【正文】 (2)虛擬儀器系統(tǒng)具有良好的移植性，進一步構(gòu)建基于虛擬儀器系統(tǒng)的網(wǎng)絡虛擬實驗室，將基于虛擬儀器系統(tǒng)實際應用于遠程實驗教學是今后的發(fā)展方向。 (1)本課題將信號的分析與處理、現(xiàn)代儀器儀表、虛擬儀器與 LabVIEW 的開發(fā)功能 做了有機的結(jié)合。 由于利用 LabVIEW 軟件開發(fā)與研究虛擬儀器所涉及的內(nèi)容比較廣泛，目前，本課 題所完成的工作還不是十分完整。在 此基礎(chǔ)上，進一步構(gòu)建基于虛擬儀器系統(tǒng)的網(wǎng)絡虛擬實驗室。 (3)運用虛擬儀器技術(shù)設計虛擬儀器系統(tǒng)實驗，能充分發(fā)揮計算機性能，打破了以往由教學儀器限定實驗的模式，使用者能夠根據(jù)自己的需要更改和重新定義儀器的功能。將這些虛擬儀器應用到實驗教學中去，以取代常規(guī)儀器，實際教學中可根據(jù)實驗要求，自行設計各種軟面板，定義儀器的功能并可以各種形式表達輸出檢測結(jié)果，進行實時仿真分析。通過基礎(chǔ)性的理論知識，從而很好地運用開發(fā)工具，并解決了在開發(fā)過程中所遇到的問題，開發(fā)出具有實用價值的虛擬儀器綜合實驗 :通過功能強大的開發(fā)平臺，將理論知識轉(zhuǎn)化為有效的、實用的教學工具。實際上它并不是完整意義上的模塊，它是分散于各個模塊之間的，很難分析它的組成結(jié)構(gòu)，在本文中之所以提及主要是它起著舉足輕重的作用。 結(jié)果顯示模塊 結(jié)果顯示模塊的主要功能是將測試、采集或者數(shù)據(jù)處理后的數(shù)據(jù)送到示波器上顯示，供使用者分析和研究。 LabVIEW 雖然為我們提供了功能完善的調(diào)試工具，但仍然存在著許多隱含在程序 內(nèi)部的錯誤無法發(fā)現(xiàn)。該窗口總是被顯示在前面板窗口或框圖窗口的上面。從 Tools 工具模板選擇探針工具，再用鼠標左鍵點擊探針的連接線。也可以點擊暫停按鈕，這樣程序?qū)⑦B續(xù)執(zhí)行直到下一個斷點。當 VI 程序運行到斷點被設置處，程序被暫停在將要執(zhí)行的節(jié)點，以閃爍表示。使用斷點工具時，點擊設置或者清除斷點的地方。 ③斷點與單步執(zhí) 行 為了查找程序中的邏輯錯誤，希望框圖程序一個節(jié)點一個節(jié)點地執(zhí)行。點擊這個按鈕使該按鈕圖標變成高亮形式，再點擊運行按鈕， VI 程序就以較慢的速度運行，沒有被執(zhí)行的代碼灰色顯示，執(zhí)行后的代碼高亮顯示，并顯示數(shù)據(jù)流在線的數(shù)據(jù)值。點擊它，則 LabVIEW 彈出錯誤清單窗口，點擊其中任何一個所列出的錯誤，選用 Find 功能，則出錯的對象 三江學院畢業(yè)設計 (論文 ) 17 或端口就會變成高亮。 在程序調(diào)試中根據(jù)出現(xiàn)的問題，找到以下幾種解決方法： ①找出語法錯誤 如果一個 VI 程序存在語法錯誤，則在面板工具條上的運行按鈕將會變成一個折斷的箭頭，表示程序 不能被執(zhí)行。在使用循環(huán)結(jié)構(gòu)時，更應注意變量的“可見度”問題，即在何種情況下循環(huán)內(nèi)部的變量才可以被外部引用。 (2)數(shù)據(jù)“可見度”問題 數(shù)據(jù)的“可見度”問題與其它模塊化編程語言類似， LabVIEW 同樣存在著數(shù)據(jù) (或 變量 )“可見度”的問題。在程序集成時需要注意的問題有： (1)數(shù)據(jù)流向問題 由于 LabVIEW 是數(shù)據(jù)流驅(qū)動式編程語言，因此在將各個功能模塊集成時，更應注意數(shù)據(jù)流向的問題。