【正文】 參考文獻(xiàn)[1] . 武漢科技大學(xué)學(xué)報( 自然科學(xué)版), 2002,25(2).Wang XianLin. Virtual instrument and its applications. Journal of Wuhan University of Science and Technology (Natural Science Edition), 2002,25 (2).[2] 廖開俊，. 國外電子測量技術(shù). 2006,2.Liao Kaijun, LIU Zhifei. Virtual Instrument Technology. Foreign Electronic Measurement Technology. 2006,2.[3] 吳忠杰，林君，韋建榮，2005（S2）：280~283Wu Zhongjie, Lin Jun, Wei JianRong, Xie Xuansong. Virtual Test System Key Techniques of modular equipment. Chinese Journal of Scientific Instrument, 2005 (S2): 280 ~ 283[4] 黃為、何莉莉、陳維榮，虛擬儀器測控系統(tǒng)的動態(tài)可重構(gòu)性研究 ，自動化儀表， 2005（4）：27~29Huang Wei, HE Lili, Chen Weirong, virtual instrument measurement and control system of the dynamic study of reconfigurable, automated instruments, 2005 (4): 27 ~ 29[5] 馬文華. 虛擬儀器高校實驗室設(shè)備的發(fā)展方向. 儀器儀表用戶, 2005，1.Ma Wenhua. Virtual Instrument Colleges and Universities of the development of laboratory equipment. Instrumentation users, 2005,1.[6] 陳昊、[J].2007（3）：26~27Chen Hao,Cao Fukai. LabVIEWbased threepoint method based on frequency measurement techniques. Modern scientific equipment [J] .2007 (3): 26 ~ 27[7] 李冰、曲寶、[J].2005（2）：12~13Li Bing, Qu Bao, JinHui Liu. LabVIEWbased virtual spectrum analyzer design. Coal Mine Machinery [J] .2005 (2): 12 ~ 13[8] 趙清艷、[J].2008（1）：54~55Zhao Qingyan, ZHU Bin. LabVIEWbased virtual tester frequency characteristics. Manufacturing[J].2008 (1): 54 ~ 55[9] [M]. 北京：電子工業(yè)出 版社,2006.Lu Qirong. Based on Virtual Instrument Technology Laboratory to build individual [M]. Beijing: Electronic Industry Press, 2006.[10] [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2007.Zhang zhongxiong. analysis and design of the Virtual instrument technical[M]. Beijing: Electronic Industry Press, 2007.[11] 林君、[M].科學(xué)出版社，2006Lin Jun, Xie Xuansong. Principle and Application of The Virtual Instrument [M]. Science Press, 2006[12] —數(shù)字部分（第五版）.北京：高等教育出版社，Kang Huaguang. The basis of electronic technology digital part (fifth edition). Beijing: Higher Education Press, [13] —：高等教育出版社，Kang Huaguang. The basis of electronic technology analog part. Beijing: Higher Education Press, [14] [M]，北京：電子工業(yè)出版社，2003.Lin Zhanjiang . Electronic Measurement Technology [M], Beijing: Electronic Industry Press, 2003.