【正文】 、播放等功能模塊。 17 Application Control（應用控制） 包括動態(tài)調(diào)用 VI、標準可執(zhí)行程序的功能函數(shù)。 Vision（運動與景像） 15 Mathematics（數(shù)學） 包括統(tǒng)計、曲線擬合、公式框節(jié)點等功能模塊，及數(shù)值微分、積分等數(shù)值計算工具模塊。 13 Instrument I/O（儀器輸入 包括 GPIB(48 )、串行、 VXI 儀器控制的程xxx 第 15 頁 共 52 頁 /輸出） 序和函數(shù)，及 VISA 的操作功能函數(shù)。 11 Waveform（波形） 各種波形處理工具 。 9 File I/O（文件輸入 /輸出） 包括處理文件輸入 /輸出的程序和函數(shù)。 8 Time amp。這里的群相當于 C 語言中的結(jié)構(gòu)。 5 Array（數(shù)組） 包括數(shù)組運算函數(shù)、數(shù)組轉(zhuǎn)換函數(shù)，以及常數(shù)數(shù)組等。 3 Boolean（布爾運算） 包括各種邏輯運算符以及布爾常數(shù)。（個別不常用的子模塊未包含） xxx 第 14 頁 共 52 頁 表 子模塊 圖標 子模板名稱 功 能 1 Structure（結(jié)構(gòu)） 包括程序控制結(jié)構(gòu)命令，例如循環(huán)控制等，以及全局變量和局部變量。 若功能模板不出現(xiàn)，則可以用 Windows 菜單下的 Show Functions Palette 功能打開它，也可以在流程圖程序窗口的空白處點擊鼠標右鍵以彈出功能模板。 （ 3）功能模板是創(chuàng)建流程圖程序的工具。 12 Activex 用于 ActiveX 等功能。于操作 OLE、 ActiveX 等功能。 Table（列表和表格） 列表和表格的控制和顯示 6 Graph（圖形顯示） 顯示數(shù)據(jù)結(jié)果的趨勢圖和曲線圖 7 Ring amp。 Cluster（數(shù)組和簇） 數(shù)組和簇的控制和顯示。 Path（字符串和路徑） 字符串和路徑的控制和顯示。包含各種布爾開關、xxx 第 13 頁 共 52 頁 按鈕以及指示燈等。包含數(shù) 字式、指針式顯示表盤及各種輸入框。子模板中包括的對象，我們在功能中用文字簡要介紹。它也顯示出對象的前景色和背景色。 9 Get Color（ 顏色提取） 使用該工具來提取顏色用于編輯其他的對象。 8 Probe Data（數(shù)據(jù)探針） 可在框圖 程序內(nèi)的數(shù)據(jù)流線上設置探針。 6 Scroll Windows（窗口漫游） 使用該工具就可不要使用滾動條而在窗口中漫游。若聯(lián)機幫助的窗口被打開時，把該工具放在任一條連線上，就會顯示相應的數(shù)據(jù)類型。當創(chuàng)建自由標簽時它會變成相應形狀。當它用于改變對象的連框大小時，會變成相應形狀。 （ 1） 工具圖標有如下幾種： xxx 第 12 頁 共 52 頁 表 工具圖標 圖標 名稱 功能 1 Operate Value（操作值） 用于操作前面板的控制和顯示。 （ a） 工具模版 （ b）函數(shù)模版 （ c）控件模版 圖 工具模板、函數(shù)模板和控件模板 工具模板提供用于圖形操作的各種工具，比如定位、標注、斷點、連線、文字注釋等；函數(shù)模板提供一些基本的數(shù)學函數(shù)和其他功能函數(shù)；控件模板提供前面板編輯所需的圖像圖標 和一些特殊的圖形。圖標表示在其他程序中被xxx 第 11 頁 共 52 頁 調(diào)用的子程序，而接線端口則表示圖標的輸入 /輸出口，就像子程序的參數(shù)端口對應著 VI 程序前面板控件和指示器的數(shù)值。 圖標和連接端口用于把 LabVIEW 程序定義為一個子程序，從而實現(xiàn)模塊化編程，圖標是子程序在其它程序框圖中被調(diào)用的節(jié)點表現(xiàn)形式，連接端口則表示節(jié)點數(shù)據(jù)的輸入、輸出口。