讀盤后，對讀入的數(shù)據(jù)自動進行波形顯示和參數(shù)測量，也可以進行頻譜分析。 read：是從硬盤或軟盤上讀取存儲數(shù)據(jù)。 write：是向硬盤或軟盤存儲數(shù)據(jù)。設定文件名輸入口作為信號波動數(shù)據(jù)文件名輸入口這文件名輸入口由寫盤功能和讀盤功能共享。我們之所以將它稱作為“模塊”，主要是因為它在整個程序中舉足輕重，如果沒有它，開發(fā)出來的程序不能稱為“虛擬儀器” ，只是一個“信號處理內(nèi)存”。在本文用 LabVIEW 實現(xiàn)的虛擬示波器中，當用軟件完成數(shù)據(jù)采集、處理等工作后，可以將采集到的數(shù)據(jù)以及處理后的數(shù)據(jù)回放出來，以便繼續(xù)研究。 窗體 函數(shù) 模塊 本軟件在信號的截取過程中設置 5種窗函數(shù)以供選擇，這 5種窗函數(shù)為 Hanning window、 Hamming window、 Triangle、 window、 General cosine window、 blackman window．在各種分析算法的支持下，通過軟件編程，對信號進行時域、頻域的各種分析，完成信號分析儀基本功能。 根據(jù)用戶選擇的不同，該子模塊可以在幅值 (Magnitude)和相應 (Phase)之間進行轉(zhuǎn)換；可以在不同的縱坐標單位之間進行轉(zhuǎn)換；還能夠根據(jù)用戶選用的分析功能的不同自動顯示適當?shù)臋M坐標。 (2)單位選擇：有多種單位如 Vrms, Upk, Urms 等供選擇。 Labview 提供了與信號分析有關(guān)的大量函數(shù)可以直接使用，在本文中采用 FFT Power Spectrum 作為主要數(shù)據(jù)處理子 VI 進行功率譜分析。 (2)頻率測量模塊 頻率和周期是周期性信號的基本參數(shù)，本文中設計的虛擬示波器不僅可以測量頻率與周期，而且還可以測量波形的上升時間、下降時間、正脈寬、負脈寬、占空比等參數(shù)。通道設置為信號 1 和信號 2，實現(xiàn)信號 1 或信號 2 的單信道顯示以及信號 1 和信號 2 的雙信道顯示。信號的參數(shù)可以由自己設置 , 并且可以實現(xiàn)通道的選擇 , 前面板的控件包括控制波形及噪聲的頻率控件、初始相位控件、幅值控件、總采樣點與采樣頻率控件、通道選擇控件、公式編輯控件、波形顯示控件。由于信 號的時間歷程是無限的，而用計算機處理數(shù)據(jù)時， 只能截取信號的一部分進行分析，本軟件在信號的 截取過程中設置 5 種窗函數(shù)以供選擇，這 5 種窗函數(shù)為 Hanning window、 Hamming window、 Triangle window、 General cosine window、blackman window 在各種分析算法的支持下，通過軟件編程，對信號進行時域、頻域的各種分析，完成信號 分析儀基本功能 。數(shù)據(jù)分析 subV1 支持單通道和多通道的信號分析。 三江學院畢業(yè)設計 (論文 ) 12 本系統(tǒng)具有多個功能各異的 SubVI：信號選擇 SubVI 采用 虛擬波形發(fā)生 subVI。同時巧妙地應用 SubⅥ ，所謂的 SubVI 即相當于文本編程語言的子程序，而且 LabVIEW 中的 subVI 可以用 LabVIEW 所特有的連接器把它連成一個小小的圖標， 在主程序中調(diào)用，不但使用起來極其方便，而且使程序看起來簡潔美觀，這是其它編程語言無法比擬的。并且程序中巧妙地采用兩種 case 選擇結(jié)構(gòu)的組合，實現(xiàn) 了 在同一個波形顯示器的面板上可顯示相關(guān)分析和窗函數(shù)等不同的分析結(jié)果。