【正文】 的方便。而在LabVIEW中提供的圖標/連接工具正是為實現(xiàn)模塊化設計而準備的。3）圖標/連接設計：這部分的設計突出體現(xiàn)了虛擬儀器模塊化程序設計的思想。如通過使用數(shù)據(jù)探針、高亮執(zhí)行調(diào)試等多種方法，程序以較慢的速度運行，使沒有執(zhí)行的代碼顯示灰色，執(zhí)行后的代碼會高亮顯示，同時在線顯示數(shù)據(jù)流線上的數(shù)據(jù)值，完全跟蹤數(shù)據(jù)流的運行。這種設計思想的優(yōu)點體現(xiàn)在兩方面：① 類似流程圖的設計思想，很容易被工程人員接受和掌握，特別是那些沒有很多程序設計經(jīng)驗的工程人員。如果將VI與傳統(tǒng)儀器相比較，那么前面板上的控件對應的就是傳統(tǒng)儀器上的按鈕、顯示屏等控件，而流程圖上的連線端子相當于傳統(tǒng)儀器箱內(nèi)的硬件電路。在流程圖中對VI編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能。但并非畫出兩個控件后程序就可以運行，在前面板后還有一個與之對應的流程圖。 基于LabVIEW平臺的虛擬儀器程序設計所有的LabVIEW應用程序，即虛擬儀器(VI)，它包括前面板(Front Panel)、流程圖(Block Diagram)以及圖標/連結(jié)器(Icon/Connector)三部分。利用LabVIEW ，可產(chǎn)生獨立運行的可執(zhí)行文件，它是一個真正的32編譯器。LabVIEW具有一系列無與倫比的優(yōu)點：首先，LabVIEW作為圖形化語言編程，采用流程圖式的編程，運用的設備圖標與科學家、工程師們習慣的大部分圖標基本一致，這使得編程過程和思維過程非常相似；同時，LabVIEW提供了豐富的VI庫和儀器面板素材庫，近600種設備的驅(qū)動程序(可擴充)如GPIB設備控制、VXI總線控制、串行口設備控制、以及數(shù)據(jù)分析、顯示和存儲；并且LabVIEW還提供了專門用于程序開發(fā)的工具箱，使得用戶能夠設置斷點，調(diào)試過程中可以使用數(shù)據(jù)探針和動態(tài)執(zhí)行程序來觀察數(shù)據(jù)的傳輸過程，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，同時是基于圖形化的編程，這使得設計者不必掌握大量的編程語言和程序設計技巧便可設計出虛擬儀器系統(tǒng)。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。除此以外還有HP公司的HPVEE ，HPTIG開發(fā)平臺，美國Tektronix公司的EzTest ，TekTNS平臺軟件，這些都是國際上公認的優(yōu)秀的虛擬儀器開發(fā)軟件平臺[。LabVIEW采用圖形化編程方案，是非常實用的開發(fā)軟件。這些工作對于那些不熟悉這方面知識的工程設計人員來說，要花費大量時間和精力，這樣直接影響了系統(tǒng)開發(fā)的周期和性能。但直接由這些語言開發(fā)虛擬儀器系統(tǒng)，是有相當難度的。隨著軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，軟件開發(fā)的模塊化、復用化，和各種硬件儀器驅(qū)動軟件的模塊化、標準化，虛擬儀器軟件開發(fā)將變得更加快速、方便。以美國NI公司的軟件產(chǎn)品LabVIEW和LabWindows/CVI為代表的虛擬儀器專用開發(fā)平臺是當前流行的集成化開發(fā)工具。 虛擬儀器的軟件結(jié)構(gòu)虛擬儀器技術(shù)的核心是軟件。5）串口系統(tǒng)是以Serial標準總線儀器與計算機為儀器精簡平臺組成的虛擬測試系統(tǒng)[10]。PXI兼容Compact PCI機械規(guī)范，并增加了空氣冷卻裝置、環(huán)境測試（溫度、濕度、振動和沖擊實驗）等要求。PXI是在PCI內(nèi)核技術(shù)上增加了成熟的技術(shù)規(guī)范和要求形成的。