如圖 （ b）中所示，Simulate Signal 函數(shù)和外層 While 循環(huán)框為節(jié)點， Waveform Graph 波形顯示框和 STOP 按鈕為端口， Simulate Signal 函數(shù)和 Waveform Graph 波形顯示框之間有連線相接 。程序框圖由節(jié)點（ Node）、端口（ Terminal）和連線（ Wire）組成，它利用圖形語言對前面板上的控制對象即輸入量和輸出量進行控制。每個控件在程序框圖中以端口圖標的形式出現(xiàn)。 （ a）前 面板 xxx 第 10 頁 共 52 頁 （ b）前面板 圖 前面板和程序框圖例子 前面板是由控件構(gòu)成的圖形化用戶界面，用于設置輸入數(shù)值和觀察輸出量。 LabVIEW 開發(fā)環(huán)境使用簡介 LabVIEW 開發(fā)環(huán)境分為三部分：前面板（ Front Panel）、程序框圖（ Block Diagram）、圖標和連接端口（ Icon and Connector Pane）。使用虛擬儀器產(chǎn)品，用戶可以根據(jù)實際生產(chǎn)需要重新構(gòu)筑新的儀器系統(tǒng)。 由于 LabVIEW 能夠為用戶提供簡明、直觀、易用的圖形編程方式，能夠?qū)⒎爆崗碗s的語言編程簡化成為以菜單提示方式選擇功能，并且用線條將各種功能連接起來，十分省時簡便。 LabVIEW 程序又稱為虛擬儀器，它的表現(xiàn)形式和功能類似于實際的儀器；但LabVIEW 程序很容易改變設置和功能。 LabVIEW 的動態(tài)連續(xù)跟蹤方式，可以連續(xù)、動態(tài)地觀察程序中的數(shù)據(jù)及其變化情況，比其它語言的開發(fā)環(huán)境更方便、更有效。 像 C 或 C++等其它計算機高級語言 一樣， LabVIEW 也是一種通用編程系統(tǒng)，具有各種各樣、功能強大的函數(shù)庫，包括數(shù)據(jù)采集、 GPIB、串行儀器控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲，甚至還有目前十分熱門的網(wǎng)絡功能。因此，硬件工程師、現(xiàn)場工程技術人員及測試技術人員們學習 LabVIEW 駕輕就熟，在很短的時間內(nèi)就能夠?qū)W會并應用 LabVIEW。 LabVIEW 采用圖形化編程語言G 語言，產(chǎn)生的程序是框圖的形式，易學易用，特別適合硬件工程師、實驗室技術人員、生產(chǎn)線工藝技術人員的學習和使用，可在很短的時間內(nèi)掌握并應用到實踐中去。另外，儀器驅(qū)動程序與用戶接口開發(fā)工具軟件也是組建虛擬儀器軟件的重要組成部分，它們是在特定環(huán)境下開發(fā)出來的，主要用于實現(xiàn)儀器硬件的通信和控制功能。虛擬儀器的主要開發(fā)環(huán)境有 BASIC、 C(C＋＋ )、 VB、 VC、 Delphi、Labview、 Labwindows/CAI 等。作為面向儀器的軟件環(huán)境應具備以下特點：一是 針對測試工程師而非專業(yè)程序員，編程必須簡單，易于理解和修改；二是具有強大的人機交互界面設計功能，容易實現(xiàn)模擬儀器面板；三是具有強大的數(shù)據(jù)分析能力和數(shù)據(jù)可視化分析功能，提供豐富的儀器總線接口硬件驅(qū)動程序。軟件的功能在于定義了儀器的功能。最簡單的是基于 PC總線的插卡式儀器，也包括帶 GPIB 接口和串行接口的儀器；另一類是用于高可靠性的關鍵任務，如航空、航天、國防等應用的高端 VXI 儀器。 虛擬儀器包括硬件和軟件兩個基本要素。虛擬儀器由用戶自己定義，這意味著你可以自由地組合計算機平臺、硬件、軟件、以及各種應用系統(tǒng)所需要的附件。 