǒng)。挪威CARDIAC公司采用LabVIEW平臺構建了測試北海油田石油、大氣、水流的MPFM系統(tǒng)。在國內(nèi)，清華大學應用虛擬儀器技術構建汽車發(fā)動機性能檢測系統(tǒng)，用于汽車發(fā)動機出廠前的自動檢測。石油科學研究院將虛擬儀器技術應用于小型石油精煉實驗系統(tǒng)中。電子都三所應用虛擬儀器技術建立了儀器自動化計量控制系統(tǒng)。 我國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及其兼容機上進行了研制和開發(fā)，主要工作有兩個方面：一是通用儀器卡：二是專用測試儀。此外，許多大學都在嘗試將虛擬儀器應用到實驗教學和計算機輔助教學中。例如，西安交通大學電氣學院在《現(xiàn)代測試技術與系統(tǒng)集成》課程教學中，以虛擬儀器系統(tǒng)為平臺，開發(fā)虛擬儀群實驗，通過仿真與實驗，開拓了學生的思路，使學生較好地理解該課程的內(nèi)容。虛擬儀措一機多用、硬件資源共享等特點大大節(jié)約了實驗室建設的投資。 目前，虛擬儀器已在科研開發(fā)、測控、超大規(guī)模集成電路測試、模擬和數(shù)字電路測試、現(xiàn)代家用電器測試、電子元件、電力電子器件測試以及軍事、航天、生物醫(yī)學、電工技術領域等可移動式現(xiàn)場測試。 基于虛擬儀棵技術溫度檢測系統(tǒng)的開發(fā)與研究工作中得到應用，且應用領域還將不斷拓寬。此外大學實驗室既是進行科學研究的重要簽地，又是培養(yǎng)學生的重要場所，因此，實驗室埋設是教學中的一項重要工作。傳統(tǒng)的實驗平臺存在硬件成本商、構造復雜、功能單一等方面的問題。最近兒年，虛擬儀措技術的迅速發(fā)展為實驗室理提供了一種新的思路。將虛擬儀器技術應用到教學實驗中，將成所謂的虛擬儀器實驗室成為目前實驗室教學改革的熱點之一。與原有的傳統(tǒng)實驗平臺相比，虛擬實驗室通過友好的人機界面使實驗操作靈活、方便；通過運用計算機強大的