【文章內(nèi)容簡介】 周期，測試軟件的發(fā)展帶來了革命性的方法和手段。 測量技術(shù)與儀器發(fā)展趨勢展望隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的進(jìn)步而不斷拓展，在21世紀(jì)的儀器概念繼續(xù)擴(kuò)大將是一個(gè)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(shí)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(jì)算機(jī)和現(xiàn)代儀器儀表具有相互融合，這是一種常見的計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)和工作站作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)更大的資源共享，降低成本，建立一個(gè)系統(tǒng)，但也提高了監(jiān)測和控制系統(tǒng)的功能，擴(kuò)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?！蹦壳埃ヂ?lián)網(wǎng)為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，作為信道容量網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，網(wǎng)絡(luò)的高速應(yīng)用將不再是一個(gè)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Internet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(hù)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(shí)現(xiàn)大規(guī)模對等的范圍和廣度，一定將以更快的速度擴(kuò)大。結(jié)合計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(dòng)和促進(jìn)現(xiàn)代測量技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)測量技術(shù)。專家預(yù)計(jì)得出，在不久的一段時(shí)間，地球?qū)⒈灰粚佑纱罅扛鞣N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(jìn)行監(jiān)視，并將所得到的數(shù)據(jù)值隨時(shí)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(shí)代發(fā)巨大的變化。 本課題研究的主要內(nèi)容及實(shí)現(xiàn)功能本次設(shè)計(jì)的要求是選擇開放式的LabVIEW虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)一個(gè)體溫測量系統(tǒng)，可實(shí)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(jìn)行采集，再進(jìn)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(rèn)識(shí)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(jì)。2 設(shè)計(jì)方法及技術(shù)的介紹在此次設(shè)計(jì)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(gè)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(jì)。而若是程序框圖需要簡單明了的設(shè)計(jì)，那么更多的需要依賴于子VI。在此設(shè)計(jì)中，需要一個(gè)公式的計(jì)算，并且需要以程序的形式編寫出來。 while循環(huán)設(shè)計(jì)的所有進(jìn)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(dá)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(gè)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(diǎn)：l①計(jì)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(yùn)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?yàn)長abVIEW沒有Break語句，很多情況下，需要讓循環(huán)滿足某種條件時(shí)退出或繼續(xù)執(zhí)行，這時(shí)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(huì)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(shí)，將以數(shù)組最后一個(gè)元素作為輸入。并且，LabVIEW在執(zhí)行While循環(huán)時(shí)，如果沒有給它設(shè)定循環(huán)的時(shí)間間隔，那么它將以CPU的極限速度運(yùn)行，這樣很可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)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(xiǎn)程度增加。所以最好給While循環(huán)加上時(shí)間間隔，有兩種方法，一種是在每個(gè)循環(huán)中添加一個(gè)等待時(shí)間，只有在等待完畢后才驚醒下一個(gè)循環(huán)，另一種方法是使用定時(shí)循環(huán)。 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(shí)現(xiàn)。因此，在許多情況下，我們需要分割成一個(gè)小的程序模塊來實(shí)現(xiàn)。即用子VI來實(shí)現(xiàn)，子VI有如下特點(diǎn)：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(hù)；②子VI是由其它VI調(diào)用的獨(dú)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(diǎn)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?yàn)樗试S在不同的場合重復(fù)使用相同的代碼；⑤VI程序的分層特性就是在一個(gè)子VI中能夠調(diào)用另一個(gè)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(jìn)行頻繁的重復(fù)操作，也大大節(jié)省了編程時(shí)間。需要說明的是，一個(gè)子VI相當(dāng)于一個(gè)子程序，子VI節(jié)點(diǎn)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(shí)，可以和C語言一樣采用從頂向下的設(shè)計(jì)方法，用戶每創(chuàng)建一個(gè)VI程序，都可以將其作為上一級VI的子VI節(jié)點(diǎn)來調(diào)用，實(shí)現(xiàn)其模塊化編程，這是使用G語言編程的分層特性，一個(gè)子VI內(nèi)可以調(diào)用多個(gè)子VI。圖6 默認(rèn)圖標(biāo)在調(diào)用VI的程序框圖中，用圖標(biāo)來代表子VI。另外，子VI必須有一個(gè)正確連接端子的連接器來實(shí)現(xiàn)和它上層VI的數(shù)據(jù)交換。LabVIEW為每個(gè)程序創(chuàng)建默認(rèn)的圖標(biāo)，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(rèn)圖標(biāo)的編輯可通過圖標(biāo)編輯器來完成。 公式節(jié)點(diǎn)在程序設(shè)計(jì)中，如果只用圖形和線條來描述計(jì)算和算法過程，有時(shí)更復(fù)雜。公式節(jié)點(diǎn)工具彌補(bǔ)了這個(gè)不足，公式節(jié)點(diǎn)是一個(gè)易于在節(jié)點(diǎn)的框圖執(zhí)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。在公式節(jié)點(diǎn)可以使用算術(shù)表達(dá)式的算法的實(shí)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(diǎn)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(diǎn)是特別適用于含有多個(gè)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(diǎn)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(diǎn)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(jì)算機(jī)進(jìn)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(dòng)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(jì)算機(jī)的測量軟件和硬件產(chǎn)品的軟測量系統(tǒng)相結(jié)合。一個(gè)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(jì)算機(jī)硬件、驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用軟件等。數(shù)據(jù)采集是LabVIEW的核心技術(shù)之一，也是LabVIEW與其它編程語言相比的優(yōu)勢所在。使用LabVIEW的DAQ技術(shù)，可以編寫出強(qiáng)大的DAQ應(yīng)用軟件。LabVIEW中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖8所示。圖8 LabVIEW中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)NI公司生產(chǎn)了組建完整的DAQ系統(tǒng)所需的全部組件。LabVIEW中的數(shù)據(jù)采集程序庫包括許多NI公司生產(chǎn)DAQ卡的驅(qū)動(dòng)程序。通常一塊DAQ卡可以完成多種功能，如A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字I/O、計(jì)數(shù)器/定時(shí)器操作等，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成如圖9所示。圖9 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成 傳感器和變換器傳感器將物理信息，產(chǎn)生可測量