【文章內容簡介】 并將其送入PC機中。虛擬儀器是計算機和儀器技術深層次結合的產物,它將計算機硬件資源儀器與測控系統(tǒng)硬件資源和虛擬儀器軟件資源有效結合起來?；赨A301 型 數(shù)據采集器和LabVIEW圖形化編程語言組成虛擬儀器測試系統(tǒng)的硬件和軟件以及儀器的功能特點,實現(xiàn)了數(shù)據采集測試的控制與實時顯示數(shù)據存儲與分析等功能,提高了測試的精度。且靈活性好,能夠根據需要方便攜帶移動應用到其它的測試場合。 型 數(shù)據采集器簡介圖41　　UA301 型 數(shù)據采集器實物圖UA301型數(shù)據采集器是USB總線數(shù)據采集產品, 可與帶USB接口的各種臺式計算機, 筆記本機, 工控機連接構成高性能的數(shù)據采集測量系統(tǒng). 該產品采用美國新型 12位A/D轉換芯片, 設計講究, 測量精度高 （保證 12bit 精度， 恒定輸入無跳碼） , 速度快, 編程簡便, 且具有USB設備體積小巧, 連接方便, 無需外接電源, 即插即用, 可帶電拔插等特有優(yōu)點. 可廣泛應用于科學實驗, 工業(yè)測量控制領域。 UA301 型 數(shù)據采集器 分辯率 : 12bit 16或32模入通道 實用最高采樣頻率 : UA301 100KHz 裝有控放大器 任意設定采樣通道數(shù), 可通道自動掃描采集 16KB先進先出(FIFO)緩沖存儲器, 可實現(xiàn)自動數(shù)據塊采集 軟件或定時器觸發(fā)采樣, 可任意設定采樣頻率 可加裝數(shù)字量I/O 可最高頻率連續(xù)大數(shù)據量采集存盤 帶DC/DC隔離電源, 精度穩(wěn)定 小盒式, 小機箱式, 或卡式供應, 方便使用 豐富的軟件支持 分辯率: 12bit 精度: ％(滿量程) 最高實用采樣頻率: UA301 100KHz 模入通道: 16或32 單端 模入范圍: 177。5V 程控增益：16倍 ( 可擴充為: 136128 ) 輸入阻抗: 100MΩ 觸發(fā)方式: 定時器觸發(fā), 軟件觸發(fā) FIFO存儲器: 16KB 數(shù)字量I/O: (可擴至8DI/8DO) 可編程輸入或輸出 TTL電平兼容 3通道可編程定時一．A/D卡的連接 UA301盒式采集器一端裝有一只37芯D型插座, 另一端裝有方形USB插座. 使用時, 37芯D型插座接信號。 USB插座接USB電纜, 電纜另一端接主機USB插口. 37芯D型插座, 定義如下圖: 其中: CH x 為模擬輸入通道 D x 數(shù)字量 I/O線 （孔型）: （孔型）: 一． 安裝驅動程序． UA301 使用時需要安裝設備驅動程序. 一臺計算機在第一次連接UA301時需要人工安裝設備驅動程序, 以后再連接UA301時設備驅動程序會自動安裝. 下面介紹人工安裝設備驅動程序的方法. 步驟一: 當計算機在開機狀態(tài), WINDOWS正常運行時, 將USB電纜方形端插入UA301采集器(電纜另一端應預先插在計算機任意USB插口上)。此時屏幕出現(xiàn)“找到新的硬件設備”。步驟二：點擊下一步，出現(xiàn)對話窗口： 步驟三：選擇“搜索設備的最新驅動程序”，點擊下一步，出現(xiàn)對話窗口步驟四：將UA300 驅動光盤插入 驅動器，選擇“搜索軟盤驅動器”，點擊下一步，出現(xiàn)對話窗口： 步驟五：點擊下一步，出現(xiàn)對話窗口： 步驟六：點擊完成，驅動程序安裝成功了！ 二．安裝應用軟件．UA300 光盤上還提供了其它軟件工具，如：動態(tài)連接庫，演示應用軟件等，應該把它們拷入硬盤以便使用．安裝方法是：將軟盤中UA300文件夾直接拷入任意硬盤即可． 三．運行程序．安裝軟件后，您就可以運行程序，測試一下采集器了．雙擊硬盤中UA300文件夾， 文件即可進入雙通道采集示波界面， 此時在模擬通道0或1接入信號源或用手觸摸輸入端便可見到采集波形顯示． 點擊“Fr.”按鈕可改變采集頻率． 點擊“CH+”按鈕可改變通道． 點擊“數(shù)據.”按鈕可顯示電壓值． 點擊“G+.”按鈕可改變放大倍數(shù)． 點擊畫面可凍結波形，再次點擊畫面可回復動態(tài)采集． 其余可按照界面提示操作． 第5章 虛擬儀器的概述 虛擬儀器的概念虛擬儀器的概念是由美國國家儀器公司（National Instruments）最先提出的。NI公司同時也提出了“軟件即儀器”的口號，徹底打破了傳統(tǒng)儀器只能由廠家定義，用戶無法改變的局面，從而引起了儀器和自動化工業(yè)的一場革命。隨著現(xiàn)在硬件和軟件技術的飛速發(fā)展，儀器的智能化和虛擬化成為各級實驗室以及研究機構發(fā)展的方向。虛擬儀器，它既具有傳統(tǒng)儀器的功能，又有別于其他傳統(tǒng)儀器。