【文章內容簡介】 口技術，具有靈活、方便的互聯(lián)性，能與網(wǎng)絡及其他周邊設備互聯(lián)。隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，已經(jīng)形成網(wǎng)絡虛擬儀器，它是一種基于Web技術的新型虛擬儀器，使得虛擬儀器成為Internet的一部分，可方便地構建遠程自動測控系統(tǒng)，實現(xiàn)測量、控制過程的網(wǎng)絡化。虛擬儀器硬件和軟件都制定了開放的工業(yè)標準，而且采用了模塊化結構，系統(tǒng)具有良好的開放性和擴展性。系統(tǒng)必需的基本硬件，如數(shù)據(jù)采集電路等被高度集成，制成數(shù)據(jù)采集卡，實現(xiàn)硬件模塊的即插即用。系統(tǒng)軟件的開發(fā)是基于模塊化的設計思想，并大量運用函數(shù)庫、動態(tài)鏈接庫和類庫，代碼具有良好的可重復性。虛擬儀器利用軟件，選配一個或幾個帶有共性的基本儀器硬件來組成一個通用硬件平臺，通過調用不同的軟件來擴展或組成各種功能的儀器或系統(tǒng)，由于虛擬儀器具有標準性、開放性和模塊化結構，用戶可以將儀器的設計、使用和管理統(tǒng)一到虛擬儀器標準，提高可重復利用率。系統(tǒng)組建時間縮短，功能易于擴展，軟硬件生產(chǎn)、維護和開發(fā)的費用降低。 虛擬儀器的體系結構任何測量測試儀器的主要功能都是由三大部分組成：數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)測試和分析；結果輸出顯示。而虛擬儀器也是由這三大部分組成，不同的是虛擬儀器的數(shù)據(jù)分析和結果輸出完全山計算機的軟件系統(tǒng)來完成。只要提供一定的數(shù)據(jù)采集硬件，就構成了基于計算機組成的虛擬測量測試儀器。虛擬儀器通常是有計算機、硬件接口電路和軟件這三部分構成。第3章 虛擬儀器LabVIEW及 DS18B20溫度傳感器的介紹 LabVIEW的概述LabVIEW是實驗室虛擬儀器集成環(huán)境 (Laboratory virtual Instrument Engineering workbench)的簡稱，是目前應用最廣、功能最強、發(fā)展最快的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境。得到工業(yè)界和學術界的普遍認可和好評。它可以把復雜、繁瑣、費時的文本語言編程簡化成用菜單或圖標提示的方法選擇功能（圖形），用線條將各種功能（圖形）連接起來的簡單圖形編程方式，為沒有編程經(jīng)驗的用戶進行編程、調試提供了簡單方便、完整的環(huán)境和工具，尤其適合于從事科研、開發(fā)的科學家和工程技術人員使用。LabVIEW是一種虛擬儀器開發(fā)平臺軟件，能夠以其直觀簡便的編程方式、眾多的源代碼級的設備驅動程序、多種多樣的分析和表達功能支持，為用戶快捷地構筑自己在實際工程中所需要的儀器系統(tǒng)創(chuàng)造了基礎條件。而且LabVIEW與其它計算機語言相比，有一個特別重要的不同點:其它計算機語言都是采用文本語一言產(chǎn)生代碼行，而LabVIEW采用圖形化編程語言——G語言，產(chǎn)生的程序是框圖的形式，易學易用，特別適合硬件工程師、工程技術人員、生產(chǎn)線工藝技術人員的學習和使用，可以在很短的時間內掌握并應用到實踐中去。特別是對于熟悉儀器結構和硬件電路的硬件工程師、工程技術人員和測試技術人員來說，編程就像設計電路圖一樣；因此，硬件工程師、工程技術人員和測試技術人員們學習LabVIEW駕輕就熟，在較短的時間內就能夠學會并應用LabVIEW，也不必去記憶那眼花繚亂的文本式程序代碼。LabVIEW的功能十分強大。像C和C++等其它計算機高級語言一樣，LabVIEW也是一種通用編程語言，具有各種各樣、功能強大的函數(shù)庫，包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串行儀器控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲，甚至還有網(wǎng)絡功能。