虛擬儀器的功能 不管是傳統(tǒng)的還是虛擬的儀器，它們的功能都是相同的：采集數(shù)據(jù)，對采集來的數(shù)據(jù)進行分析處理，然后顯示處理的結(jié)果。提供對 OLE 的支持。 LabVIEW 提供了功能強大的函數(shù)庫，從低層的 I/O接口控制子程序，到大量的儀器驅(qū)動程序，從基本的數(shù)學函數(shù)、字符串處理函數(shù)到高級的分析庫，均可供用戶直接調(diào)用。 LabVIEW 不僅為測試、測量以及過程控制領域提供了大量儀器面板對象，而且用戶還可以方便地將現(xiàn)有的控制 對象改成適合自己工作領域的控制對象。開發(fā)者甚至可以并不了解某種具體的開發(fā)語言就可以開發(fā)出一些簡單的虛擬儀器。而專用軟件一般是指專業(yè)的圖形化編程軟件，比如 NI 公司的 LabVIEW、 LabVIEW/CVI 或者 HP 公司的 VEE等。通用軟件就是我們常見的高級匯編語言，比如 Visual C++， VB， Delphi， java 等。 虛擬儀器的軟件平臺 虛擬儀器軟件開發(fā)平臺直接決定了虛擬儀器可實現(xiàn)的功能，開發(fā)方式，易用性和可擴充性。由于它基于 PCI總線，因此設備成本低、運行速度快、體積更緊湊 ，有良好的兼容性和可擴展性。 PXI 總線符合工業(yè)標準，在機械、電氣和軟件特性方面充分發(fā)揮了總線的全部優(yōu)點。制定 PXI規(guī)范的目的是為了將 PC 的性能價格比優(yōu)勢與 PCI 總線面向儀器領域的必要擴展結(jié)合起來，形成一種更好的虛擬儀器測試平臺。已比較廣泛地應用于飛機測試、汽車工業(yè)、導航與航空電子設備、通信與其它電子系統(tǒng)。運用 VXI 技術可以方便地實現(xiàn)多功能、多參數(shù)的自動測試，為實現(xiàn)虛擬儀器提供了一個較好的硬件平臺，代表著今后儀器系統(tǒng)的發(fā)展方向。 Play)和虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu) VISA 允許用戶在組建系統(tǒng)時根據(jù) 自己的實際情況自由選擇儀器模塊，而不必局限于一家廠商的產(chǎn)品，從而使系統(tǒng)得到優(yōu)化。將儀器與儀器、儀器與計算機更緊密地聯(lián)系在一起。 VXI 總線平臺彌補了 PC平臺無統(tǒng)一插卡物理結(jié)構(gòu)、機箱結(jié)構(gòu)不利于散熱和插卡接觸可靠性差等缺陷，在VME 總線的基礎上，從電磁干擾 (EMI)、冷卻通風、功率耗散等方面考慮，增大了模塊的間距及模塊間的通信規(guī)程、配置、存儲器定位和指令等，為模塊式電子儀器提供了一個開放式結(jié)構(gòu)，成為模塊式測試系統(tǒng)的關鍵支撐技術。 3) VXI 儀器系統(tǒng) VXI(VME Extension for instrumentation)總線是一種高速計算機總線 。 利用 GPIB 技術，可以用計算機實現(xiàn)對儀器的操作和控 制，替代傳統(tǒng)的人操作方式，排除人為因素造成的測試測量誤差，提高測試測量可靠性和效率。 GPIB 技術的出現(xiàn)，使電子測量由獨立的手工操作的單臺儀器向組成大規(guī)模自動測試系統(tǒng)的方向邁進。 圖 數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)硬件組成示意圖 待測信號 傳感器 信號調(diào)理電路 數(shù)據(jù)采集卡 PC計算機 xxx 第 5 頁 共 52 頁 2) DPIB 儀器系統(tǒng) 串口 RS232 只能用作單臺儀器與計算機的連接， GPIB(General Instrumentation Bus)是儀器系統(tǒng)互連總線規(guī)范。