【正文】 ，都可以用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊任一個(gè)節(jié)點(diǎn)和端點(diǎn)，然后從彈出菜單中選擇“創(chuàng)建常數(shù)”、“創(chuàng)建控制”或“創(chuàng)建顯示”等命令。不同的線型代表不同的數(shù)據(jù)類型。它們類似于普通程序中的變量。代碼接口節(jié)點(diǎn) ((CIN)是框圖程序與用 信號(hào)采集與分析虛擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 共 38 頁(yè) 第 7 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 戶提供的 C語(yǔ)言文本程序的接口。 框圖是 LabVIEW實(shí)現(xiàn)程序結(jié)構(gòu)控制命令的圖形表示。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè) VI 的前面板上的對(duì)象 (控制或顯示 )都在框圖中有一個(gè)對(duì)象端點(diǎn)與之一一對(duì)應(yīng) 。 LabVIEW有三類端點(diǎn) — 前面板對(duì)象端點(diǎn)、全局與局部變量端點(diǎn)和常量端點(diǎn)。用戶可以訪問(wèn)和修改任一子 VI 節(jié)點(diǎn)的代碼，但無(wú)法對(duì)函數(shù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行修改。 LabVIEW有二種節(jié)點(diǎn)類型 — 函數(shù)節(jié)點(diǎn)和子 VI節(jié)點(diǎn)。 2）框圖程序 框圖程序是由節(jié)點(diǎn)、端點(diǎn)、圖框和連線四種元素構(gòu)成的。兩種最常用的前面板對(duì)象是數(shù)字控制和數(shù)字顯示。而顯示是輸出程序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)接口。 當(dāng)創(chuàng)建 Vi程序時(shí)，有以下步驟： 1）前面板 使用輸入控制和輸出顯示來(lái)構(gòu)成前面板。用戶必須指定連接器端口與前面板的控制和顯示一一對(duì)應(yīng)。圖標(biāo) /連接器是子 VI被其它 VI調(diào)用的接口?？驁D程序由端 口、節(jié)點(diǎn)、圖框和連線構(gòu)成。每一個(gè)程序前面板都對(duì)應(yīng)著一段框圖程序。 LabVIEW 程序 Vi 的建立 所有的 LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器，它包括前面板 (front panel)、流程圖 /框圖程序(block diagram)以及圖標(biāo) /連結(jié)器 ((icon/connector)三部分。控制模板 (Controls Palette )可以為前面板添加輸入控制和輸出顯示。操作模板共有三類，工具 (Tools)模板、控制 (Controls)模板 信號(hào)采集與分析虛擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 共 38 頁(yè) 第 6 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 和功能 (Functions)模板。 LabVIEW 的操作模板 具有多個(gè)圖形化的操作模板，用于創(chuàng)建和 運(yùn)行程序。 7） LabVIEW 內(nèi)建了 600 多個(gè)分析函數(shù)，用于數(shù)據(jù)分析和信號(hào)處理。 5）通過(guò)應(yīng)用程序生成器可以輕松地發(fā)布 EXE、動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)或安裝包。 3）由于采用數(shù)據(jù)流模型，它實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)的多線程，從而能充分利用處理器尤其是多處理器的處理能力。 2）內(nèi)建的編譯器在用戶編寫程序的同時(shí)就在后臺(tái)自動(dòng)完成了編譯。這一速度背后的原因在于 LabVIEW 易用易學(xué)，它所提供的工具使創(chuàng)建測(cè)試和測(cè)量應(yīng)用變得更為輕松。 選用 LabVIEW 的原因 選擇 LabVIEW 開(kāi)發(fā)測(cè)試和測(cè)量應(yīng)用程序的一大決定性因素是其開(kāi)發(fā)速度。 LabVIEW 不僅可以用來(lái)快速搭建小型自動(dòng)化測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)，還可 以被用來(lái)開(kāi)發(fā)大型的分布式數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。用戶可以在數(shù)分鐘內(nèi)完成一套完整的從儀器連接、數(shù)據(jù)采集到分析、顯示和存儲(chǔ)的自動(dòng)化測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)。這種方式確保它不受操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)等因素的影響。從本質(zhì)上講， 信號(hào)采集與分析虛擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 共 38 頁(yè) 第 5 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 它是一種帶有圖形控制流結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流模式。諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的執(zhí)行方式。