LabVIEW也有完善的仿真、調試工具，如設置斷點、單步執(zhí)行等。LabVIEW的動態(tài)連續(xù)跟蹤方式，可以連續(xù)、動態(tài)地觀察程序中的數(shù)據(jù)流向及其變化情況，比其它語言的開發(fā)環(huán)境更方便、更有效。G語言編寫的程序稱為虛擬儀器 VI(Virtual Instrument)，因為它的界面和功能與真實儀器十分相像，在LabVIEW環(huán)境下開發(fā)的應用程序都以VI為后綴的，以表示虛擬儀器的含義。一個VI由交互式用戶接口、數(shù)據(jù)流框圖和圖標連接端口組成。同時，G語言很好地實現(xiàn)了模塊化編程思想。用戶可以將一個應用分解為多個任務，再將任務細分，將一個復雜的應用分解為多個簡單的子任務，為每個子任務建立一個VI，然后把這些VI組合在一起成為最終的應用程序。因為每個子VI可以單獨執(zhí)行，所以很容易調試。進一步而一言，許多低級子VI可以完成一些常用功能，因此，用戶可以開發(fā)特定的子VI庫，以適用一般的應用程序。LabVIEW的運行機制從宏觀上講己經(jīng)不再是傳統(tǒng)上的馮諾依曼計算機體系結構的執(zhí)行方式。傳統(tǒng)的計算機語言中的順序執(zhí)行結構在LabVIEW中被并行機制所代替：從本質上講，它是一種圖形控制流結構的數(shù)據(jù)流模式。數(shù)據(jù)流程序設計規(guī)定，一個函數(shù)只有當它的所有輸入有效時才能執(zhí)行；而目標的輸出，只有當它的功能完成時才是有效的。也就是說，在這種數(shù)據(jù)流程序的概念中，程序的執(zhí)行是數(shù)據(jù)驅動的，它不受操作系統(tǒng)、計算機等因素的影響。這樣，LabVIEW中被連接的功能節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流就能控制程序的執(zhí)行次序，而不像文本程序受到行順序執(zhí)行的約束。從而，我們可以通過相互連接功能節(jié)點快速地開發(fā)應用程序，甚至還可以有多個數(shù)據(jù)通道同步運行。LabVIEW的核心是VI。VI有一個人機對話的用戶界面，即前面板(Front Panel)和類似于源代碼功能的程序圖(Diagram)。前面板接收來自程序圖的指令。在VI的前面板中，輸入控件 (Controls)模擬了儀器的輸入裝置并把數(shù)據(jù)提供給VI的程序圖:而顯示控件(Indicators)則模擬了儀器的輸出裝置并顯示由程序圖獲得或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。當把一個輸入控件或顯示放置到前面板上時，LabVIEW在程序圖中相應地放置了一個端口(Terminals)，這個從屬于輸入控件或顯示控件的端口不能隨意刪除，只有刪除它對應的輸入控件或顯示控件時它才隨之一起被刪除。用LabVIEW編制框圖程序時，不必受常規(guī)程序設計語法的限制。首先，從功能菜單中選擇需要的功能節(jié)點，將之置于面板上合適的位置；然后用線(Wires)連接各功能節(jié)點在程序圖中的端口，用來在功能節(jié)點之間傳輸數(shù)據(jù)。這些節(jié)點包括了簡單的算術功能，高級數(shù)據(jù)采集和分析以及用來存儲和檢索數(shù)據(jù)的文件輸入輸出功能和網(wǎng)絡功能。用LabVIEW編制出的圖形化VI是分層次和模塊化的。我們可以將之用于頂層程序，也可用作其它程序或子程序的子程序。顯然LabVIEW依附并發(fā)展了模塊化程序設計的概念。圖形化程序設計編程簡單、直觀、開發(fā)效率高。 LabviEW的應用現(xiàn)狀LabVIEW廣泛應用于包括自動化、通信、半導體、電路設計、航空和生產(chǎn)、過程控制及生物醫(yī)學在內的各種工業(yè)領域中，用來提高應用系統(tǒng)的開發(fā)效率。這些應用涵蓋了產(chǎn)品的研發(fā)、測試、生產(chǎn)到后期服務的各個環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)設計中協(xié)調使用LabVIEW，共享軟件及信息資源，可以節(jié)約大量的時間和金錢。