【正文】 圖41 溫度分析儀的前面板本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括3個(gè)部分：數(shù)字溫度計(jì)部分、溫度數(shù)據(jù)采集部分和溫度數(shù)據(jù)分析部分。在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，溫度計(jì)控件能夠?qū)崟r(shí)地顯示溫度數(shù)據(jù)。（4） 程序調(diào)試：?jiǎn)螕羟懊姘寰庉嫶翱诨蚍娇驁D編輯窗口工具條中的運(yùn)行按鈕，執(zhí)行VI程序；同時(shí)可利用LabVIEW工具模板中的斷點(diǎn)工具和探針工具調(diào)試縮編程序。（2） 前面板設(shè)計(jì)：在LabVIEW的前面板編輯窗口內(nèi)，利用工具模板和控件模板進(jìn)行VI前面板的設(shè)計(jì)。在許多情況下，使用VI可以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)儀器，不僅在屏幕上出現(xiàn)一個(gè)惟妙惟肖的標(biāo)準(zhǔn)儀器面板，而且其功能也與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)儀器相差無(wú)幾。流程圖中包括前面板上的控件連線端子，還有一些前面板上沒(méi)有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。（2） 流程圖：流程圖提供VI的圖形化源程序。（1） 前面板：前面板是圖形用戶界面，也就是VI的虛擬儀器面板，這一界面上有用戶輸入和顯示輸出兩類(lèi)對(duì)象，具體表現(xiàn)有開(kāi)關(guān)、旋鈕、圖形以及其他控制和顯示對(duì)象。同時(shí),利用其模塊化和遞歸方式,用戶可以在很短的時(shí)間內(nèi)構(gòu)建、設(shè)計(jì)和更改自己的虛擬儀器系統(tǒng)。LabVIEW集成了很多儀器硬件庫(kù),如GPIB/VXI/PXI/基于計(jì)算機(jī)的儀器、RS232/485協(xié)議、插入式數(shù)據(jù)采集、模擬/數(shù)字/計(jì)數(shù)器Ｉ/Ｏ、信號(hào)調(diào)理、分布式數(shù)據(jù)采集、圖像獲取和機(jī)器視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)控制、PLC/數(shù)據(jù)日志等。流程圖式的程序設(shè)計(jì)與科技工程人員較為熟悉的數(shù)據(jù)流和方塊圖的概念是一致的,而且由于流程圖與傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的語(yǔ)法細(xì)節(jié)無(wú)關(guān),構(gòu)建和測(cè)試程序就可以少費(fèi)時(shí)間。前面板是一個(gè)傳統(tǒng)的儀器概念,而軟件前面板其實(shí)是自動(dòng)化的拓展,因?yàn)樗鼈儽３至藗鹘y(tǒng)直觀的視覺(jué)和感覺(jué)效果。 LabVIEW簡(jiǎn)介L(zhǎng)abVIEW (laboratory virtual instrument engineering wokbench——實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái))的概念,是直觀的前面板與流程圖式的編程方法的結(jié)合,是構(gòu)建虛擬儀器的理想工具。這些功能函數(shù)為用戶進(jìn)一步擴(kuò)展虛擬儀器的功能提供了基礎(chǔ)。通用數(shù)字處理軟件包括用于數(shù)字信號(hào)處理的各種功能函數(shù)，如頻域分析的功率譜估計(jì)、FFT、FHT、逆FFT、逆FHT和細(xì)化分析等；時(shí)域分析的相關(guān)分析、卷積運(yùn)算、反卷運(yùn)算、均方根估計(jì)、差分積分運(yùn)算和排序等。如HP公司的VEE、 NI公司的LabVIEW 和Lab windows/CVI等。虛擬儀器應(yīng)用軟件的編寫(xiě)，大致可分為兩種方式：（1） 用通用編程軟件進(jìn)行編寫(xiě)。每個(gè)儀器模塊都有自己的儀器驅(qū)動(dòng)程序，儀器廠商以源碼的形式提供給用戶。儀器驅(qū)動(dòng)程序是完成對(duì)某一特定儀器控制與通信的軟件程序集。它駐留于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之中執(zhí)行儀器總線的特殊功能，是計(jì)算機(jī)與儀器之間的軟件層連接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的程控。VISA（Virtual Instrumentation software Architecture）虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)，實(shí)質(zhì)就是標(biāo)準(zhǔn)的I/O函數(shù)庫(kù)及其相關(guān)規(guī)范的總稱(chēng)。VPP系統(tǒng)聯(lián)盟提出了系統(tǒng)框架、驅(qū)動(dòng)程序、VISA、軟面板、部件知識(shí)庫(kù)等一系列VPP軟件標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)了軟件標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程。3 虛擬儀器軟件體系 概述虛擬儀器技術(shù)最核心的思想，就是利用計(jì)算機(jī)的硬/軟件資源，使本來(lái)需要硬件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)軟件化（虛擬化），以便最大限度地降低系統(tǒng)成本，增強(qiáng)系統(tǒng)的功能與靈活性。這些卡插入標(biāo)準(zhǔn)的VXI機(jī)箱，再與計(jì)算機(jī)相連，就組成了一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)。目前作為計(jì)算機(jī)化儀器的一個(gè)重要發(fā)展方向是制定了VXI標(biāo)準(zhǔn)，這是一種插卡式的儀器。普通的PC有一些不可避免的弱點(diǎn)。從這一意義上講,那些功能固定的插卡式計(jì)算機(jī)儀器不能稱(chēng)作虛擬儀器。我們不妨把虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器加以比較，看看各自的特點(diǎn)，比較結(jié)果如表2－1所示。儀器的旋鈕和開(kāi)關(guān)、內(nèi)置電路及用戶所能使用的功能對(duì)這臺(tái)儀器來(lái)說(shuō)都是固定的。