它能夠充分利用和發(fā)揮現(xiàn)有計算機的先進技術，使儀器的測試和測量及自動化工業(yè)的系統(tǒng)測試和監(jiān)控變得異常方便和快捷。所謂虛擬儀器是基于計算機的軟硬件測試平臺，它可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量儀器，如示波器、信號發(fā)生器、頻譜分析儀等；可集成于自動控制、工業(yè)控制系統(tǒng)之中；可自由構建成專有儀器系統(tǒng)。虛擬儀器是智能儀器之后的新一代測量儀器。虛擬儀器的核心技術思想就是“軟件即是儀器”。該技術把儀器分為計算機、儀器硬件和應用軟件三部分。虛擬儀器技術的實質是充分利用最新的計算機技術來實現(xiàn)和擴展傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器以通用計算機和配備標準數(shù)字接口的測量儀器（包括GPIB、RS232等傳統(tǒng)儀器以及新型的VXI模塊化儀器）為基礎，將儀器硬件連接到各種計算機平臺上，直接利用計算機豐富的軟硬件資源，將計算機硬件（處理器、存儲器、顯示器）和測量儀器（頻率計、示波器、信號源）等硬件資源與計算機軟件資源（包括數(shù)據的處理、控制、分析和表達、過程通訊以及圖形用戶界面）有機的結合起來。軟件是虛擬儀器的關鍵，當基本硬件確定以后，就可以通過不同的軟件實現(xiàn)不同的功能。用戶可以根據自己的需要，設計自己的儀器系統(tǒng)，滿足多種多樣的應用要求。利用計算機豐富的軟、硬件資源，可以大大突破傳統(tǒng)儀器的數(shù)據的分析、處理、表達、傳遞、存儲等方面的限制，達到傳統(tǒng)儀器無法比擬的效果。它不僅可以用于電子測量、測試、分析、計量等領域，而且還可以用于進行設備的監(jiān)控以及工業(yè)過程自動化。虛擬儀器還可以廣泛用于電力工程、物礦勘探、醫(yī)療、振動分析、聲學分析、故障診斷及教學科研等多個方面。虛擬儀器的設計方法和實現(xiàn)步驟與一般軟件的設計方法和實現(xiàn)步驟基本相同 ，只不過虛擬儀器設計時要考慮硬件部分。虛擬儀器設計方法主要包括以下三個部分： 虛擬儀器的組成虛擬儀器從構成要素上講，由計算機、應用軟件和儀器硬件等構成；從構成分式上講則由以DAQ板和信號調理為儀器硬件而組成的PCDAQ測試系統(tǒng)，或已GPIB，VXI，Serial和Field bus等標準總線儀器為硬件組成的GPIB系統(tǒng)、VXI系統(tǒng)、串口系統(tǒng)和現(xiàn)場總線系統(tǒng)等多種形式。虛擬儀器的構成如圖51所示。測控對象信號調理數(shù)據采集GPIB接口儀GPIB接口卡串行口儀器VXI儀器現(xiàn)場總線設備其它硬件Labview圖51 虛擬儀器組成框圖目前，虛擬儀器的構成方式有以下幾種：這種方式用數(shù)據采集卡配以計算機平臺和虛擬儀器軟件，便可構成各種數(shù)據采集和虛擬儀器系統(tǒng)。它充分利用了計算機的總線、機箱、電源以及軟件的便利，其關鍵在于A/D轉換技術。這種方式受PC機機箱、總線限制，存在電源功率不足，機箱內噪聲電平較高、無屏障，插槽數(shù)目不多、尺寸較小等缺點。隨著基于PC的工業(yè)控制計算機技術的發(fā)展，PCDAQ方式存在的缺點已經和正在被克服。因個人計算機數(shù)目非常龐大，插卡式儀器價格便宜，因此其用途廣泛，特別適用于工業(yè)測控現(xiàn)場、各種實驗室和教學部門使用。最新發(fā)展的可連接到計算機并行口的測試裝置，其硬件集成在一個采集盒里或探頭上，軟件裝在計算機上，可以完成各種VI功能。它的最大好處是可以與筆記本計算機相連，方便野外作業(yè)，又可與臺式PC相連，實現(xiàn)臺式和便攜式兩用，非常方便。GPIB（General Purpose Interface Bus）技術是IEEE488標準的VI早期的發(fā)展階段。它的出現(xiàn)使電子測量由獨立的單臺的手工操作向大規(guī)模自動測試系統(tǒng)發(fā)展。典型的GPIB系統(tǒng)由一臺PC機，一塊GPIB接口卡和若干臺GPIB儀器通過GPIB電纜連接而成。在標準情況下，一塊GPIB接口卡可帶多達14臺的儀器，電纜長度可達20m。GPIB技術可以用計算機實現(xiàn)對儀器的操作和控制，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工操作方式，很方便的把多臺機器組合起來，形成大的自動測試系統(tǒng)。GPIB測試系統(tǒng)的結構和命令簡單，造價較低，主要市場在臺式儀器市場。適用于精確度要求高，但對計算機速率要求和總線控制實時性要求不高的場合應用。 VXI總線是VMEbus eXtension fo