LabVIEW的應用大致可分為以下幾個主要方面：應用于生產(chǎn)檢測: LabVIEW己經(jīng)成為用于測試測量領域的工業(yè)標準化開發(fā)工具。LabVIEW結合NITestStand測試執(zhí)行環(huán)境和該領域中最大的儀器驅動程序庫，為整個系統(tǒng)建立穩(wěn)固完整的檢測管理平臺。 應用于研究與分析:運用LabVIEW，可在汽車、能源研究和其它眾多工業(yè)領域的應用系統(tǒng)中進行實時數(shù)據(jù)的分析和處理、對于圖像處理、時頻分析、小波和數(shù)字濾波的應用系統(tǒng)，LabVIEW特別提供各種附加工具包以加速系統(tǒng)的開發(fā)。應用于過程控制和工廠自動化:可利用LabVIEW來建立過程控制和工業(yè)自動化應用系統(tǒng)。在LabVIEW平臺下，可以實現(xiàn)多通道的高速測量和控制。對于大型復雜的工業(yè)自動化和控制系統(tǒng)，有專門的LabVIEW數(shù)據(jù)記錄和監(jiān)控模塊，用于監(jiān)控多通道I/O、與工業(yè)控制器和網(wǎng)絡進行通信，以及提供基于PC機的控制。應用于機器監(jiān)控:對于要求有實時控制、視覺和圖像分析或運動控制的機器監(jiān)視和預先維護的應用系統(tǒng)，LabVIEW是理想的選擇。LabVIEW系列產(chǎn)品，包括用于可靠、確定性控制的實時 LabVIEW (LabVIEW RT)軟件，能夠快速、準確的建立起功能強大的機器監(jiān)視和自動控制應用程序。應用于測控系統(tǒng):LabVIEW有著強大的功能和廣闊的應用前景，但就目前國內的現(xiàn)狀來看，大多數(shù)的用戶還是把LabVIEW作為虛擬儀器，僅僅利用它來進行數(shù)據(jù)的處理、分析和顯示，忽略了LabVIEW強大的數(shù)據(jù)采集和控制功能，特別是基于PC機的實時控制，在國內應用較少。 DS18B20溫度傳感器介紹 DS18B20溫度傳感器應用DSl8B20數(shù)字溫度計提供9位(二進制)溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入DSl8B20或從DSl8B20送出，因此從主機CPU到DSl8B20僅需一條線(和地線)。因為每一個DSl8B20在出廠時已經(jīng)給定了唯一的序號，因此任意多個DSl8B20可以存放在同一條單線總線上這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。DSl8B20的測量范圍從55到+125?？稍趌 s(典型值)內把溫度變換成數(shù)字。每一個DS18B20包括一個唯一的64位長的序號，該序號值存放在DS18B20內部的ROM(只讀存貯器)中。開始8位是產(chǎn)品類型編碼(DS18B20編碼均為10H)，接著的48位是每個器件唯一的序號，最后8位是前面56位的CRC(循環(huán)冗余校驗)碼。DS18B20中還有用于貯存測得的溫度值的兩個8位存貯器，RAM編號為0號和1號。1號存貯器存放溫度值的符號如果溫度為負（℃）。則1號存貯器8位全為1，否則全為0。0號存貯器用于存放溫度值的補碼，LSB（最低位）的“1”℃。將存貯器中的二進制數(shù)求補再轉換成十進制數(shù)并除以2就得到被測溫度值（550℃125℃）。每只DS18B20都可以設置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。采取數(shù)據(jù)總線供電方式可以節(jié)省一根導線，但完成溫度測量的時間較長；采取外部供電方式則多用一根導線，但測量速度較快。 DS18B20引腳圖 DS18B20溫度傳感器特點以下九點是DS18B20溫度傳感器的主要特性。 適應電壓范圍更寬，電壓范圍：～，在寄生電源方式下可由數(shù) 據(jù)線供電。獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。DS18B20支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。DS18B20在使用中不需要任何外圍元件