4）PXI(PCI eXtension For Instrumentation)是Compact PCI總線在儀器領域的擴展，是NI公司于1997年發(fā)布的一種新的開放性、模塊化儀器總線規(guī)范。3）VXI(VME bus eXtension for Instrumentation )是VME總線在儀器領域的擴展，成為開放式工業(yè)標準。系統(tǒng)中的儀器可以增加、減少或更換，只需對計算機的控制軟件作相應的改動。典型的GPIB測試系統(tǒng)包括一臺計算機，一塊基于GPIB總線的接口卡和多臺GPBI儀器軟件及相應的傳感模塊硬件。2）GPIB(General Purpose Interface Bus)通用接口總線，是計算機和儀器的標準通信協(xié)議。這種基于計算機的儀器，既具有高檔儀器的測量品質(zhì)，又能滿足測量需求的多樣性。各儀器廠家生產(chǎn)了大量的DAQ卡功能模塊供用戶選擇，如示波器、串行數(shù)據(jù)分析儀、動態(tài)信號分析儀、任意波形發(fā)生器等。其中USB是最新技術(shù)的數(shù)據(jù)采集卡，具有精度高，可攜性好等優(yōu)點，它更加充分地利用計算機的資源，大大增加了測試系統(tǒng)的靈活性和擴展性；利用DAQ卡可方便快速地構(gòu)建虛擬儀器系統(tǒng)。虛擬儀器的構(gòu)成主要有五種類型[9]。 虛擬儀器I/O接口設備I/O接口設備主要用來完成被測輸入信號的采集、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換。通常虛擬儀器測試系統(tǒng)硬件組成部分是由傳感器部件、信號調(diào)理及信號采集部件（如外置或內(nèi)置數(shù)據(jù)采集卡、圖形圖像采集卡及攝像機及其用于輔助測量并能與計算機通訊的常規(guī)儀器等）、通用計算機、打印機等構(gòu)成。 虛擬儀器的內(nèi)部功能的劃分對于傳統(tǒng)儀器，這三個部分幾乎均由硬件完成；對于虛擬儀器，前一部分由硬件構(gòu)成，后兩部分主要由軟件實現(xiàn)。以通用的計算機硬件及操作系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)各種儀器功能，虛擬儀器主要是指這種方式[9]。隨著計算機功能的日益強大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。計算機和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。在當前流行的C/S/D網(wǎng)絡模式下，利用嵌入式技術(shù)（包括數(shù)據(jù)庫嵌入和網(wǎng)絡模塊的嵌入）可以充分利用有效資源，提高測試效率。 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器傳統(tǒng)儀器開發(fā)維護費用低開發(fā)維護費用高技術(shù)更新周期短（～1年）技術(shù)更新周期短（5～10年）軟件是關(guān)鍵硬件是關(guān)鍵價格低價格昂貴開放、靈活與計算機同步，可重復用和重配置固定可用網(wǎng)絡聯(lián)絡周邊各儀器只可連有限的設備自動化、智能化、多功能、遠距離傳輸功能單一，操作不便近年來，隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，己經(jīng)形成了網(wǎng)絡虛擬儀器。7）可方便地存貯和交換測試數(shù)據(jù)，測試結(jié)果的表達方式更加豐富多樣。5）虛擬儀器開放、靈活，與計算機同步發(fā)展，與網(wǎng)絡及其他周邊設備互聯(lián)。3）儀器的功能是由用戶根據(jù)需要用軟件來定義，不是事先由廠家定義的。同時，虛擬儀器的面板上的顯示元件和操作元件的種類與形式不受標準元件和加工工藝的限制，由編程來實現(xiàn)，設計者可以根據(jù)用戶的要求和操作需要來設計儀器面板。虛擬儀器與之不同，它可以通過在幾個分面板上的操作來實現(xiàn)比較復雜的功能。1）傳統(tǒng)儀器的面板只有一個，上面布置了種類繁多的顯示和操作元件。在高速度、高帶寬和專業(yè)測試領域，獨立儀器具有無可替代的優(yōu)勢。