程序員不需要記憶大量的函數(shù)，函數(shù)以圖標(biāo)與名稱的形式存在于函數(shù)面板上，只要把它從函數(shù)面板上拖放到程序框圖中就可以了。 LabVIEW 還包含了大量的工具 與函數(shù)用于數(shù)據(jù)采集、分析、顯示與存儲(chǔ)等。它用圖標(biāo)表示函數(shù)，連線據(jù)流向LabVIEW 提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器（如示波器、信號(hào)發(fā)生器等）類似的控件，可以方便地創(chuàng)建用戶界面（在 LabVIEW 中稱為前面板），可以通過(guò)使用圖標(biāo)和連線編程對(duì)前面板上的對(duì)象進(jìn)行控制，這就是圖形化源代碼，又稱“ G 代碼”或“程序框圖代碼”。 虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái) LabVIEW LabVIEW 簡(jiǎn)介 LabVIE 是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語(yǔ)言。由于虛擬儀器更注重軟件的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)，所以虛擬儀器使用更方便，更新更快捷，修改更容易，并且功能比一般儀器系統(tǒng)更強(qiáng)大。無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)，都是將硬件儀器嵌入到筆記本電腦、臺(tái)式計(jì)算機(jī)或工作站等各種計(jì)算機(jī)平臺(tái)上，再加上應(yīng)用軟件而構(gòu)成的。 虛擬儀器系統(tǒng)的構(gòu)成 虛擬儀器系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)、應(yīng)用軟件和儀器硬件組成的。 計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的多媒體處理能力使儀器操作變得更加直觀、簡(jiǎn)便、易于理解。 3) 可操作性強(qiáng)，靈活易用。采用虛擬儀器技術(shù)，可以用相同的基本硬件構(gòu)建多種不同功能的測(cè)量系統(tǒng)。用戶完全可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，將先進(jìn)的信號(hào)處理算法、人工智能技術(shù)和專家系統(tǒng)應(yīng)用于儀器設(shè)計(jì)與集成，從而將智能儀器水平提高到一個(gè)新的層次。 信號(hào)采集與分析虛擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 共 38 頁(yè) 第 4 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 此外，與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有高效、易用、功 能強(qiáng)大、性價(jià)比高、可操作性好等優(yōu)點(diǎn)，具體表現(xiàn)為： 1) 智能化程度高，處理能力強(qiáng)。 虛擬儀器之“虛擬”含義：①虛擬儀器面板；②軟件實(shí)現(xiàn)具體儀器功能。這樣，用戶不必購(gòu)買多臺(tái)不同功能的儀器，不必購(gòu)買昂貴的集多功能于一身的傳統(tǒng)儀器，也不必不斷的購(gòu)買新的儀器。它突破了傳統(tǒng)儀器的特點(diǎn)，將傳統(tǒng)儀器由硬件實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)分析功能與顯示功能，改由功能強(qiáng)大的 計(jì)算機(jī)及其顯示器來(lái)完成，并配置以相應(yīng)的I/O 接口設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再編制不同測(cè)試功能的軟件對(duì)獲得的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理及顯示，就可以構(gòu)成一套完整的測(cè)試系統(tǒng)，并具備數(shù)據(jù)處理的功能和友好的人機(jī)界面。虛擬儀器利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。 虛擬儀器介紹 虛擬儀器系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)、應(yīng)用軟件和儀器硬件三大要素構(gòu)成的。虛擬儀器技術(shù)是測(cè)試技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)綜合集成的產(chǎn)物，虛擬儀器從二十世紀(jì)八十年代初產(chǎn)生一直到現(xiàn)在，技術(shù)發(fā)展逐步成熟，在工業(yè)自動(dòng)化、儀器制造和實(shí)驗(yàn)室方面應(yīng)用較為廣泛。 信號(hào)采集與分析虛擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 共 38 頁(yè) 第 3 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第一章 虛擬儀器技術(shù) 20 多年前，美國(guó)國(guó)家儀器公 司 NI（ National Instruments）提出“軟件即是儀器”的虛擬儀器（ VI）概念引發(fā)了傳統(tǒng)儀器領(lǐng)域的一場(chǎng)重大變革，使得計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得以長(zhǎng)驅(qū)直入儀器領(lǐng)域，和儀器技術(shù)結(jié)合起來(lái)，開(kāi)創(chuàng)了軟件即是儀器的先河。