[15] [16] 。現(xiàn)有的系統(tǒng)只能實現(xiàn)一些測試功能，但應(yīng)用于教學(xué)中需要一些實驗案例。如：電磁噪聲測試儀、集成電路測試儀、電路板測試儀、數(shù)字I/O、程控電源等。下一步研究的建議：1. 制作硬件模塊，將本文實現(xiàn)的仿真儀器連接起來，實現(xiàn)對外部信號的采集測量。、電工表1和電工表2的軟面板，實現(xiàn)了儀器功能仿真設(shè)計。2. 基于圖形化虛擬儀器軟件平臺LabVIEW完成了虛擬電子測量儀器面板的綜合設(shè)計。全文總結(jié)可重構(gòu)虛擬電子測量系統(tǒng)的研制可以實現(xiàn)“一套系統(tǒng)替代多個實驗室”的目的，不僅可以降低實驗教學(xué)的資金投入，而且可以使實驗擺脫仿真階段，跨入教學(xué)實驗和工程實際相結(jié)合的階段。例如：；打開一個新的面板則出現(xiàn)一臺新的儀器。 綜合面板設(shè)計一臺完整的通用虛擬電子測量儀面板如以下圖列所示，以控制卡的形式任意切換，選擇所需要的儀器進(jìn)行工作，部分儀器可以同時工作。圖85 密碼登陸程序 程序說明：密碼登陸程序中主要是應(yīng)用了字符串的比較、條件結(jié)構(gòu)、While循環(huán)、蜂鳴聲以及單按鈕對話框等等。 圖84密碼輸入錯誤請核對后重新輸入當(dāng)我們正確的輸入密碼后，我們才真正的進(jìn)入了這臺虛擬電子測量儀器的工作界面，我們現(xiàn)在可以使用它的所有功能了。圖83請輸入正確密碼使用該儀器這項功能的設(shè)置是其它通用電子測量儀器所沒有的，但是有時這項功能也是十分必要的，不同的密碼也可以控制儀器部分功能的使用，就如在學(xué)生用它做實驗時，為了培養(yǎng)學(xué)生的動腦分析計算能力，可以把有些功能鎖定，不能使學(xué)生養(yǎng)成投機(jī)取巧的習(xí)性，當(dāng)他們分析計算結(jié)束再輸入密碼與儀器分析的結(jié)果進(jìn)行比較、校對，當(dāng)然用途也不僅如此。 圖82虛擬電子測量儀器的可執(zhí)行文件雙擊圖標(biāo)后將打開這樣一個界面，如圖83所示。我們可以將所有功能儀器程序后面板綜合在一起，前面板可以采用控制卡的形式進(jìn)行任意切換。如圖81所示?？刂坪惋@示對象以各種各樣的圖形形式出現(xiàn)在前面板上，具體體現(xiàn)為旋鈕、按鈕、圖形、指示燈，以及其它的控制和顯示對象等，這時用戶界面更加直觀易懂。 界面設(shè)計原則操作界面設(shè)計基本上有三項原則：一、 合理的功能設(shè)計1. 功能模塊化2. 減少不同功能間的相互耦合二、 強調(diào)可用性1. 易學(xué)易記2. 使用安全三、 盡可能給使用者帶來愉悅1. 布局合理2. 適當(dāng)使用顏色 LabVIEW的前面板設(shè)計前面板是VI的用戶界面，創(chuàng)建VI時，通常先設(shè)計前面板，然后設(shè)計程序框圖在前面板上創(chuàng)建的輸入/輸出任務(wù)。將傳統(tǒng)邏輯分析儀的部分功能轉(zhuǎn)移到PC機(jī)實現(xiàn)是邏輯分析儀的一個發(fā)展方向,基于數(shù)據(jù)采集卡和PC機(jī)結(jié)合的虛擬邏輯分析儀利用了PC機(jī)強大的軟硬件資源, 成為邏輯分析儀的一個新的發(fā)展方向。隨著PC機(jī)不斷遍及,其運算速度也以驚人的速度遞增。 8 7 6 5 4 2 3 1圖78虛擬邏輯分析儀的測試結(jié)果面板介紹：圖中1區(qū)為邏輯分析儀的時序儀選項卡；2區(qū)為邏輯分析儀的狀態(tài)儀選項卡；3區(qū)邏輯分析儀的仿真信號選項卡；4邏輯分析儀的測量結(jié)果顯示區(qū)；5為邏輯分析儀的開關(guān)；6為觸發(fā)設(shè)置；7為數(shù)據(jù)存儲與回放按鈕；8為模擬輸入信號設(shè)置區(qū)。邏輯狀態(tài)顯示程序：基于LabVIEW設(shè)計的這部分程序也應(yīng)用到了一個For循環(huán)語句，這部分主要是解決轉(zhuǎn)換后的數(shù)字波形如何顯示問題，首先將測量數(shù)據(jù)通過轉(zhuǎn)換成數(shù)組，接著對該數(shù)組進(jìn)行轉(zhuǎn)置處理，在通過數(shù)字波形顯示模塊輸出，最后由前面板的波形顯示模塊顯示出來?；贚abVIEW的虛擬邏輯分析儀軟件設(shè)計如圖77所示。RP1的阻值設(shè)定下限值UL，RP2的阻值設(shè)定上限值UH，但必要條件是UHUL。變?yōu)楦唠娖?。若輸入電壓Ui超過下限值UL，而在上限值UH以下時，A2輸出低電平經(jīng)反相器反相，再經(jīng)與非門相與輸出低電平，即可表示窗口的范圍。在基本比較器電路的輸出端接入由與非門構(gòu)成的窗口比較器電路。圖74 DAC902接口電路Intel 51256芯片是32K8位SRAM，有32768個存儲單元；每個單元存儲8位二進(jìn)制信息；用單一的5V電源；有8根數(shù)據(jù)輸入/輸出線D7～D0；有15根（215=32768）地址線A14～A0，其中9根用于行地址譯碼輸入，6根用于列地址譯碼輸入；有3根控制線：片選控制、輸出允許和讀寫控制R/W。