它功能強大，可實現(xiàn)示波器、邏輯分析儀、頻譜儀、信號發(fā)生器等多種普通儀器全部功能，配以專用探頭和軟件還可檢測特定系統(tǒng)的參數(shù)，如汽車發(fā)動機參數(shù)、汽油標號、爐窯溫度、血液脈搏波、心電參數(shù)等多種數(shù)據(jù)；它操作靈活，完全圖形化界面，風格簡約，符合傳統(tǒng)設備的使用習慣，用戶不經(jīng)培訓即可迅速掌握操作規(guī)程。虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢在于可由用戶定義自己的專用儀器系統(tǒng)，且功能靈活，很容易構(gòu)建，所以應用面極為廣泛。由于VI的模塊化、開放性和靈活性，以及軟件是關(guān)鍵的特點，當用戶的測試要求變化時可以方便地由用戶自己來增減硬、軟件模塊，或重新配置現(xiàn)有系統(tǒng)以滿足新的測試要求。虛擬儀器中應用程序?qū)⒖蛇x硬件（如GPIB，VXI，RS232，DAQ板）和可重復用庫函數(shù)等軟件結(jié)合在一起，實現(xiàn)了儀器模塊間的通信、定時與觸發(fā)。 虛擬儀器的特點及優(yōu)勢虛擬儀器是基于計算機的功能化硬件模塊和計算機軟件構(gòu)成的電子測試儀器，而軟件是虛擬儀器的核心[，其中軟件的基礎部分是設備驅(qū)動軟件，而這些標準的儀器驅(qū)動軟件使得系統(tǒng)的開發(fā)與儀器的硬件變化無關(guān)。該技術(shù)把儀器分為計算機、儀器硬件和應用軟件三部分。虛擬儀器是智能儀器之后的新一代測量儀器。 虛擬儀器技術(shù)概述 虛擬儀器的概念是由美國國家儀器公司（National Instruments）最先提出的[4][5]。同時，數(shù)據(jù)處理技術(shù)、信號傳感技術(shù)、計算機控制技術(shù)等先進技術(shù)也在飛速發(fā)展，促使現(xiàn)代測控技術(shù)發(fā)生深刻的變化。③基于無線通信的遠程測控技術(shù)特別適用于用戶密度不高、距離較遠、不易布線和地理環(huán)境復雜的地區(qū)和情況。遠程測控技術(shù)的應用主要有：①基于 Internet 的遠程測控技術(shù)，在核電站檢測、電網(wǎng)運行監(jiān)控、石油輸送管道的遠程監(jiān)控、機器人的遠程監(jiān)控等領域應用廣泛。④虛擬儀器技術(shù)用于農(nóng)機監(jiān)控、檢測上及農(nóng)機現(xiàn)代化管理與教育。②虛擬儀器技術(shù)用于蠶繭無損質(zhì)量檢測。(3)虛擬儀器技術(shù) 虛擬儀器技術(shù)是計算機輔助測試領域的一項重要技術(shù)，是現(xiàn)代儀器技術(shù)和現(xiàn)代計算機技術(shù)深層次結(jié)合的產(chǎn)物，具有功能強大、交互性、靈活性、系列化和模塊化、網(wǎng)絡化等優(yōu)點。④自動化系統(tǒng)與設備正朝著現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)的方向前進，將極大的促進企業(yè)網(wǎng)絡和自動化相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。②USB 總線具有低成本、速度快、使用靈活、即插即用、易于擴展等優(yōu)點，在低速設備上應用廣泛。(2)現(xiàn)代測控總線技術(shù) 在現(xiàn)代測控系統(tǒng)中，利用總線技術(shù)可以在很大程度上簡化測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增加系統(tǒng)的可靠性、開放性、兼容性及可維護性，從而降低系統(tǒng)成本。④智能化傳感器的典型應用，如：火車機車的狀態(tài)監(jiān)測、心內(nèi)壓監(jiān)控系統(tǒng)等。②數(shù)字化傳感器在實際生產(chǎn)和生活中應用廣泛，如：銀行監(jiān)控、測量環(huán)境溫度、圖像傳感器等。為了適應現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，新