一個好的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品不僅應具備良好性能和高可靠性，還應提供高性能的驅(qū)動程序和簡單易用的高層語言接口，使用戶能較快速地建立可靠的應用系統(tǒng)。工作時先把 由傳感器變換來的電信號，輸入儀器的信號調(diào)理電路，經(jīng)調(diào)理電路進行放大整形，然后再經(jīng)數(shù)據(jù)采集電路存人內(nèi)存。 虛擬儀器的硬件構(gòu)成 目前較為常用的虛擬儀器系統(tǒng)是數(shù)據(jù)采集卡 (DAQ)系統(tǒng)、通用接口總線 (GPIB)儀器系統(tǒng)、 VXI 儀器系統(tǒng)以及三者間的任意組合。 隨著軟件技術的發(fā)展，新的虛擬儀器軟件開發(fā)工具不斷涌現(xiàn)，并朝著可視化編程方向發(fā)展，軟件在虛擬儀器系統(tǒng)中的 地位和作用越來越大。 可 互 換 虛 擬 儀 器 基 金 會 (Interchangeable Virtual Instrument Foundation)提出了一種新的虛擬儀器驅(qū)動技術，即 IVI 規(guī)范，比 VPP(VXI Plug amp。 USB， 由于其簡單、快速、價格便宜，將在未來的 虛擬儀器中得到廣泛應用。 VXI 技術的開放式體系結(jié)構(gòu)和模塊化的自動測試技術，使之成為未來虛擬儀器理想硬件。 虛擬儀器的發(fā)展趨勢 虛擬儀器技術經(jīng)過十兒年的發(fā)展，標準化、模塊化、軟件化、網(wǎng)絡化的開放式體系結(jié)構(gòu)將成為未來虛擬儀器重要發(fā)展方向。 當然，虛擬儀器的特點還不止這些，作為新型儀器 ，還有許多傳統(tǒng)儀器無法比擬的地方。使用計算機的多媒體處理能力可以使儀器操作變得更加直觀、簡便、易于理解，測量結(jié)果可以直接進入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或通過網(wǎng)絡發(fā)送。 3）可操作性強。這樣形成的測試儀器系統(tǒng)功能更靈活、系統(tǒng)費用更低。 2）復用性強，系統(tǒng)費用低。虛擬儀器的處理能力和智能化程度主要取決于儀器軟件水平。 5）虛擬儀器的接口具有通用性、開放性，容 易將現(xiàn)有設備儀器聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)遠程控制，實現(xiàn)大規(guī)模自動化。 xxx 第 3 頁 共 52 頁 3）虛擬儀器強調(diào)“軟件就是儀器”的概念，軟件在儀器中充當了重要角色，在提高儀器性能或需要構(gòu)造新的儀器功能時，可由用戶自己改變軟件來實現(xiàn)，而不必重新購買新的儀器，這是虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器最本質(zhì)的區(qū)別。 2) 虛擬儀器對信號的分析、顯示、存儲、打印和其它管理，是由計算機來集中處理，具有強大的信號處理能力。與傳統(tǒng)儀器一樣，虛擬儀器同樣可以劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理和結(jié)果輸出這三大功能模塊，它們之間最主要的區(qū)別在于： 1）虛擬儀器的功能由用戶使用時自己定義，而傳統(tǒng)的儀器功能由廠商事先定義好的。 虛擬儀器將通用的計算機與功能化模塊硬件結(jié)合起來，用戶可以通過圖形界面來操作，就像在操作自己定義、自己設計 的一臺單個儀器一樣，從而完成對被測試量的采集分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲等。 6) 虛擬儀器的硬、軟件都具有開放性、模塊化子可重復使用及互換性等特點。 5) 虛擬儀器具有和其它設備互聯(lián)的能力。 4) 虛擬 儀器具有良好的人機界面。虛擬儀器使得用戶能夠根據(jù)白己的需要定義儀器的功能，利用虛擬儀器，用戶可以組建更好的測試系統(tǒng)，并且更容易增強