LabVIEW 以其集成的開發(fā)平臺、交互式編程方法、簡單直觀的用戶 圖形設計、功能強大的函數(shù)庫等特點，使用戶能夠很容易地生成各種應用程序。 設計程序圖的基本方法 從函數(shù)庫選取所需的函數(shù)圖標，并按照數(shù)據(jù)在程序中傳送的順序把它們和控件圖標的位置統(tǒng)一編排好，再用連線工具將圖標都連接起來。數(shù)據(jù)采集卡是虛擬示波器的重要組成部件，其性能指標直接影響著虛擬示波器的采樣速率、精度等主要指標的因素。虛擬示波器也是由這三大部分組成，但是除了信三江學院畢業(yè)設計 (論文 ) 11 號采集部分是由硬件實現(xiàn)之外，其它兩部分都是由軟件實現(xiàn)。 本課題開發(fā)的虛擬示波器，是在數(shù)據(jù)采集硬件的支持下，配備一定功能的軟件，完成波形的存儲、分析、顯示等功能。圖 析系統(tǒng) 框 圖。前面板是交互式圖形化用戶界面 , 用于設置輸 入 數(shù)值和觀察輸出量框圖是定義 VI功能的圖 形化源代碼 , 利用圖形語言對前面板的控制量和指示量進行控制圖標和連接器窗格是用于把程序定義成一個子程序 , 以便在其他程序中加以調(diào)用。調(diào)試程序時可以利用單步執(zhí)行、設置斷點、設置探針來顯示數(shù)據(jù)流動方向。這時這個按鈕被稱作錯誤列表。 在 LabVIEW 中，用戶可以通過兩種方式來運行程序 :運行和連續(xù)運行。 (4)運行和調(diào)試程序。這樣，其它的虛擬儀器才能將數(shù)據(jù)傳輸給一個子儀器。 (3)創(chuàng)建圖標。根據(jù)需要在功能模板三江學院畢業(yè)設計 (論文 ) 9 中找到所需的節(jié)點，并將節(jié) 點圖標放置到框圖程序窗口。 (2)創(chuàng)建框圖程序。通過鼠標和鍵盤輸入數(shù)據(jù)、控制按鈕，也可在計算機顯示器上直接觀看結(jié)果。它模仿了實際儀器的面板。 LabVIEW 創(chuàng)建虛擬儀器過程 創(chuàng)建虛擬儀器的過程分為四步 : (1)創(chuàng)建前面板。 (3)具有層次結(jié)構(gòu)和模塊化的特點每一個 VI 可以作為頂層程序，也可以作為其它程序的子程序。通過鼠標 和鍵盤向程序輸入數(shù)據(jù)，操作結(jié)果由軟件在計算機屏幕上生成。 1992 年 8 月 LabVIEW 2. 5 實現(xiàn)了從 Macintosh 平臺到 Windows平 臺的移植，從 LabVIEW 版本開始， LabVIEW 作為一個完整優(yōu)異的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境得到了工業(yè)界和學術(shù)界的認可，并開始迅速占領(lǐng)市場，贏得了廣大用戶的青睞。柯德斯凱領(lǐng)導的開發(fā)小組于 1986 年 5 月推出 LabVIEW Beta 測試版，又經(jīng)過幾個月的反 饋修改，于 1986 年 10 月正式發(fā)布了 LabVIEW1. 0 版。虛擬儀器模型的另一個主要特征是每一個 VI 都有一個用戶接口組件 (VI 前面板 )。一個 VI 可以由更低層的多個 VI 組成，就像真實儀器由印制電路板組成，而印制電路板又由集成電路 (IC)組成一樣。該系統(tǒng)主要用于測試美國海軍的聲吶探測器。后來隨著 PC 的出現(xiàn)，工程師和科學家們找到了一種通過性能價格比高的通用 PC 控制臺式儀器的方法，由此 NI 公司也應運而生。 數(shù)據(jù)采集、儀器控制、過程監(jiān)控和自動測試是實驗室研究和工業(yè)自動化領(lǐng)域廣泛存在的實際任務。通過這種實 驗方式，可以培養(yǎng)學生的求知興趣和創(chuàng)新能力。利用