PXI具有8個(gè)擴(kuò)展槽，而臺(tái)式PCI系統(tǒng)只有3~4個(gè)擴(kuò)展槽，通過(guò)使用PCI—PCI橋接器，可擴(kuò)展到256個(gè)擴(kuò)展槽，臺(tái)式PC的性能價(jià)格比和PCI總線面向儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，將形成未來(lái)的虛擬儀器平臺(tái)。（5） PXI總線方式虛擬儀器PXI總線方式是PCI總線內(nèi)核技術(shù)增加了成熟的技術(shù)規(guī)范和要求形成的，增加了多板同步觸發(fā)總線的技術(shù)規(guī)范和要求形成的，增加了多板發(fā)總線，以使用于相鄰模塊的高速通訊的局總線。有其他儀器無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。由于它的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放、結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)、定時(shí)和同步精確、模塊可重復(fù)利用、眾多儀器廠家支持的優(yōu)點(diǎn)，很快得到廣泛的應(yīng)用。GPIB測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令簡(jiǎn)單，主要應(yīng)用于臺(tái)式儀器，適合于精確度要求高的，但不要求對(duì)計(jì)算機(jī)高速傳輸狀況時(shí)應(yīng)用。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，一塊GPIB接口可帶多達(dá)14臺(tái)儀器，電纜長(zhǎng)度可達(dá)40米。（3） GBIB總線方式的虛擬儀器GPIB技術(shù)是IEEE488標(biāo)準(zhǔn)的虛擬儀器早期的發(fā)展階段。美國(guó)LINK公司的DSO2XXX系列虛擬儀器,它們的最大好處是可以與筆記本計(jì)算機(jī)相連，方便野外作業(yè)，又可與臺(tái)式PC機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)臺(tái)式和便攜式兩用，非常方便。（2） 并行口式虛擬儀器最新發(fā)展的一系列可連接到計(jì)算機(jī)并行口的測(cè)試裝置，它們把儀器硬件集成在一個(gè)采集盒內(nèi)。但是受PC機(jī)機(jī)箱和總線限制，且有電源功率不足，機(jī)箱內(nèi)部的噪聲電平較高，插槽數(shù)目也不多，插槽尺寸比較小，機(jī)箱內(nèi)無(wú)屏蔽等缺點(diǎn)。 虛擬儀器的分類(lèi)虛擬儀器的發(fā)展隨著微機(jī)的發(fā)展和采用總線方式的不同，可分為五種類(lèi)型：（1） PC總線——插卡型虛擬儀器這種方式借助于插入計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡與專(zhuān)用的軟件如LabVIEW相結(jié)合（注：美國(guó)NI公司的LabVIEW是圖形化編程工具，它可以通過(guò)各種控件自已組建各種儀器。LabVIEW具有一系列無(wú)與倫比的優(yōu)點(diǎn)：首先，LabVIEW作為圖形化語(yǔ)言編程，采用流程圖式的編程，運(yùn)用的設(shè)備圖標(biāo)與科學(xué)家、工程師們習(xí)慣的大部分圖標(biāo)基本一致，這使得編程過(guò)程和思維過(guò)程非常相似；同時(shí)，LabVIEW提供了豐富的VI庫(kù)和儀器面板素材庫(kù)，近600種設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序(可擴(kuò)充)如GPIB設(shè)備控制、VXI總線控制、串行口設(shè)備控制、以及數(shù)據(jù)分析、顯示和存儲(chǔ)；并且LabVIEW還提供了專(zhuān)門(mén)用于程序開(kāi)發(fā)的工具箱，使得用戶能夠設(shè)置斷點(diǎn)，調(diào)試過(guò)程中可以使用數(shù)據(jù)探針和動(dòng)態(tài)執(zhí)行程序來(lái)觀察數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程，更加便于程序的調(diào)試。而LabVIEW是基于數(shù)據(jù)流的工作方式，同時(shí)是基于圖形化的編程，這使得設(shè)計(jì)者不必掌握大量的編程語(yǔ)言和程序設(shè)計(jì)技巧便可設(shè)計(jì)出虛擬儀器系統(tǒng)[11]。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過(guò)程都更加形象化。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS232和RS485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。發(fā)展到這一階段，人們也認(rèn)識(shí)到了虛擬儀器軟件框架才是數(shù)據(jù)采集和儀器控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的關(guān)鍵。軟件領(lǐng)域面向?qū)ο蠹夹g(shù)把任何用戶構(gòu)建虛擬儀器需要知道的東西封裝起來(lái)。這些新的技術(shù)使儀器的構(gòu)成得以開(kāi)放，消除了第一階段內(nèi)在的由用戶定義和供應(yīng)商定義儀器功能的區(qū)別。第二階段，開(kāi)放式的儀器構(gòu)成。隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能價(jià)格比的不斷上升，用計(jì)算機(jī)控制測(cè)控儀器成為一種趨勢(shì)。第一階段，利用計(jì)算機(jī)增強(qiáng)傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器從概念的提出到目前技術(shù)的日趨成熟，體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)的革命。PC機(jī)出現(xiàn)以后，儀器級(jí)的計(jì)算機(jī)化成為可能，甚至在Microsoft公司的Windows誕生之前。隨著軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，軟件開(kāi)發(fā)的模塊化、復(fù)用化，和各種硬件儀器驅(qū)動(dòng)軟件的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)將變得更