DAC902為差分電流輸出，通過2個50Ω的取樣電阻將電流信號轉(zhuǎn)換成差分的電壓信號。FIFO輸出端通過一個三態(tài)門實現(xiàn)數(shù)據(jù)的復(fù)用，由REN（輸出使能）控制。圖72虛擬邏輯分析儀的組成結(jié)構(gòu)關(guān)鍵單元電路設(shè)計：圖73 FPGA內(nèi)部FIFO的實現(xiàn) 本設(shè)計采用FIFO存儲波形數(shù)據(jù)，F(xiàn)IFO在FPGA（EP1C3T144C8）中實現(xiàn)，如圖73。接收來自硬件板的信號采集結(jié)果,并在顯示界面中按操作者設(shè)定的要求顯示出來。硬件板上主要包含D/A、比較器、FPGA、FIFO、MCU等,實現(xiàn)的功能主要為接收來自PC機(jī)的信號觸發(fā)采集指令,并按照指定的方式對外部信號進(jìn)行采集、存儲,最后將存儲結(jié)果通過USB通信方式發(fā)回到PC機(jī)?；赨SB接口的虛擬邏輯分析儀,利用PC機(jī)實現(xiàn)邏輯分析儀的顯示、分析、控制等功能,可以降低硬件電路設(shè)計難度和成本、提高儀器的可靠性和性能。④ 隨著微機(jī)產(chǎn)品設(shè)計的日趨復(fù)雜，邏輯分析儀的功能日益強大，成為較為完善的儀器系統(tǒng)。② 在觸發(fā)功能和顯示方式上有較大的改進(jìn)，可適應(yīng)微機(jī)軟、硬件分析的需要。 邏輯分析儀的發(fā)展邏輯分析儀在數(shù)據(jù)域測量儀器中發(fā)展迅速，從1973年邏輯分析儀問世以來，僅僅30多年的時間，在品種、數(shù)量、功能的完善和生產(chǎn)的廠家等方面都有較大規(guī)模的發(fā)展。圖71典型邏輯分析儀的組成方框圖被測數(shù)據(jù)系統(tǒng)的并行輸入數(shù)據(jù)加到多通道探極，在被測系統(tǒng)或儀器內(nèi)部時鐘的控制下，將數(shù)據(jù)存入高速RAM。 邏輯分析儀的基本組成邏輯分析儀是一種在不同觸發(fā)方式下完成數(shù)據(jù)獲取和信息流顯示的、具有極強分析能力的電子測量儀器，它交替工作于取樣周期和顯示周期之間，取樣、顯示可以是重復(fù)的，也可以是人工單次的。將測試結(jié)果與被測系統(tǒng)的理論值進(jìn)行比較，可見測試結(jié)果基本準(zhǔn)確。圖67無源高通濾波器根據(jù)測試結(jié)果可以看出該頻率特性測試儀測試基本準(zhǔn)確。 測試電路測試電路很簡單，這里選擇阻容式無源濾波電路，如圖67所示為一阻容式高通濾波電路，電阻R=510Ω，電容C=。在LabVIEW中，自功率譜用測量，互功率譜用測量，按公式編寫程序則很簡單。結(jié)構(gòu)如圖63所示我們用信號發(fā)生卡產(chǎn)生所需頻率的正弦波作為激勵信號，并將其加到被測網(wǎng)絡(luò)上，然后用信號采集卡將激勵信號和網(wǎng)絡(luò)輸出端的響應(yīng)信號同時采集到計算機(jī)中，經(jīng)處理后，構(gòu)成幅頻和相頻特性曲線，并顯示在計算機(jī)屏幕上。頻率特性分析儀是基于信號發(fā)生卡和信號采集卡實現(xiàn)的，由信號發(fā)生卡提供激勵信號，采集卡對激勵信號和響應(yīng)信號同時進(jìn)行采集，然后通過LabVIEW對信號進(jìn)行分析處理，得到系統(tǒng)的頻率特性，體現(xiàn)了軟件的可重構(gòu)性。但是由于硬件系統(tǒng)有一定的局限性，采用掃頻信號實現(xiàn)頻率特性效果比較差，所以采用多步法。儀器如圖62所示。該儀器提供了簡單而功能明晰的前面板, 按健、旋鈕及屏幕中文菜單方便操作；彩色液晶屏視覺舒適, 可直接顯示標(biāo)記位置的頻率值、幅度值、相位值；具有完成測量所需的高性能指標(biāo)和強大功能, 可幫助用戶更快的完成測試任務(wù)。整個電路由三部分組成：掃頻和頻標(biāo)信號的產(chǎn)生、示波驅(qū)動與顯示、高低壓電源。常見的有靜態(tài)正弦波點頻測量法、動態(tài)的掃頻測量法、采用具有素數(shù)關(guān)系的多正弦波序列的多頻測量法及采用偽隨機(jī)信號的廣譜快速測量法等。 測量的基本方法要測量線性網(wǎng)路的幅頻特性或相頻特性，應(yīng)給予激勵信號。 傳統(tǒng)頻率特性測試儀頻率特性測試儀簡稱掃頻儀，是一種根據(jù)掃頻測量法原理組成的電子測量儀器。特別是開發(fā)及維護(hù)費用大大降低，而且儀器功能可由用戶根據(jù)需要自定義，使用起來更加方便，性價比極高。表52為虛擬頻譜分析儀與傳統(tǒng)頻譜分析儀一些功能的比較。表51 虛擬頻譜分析儀的性能指標(biāo)項目指標(biāo)采樣速率40MS/s采集板分辨率雙8bits波形顯示方式通道0或1。儀器的主要功能包括雙通道信號輸入、觸發(fā)控制、通道控制、時基控制、波形顯示、頻譜分析、波形存儲和讀取等。圖510數(shù)據(jù)存儲及波形回放程序圖 虛擬頻譜分析儀的測試結(jié)果示例