目前多數(shù)院校采用 NI 公司提供的專業(yè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備能組建專業(yè)的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，但建設(shè)成本高?；? LabVIEW 的信號(hào)分析系統(tǒng)正是解決這一矛盾的最佳方案，它最大的優(yōu)勢(shì)在于它的智能化和軟件平臺(tái)對(duì)用戶的開(kāi)放性。而傳統(tǒng)儀器下的高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)，已嚴(yán)重滯后于信息時(shí)代和工程實(shí)際的需要。因此，虛擬儀器信號(hào)分析系統(tǒng)的研究是非常有必要的。一方面，目前我國(guó)高檔臺(tái)式儀器，如數(shù)字示波器、頻譜分析儀、邏輯分析儀等主要依賴進(jìn)口，這些儀器加工工藝復(fù)雜、對(duì)制造水平要求很高 ，生產(chǎn)突破有困難。 2）課題研究的意義 目前，我國(guó)正處于科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期，對(duì)儀器設(shè)備的要求更加迫切。目前在國(guó)內(nèi)高校，虛擬儀器正逐步走進(jìn)理工科課堂和實(shí)驗(yàn)室，越來(lái)越多的學(xué)校通過(guò)購(gòu)置美國(guó) NI 公司的虛擬儀器產(chǎn)品組建高中檔次的虛擬實(shí)驗(yàn)室，但成本相對(duì)比較昂貴。究其原因，不能不說(shuō)在科技迅猛發(fā)展的今天，以教育有限的投入無(wú)法滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格昂貴、更新速度快的要求，是其最根本的原因。虛擬儀器技術(shù)的提出與發(fā)展，標(biāo)志著二十一世紀(jì)自動(dòng)測(cè)試與電子測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。國(guó)內(nèi)將有大批企業(yè)使用虛擬儀器系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。它在許多企業(yè)、科研單位被用于產(chǎn)品測(cè)試和測(cè)控系統(tǒng)。此外，虛擬儀器的主要生產(chǎn)廠家還包括 HP 公司、 Tektronix公司等，前者目前生產(chǎn) 100 多種型號(hào)的虛擬儀器，后者則生產(chǎn)約 80 多種型號(hào)，這些廠家的產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上都具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。最新統(tǒng)計(jì)顯示，全球有超過(guò) 25000 的客戶在使用 NI 的產(chǎn)品，其中不乏國(guó)際知名的大公司，像 Nokia、 Siemens、 Tektronix 等等。 美國(guó)是虛擬儀器的誕生地，也是全球最大虛擬儀器制造國(guó)。而虛擬儀器的信號(hào)分析系統(tǒng)完全可以解決這個(gè)問(wèn)題 ，用虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)開(kāi)發(fā)各種“虛擬儀器”，不但成本低廉、簡(jiǎn)單易行，且交互性、可操作性和真實(shí)感與傳統(tǒng)儀器基本相同。 1）課題開(kāi)發(fā)背景和發(fā)展現(xiàn)狀 微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，正以不可逆轉(zhuǎn)之勢(shì)影響著各行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣使得當(dāng)今的測(cè)控儀器行業(yè)也同樣經(jīng)歷著一 場(chǎng)翻天覆地的變革，其原因有兩方面：一方面，傳統(tǒng)的測(cè)控儀器越來(lái)越滿足不了測(cè)控技術(shù)的發(fā)展需求，另一方面，計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步為新型測(cè)控儀器的產(chǎn)生提供了技術(shù)基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞 ： 虛擬儀器 ,LabVIEW,聲卡數(shù)據(jù)采集 ,信號(hào)分析 信號(hào)采集與分析虛擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ABSTRACT With the development of puter technology, equipment industry is under going a change. The powerful processing and display capabilities of puter enhance data collection, analysis and expression of any aspect of the performance of equipment. A virtual instrument as the representative new equipment has changed the traditional instruments, it takes full advantage of puter hardware and software resources. The puter technology is integrated with measurement technology. It integrate the electronic measurement, signal processing and puter and work technology in the new instrument. Taking the putex s