【正文】 斷點(diǎn)，使用斷點(diǎn)工具可以在程序的某一地方終止程序運(yùn)行，用探針或者單步方式查看數(shù)據(jù)。再次點(diǎn)擊單步按鈕，程序?qū)?huì)變成連續(xù)執(zhí)行方式。 (2)單步執(zhí)行，如果要使框圖程序一個(gè)節(jié)點(diǎn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)地執(zhí)行，則按下單步執(zhí)行按鈕從而進(jìn)入單步執(zhí)行模式。點(diǎn)擊折斷箭頭的運(yùn)行按鈕則會(huì)列出錯(cuò)誤清單，雙擊列表中的錯(cuò)誤清單，則出錯(cuò)的對(duì)象或端口就會(huì)高亮顯示。 (3)程序的調(diào)試：當(dāng)前面板和程序框圖設(shè)計(jì)好以后，程序的執(zhí)行過(guò)程中可能會(huì)遇到很多方面的錯(cuò)誤，因此要對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。對(duì)框圖程序的設(shè)計(jì)主要是對(duì)節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)端口和連線的設(shè)計(jì)。 (2)框圖程序的設(shè)計(jì)：框圖程序相當(dāng)于源代碼，只有在創(chuàng)建了框圖程序以后該程序才能真正運(yùn)行?？刂破魇褂脩艨梢暂斎霐?shù)據(jù)到程序，而指示器則用來(lái)顯示程序產(chǎn)生的數(shù)值。連接器一般情況下隱含不顯示，除非用戶選擇打開(kāi)觀察它 . LabⅥ EW程序設(shè)計(jì)的一般過(guò)程如下： (1)創(chuàng)建前面板：用戶使用時(shí)最先觀察到的就是前面板，而且在前面板中執(zhí)行對(duì)儀器的操作，所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際中的儀器面板以及該虛擬儀器所要實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)設(shè)計(jì)前面板。圖標(biāo)是子Ⅵ在其他程序框圖中被調(diào)用的節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)形式，而連接器則表示節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的輸入腧出口，就像函數(shù)的參數(shù)。隨機(jī)數(shù)發(fā)生器通過(guò)連線將產(chǎn)生的隨機(jī)信號(hào)送到顯示控件，為了使它持續(xù)上作下去，設(shè)置了一個(gè) While Loop循環(huán)，開(kāi)關(guān)控制這一循環(huán)的結(jié)束。圖 2． 3是與圖 22對(duì)應(yīng)的流程圖。在流程圖中對(duì)Ⅵ進(jìn)行編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能。顯然，并非簡(jiǎn)單地放置兩個(gè)控件就可以運(yùn)行程序，在前面板之后還有一個(gè)與之配套的流程圖。 一個(gè)信號(hào)發(fā)生和顯示分析Ⅵ的前面板，上面有一個(gè)顯示對(duì)象，以曲線的方式顯示了所產(chǎn)生的一系列隨機(jī)數(shù)。難學(xué)的語(yǔ)言編程簡(jiǎn)化成為功能方框圖、或?qū)嶓w圖形，通過(guò)簡(jiǎn)單的連線方式完成程序設(shè)計(jì)，并設(shè)有自動(dòng)除錯(cuò)瓊州學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19 及自動(dòng)測(cè)試功能，令程序開(kāi)發(fā)時(shí)間大為縮短。 綜上所述，本課題選擇了 LabVIEW作為虛擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室中虛擬儀器的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。 使用 LabView StorageVI和 FileI/OVI程序，可以快速將數(shù)據(jù)寫(xiě)入文本文件 和二進(jìn)制文件。 專(zhuān)為工程師和科技人員設(shè)計(jì)的 NI LabView 提供了上百種適于特定測(cè)量的用戶界面對(duì)象，方便快速的開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè) UI。使用NI LabView，可以通過(guò)各種用戶界面，如圖表，圖形，溫度計(jì)，二維和三維視覺(jué)化工具等，圖形化的顯示數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)顯示包括有：數(shù)據(jù)的可視化，報(bào)告生成，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，網(wǎng)頁(yè)發(fā)布，數(shù)據(jù)庫(kù)連接等等。通過(guò)文本， HTML， WORD 等等多種形式，創(chuàng)建用戶自定義界面和報(bào)告。此外，還可以將擴(kuò)展諸多特定的信號(hào)中，如聲音與振動(dòng)， 機(jī)器視覺(jué)等等。 憑借交互向?qū)Ш?LabView 內(nèi)建的 500 多個(gè)測(cè)量分析和信號(hào)處理函數(shù)，可以從數(shù)據(jù)中提取有用信息。這些 I/O 功能，以及特殊的數(shù)據(jù)類(lèi)型和 測(cè)量分析函數(shù)，是為了盡可能快速，方便的從所用的物理傳感器中獲得需要的測(cè)量數(shù)據(jù)而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。 因?yàn)?LabView 可提供幾乎與所有測(cè)量設(shè)備的連接，不論有什么樣的硬件需求， LabView 都可以提供一個(gè)接口，輕松連接所用的 I/O 信號(hào)。NI LabView 是一個(gè)開(kāi)放式的開(kāi)發(fā)環(huán)境，專(zhuān)為簡(jiǎn)化與各種測(cè)量硬件連接而設(shè)計(jì)。ＬabView 為工程師和科學(xué)家們提供的最有力的特性就是圖形化的編程環(huán)境，你可以在電腦屏幕上創(chuàng)建一個(gè)圖形化的用戶界面，即可設(shè)計(jì)出完全符合自己的要求的虛擬儀器，可以輕松完成以下任務(wù)：數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)分析；數(shù)據(jù)顯示。此外， LabVIEW還直接支持動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換 (DDE)、結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言 (SQL)、 TCP和 UDP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等 。同時(shí)，Ｌ abView可調(diào)用 Windows動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)和用戶自定義的動(dòng)態(tài)連接庫(kù)中的函數(shù)，以解決 LabView對(duì)某些非 NI公司支持的硬件在使用過(guò)程中的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題 。 LabView提供了大量函數(shù)和子程序支持的任務(wù)，也提供了一些專(zhuān)用程序如 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)。作為編寫(xiě)應(yīng)用程序的語(yǔ)言，除了編程方式不同外， LabVIEW具備編程語(yǔ)言的所有特性，因此被稱(chēng)為圖形化編程語(yǔ)言，亦稱(chēng) G瓊州學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 17 語(yǔ)言 t19。虛擬儀器模型：圖形界面和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)流程圖編程是 LabVIEW的三大核心技術(shù) 1181，1990年結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)流程圖和虛擬儀器面板還獲 得了兩項(xiàng)美國(guó)專(zhuān)利。底層Ⅵ代表了最基本的計(jì)算、 I／ O操作與界面設(shè)計(jì)功能，各層Ⅵ都有相同的結(jié)構(gòu)形式。 20世紀(jì) 80年代中期，特魯查德博士領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)小組經(jīng)過(guò)幾年研究，首先提出測(cè)試軟件有多層虛擬儀器 (Virtual Instrument，Ⅵ )構(gòu)成的新概念。 LabVIEW的產(chǎn)生來(lái)源于 NI公司的創(chuàng)始人杰姆作為一種面向?qū)嶋H測(cè)試人員的、靈活方便、功能強(qiáng)大的編程環(huán)境， HPVEE己被廣泛用于各種測(cè)試領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用前景 。 HP— VEE簡(jiǎn)單易用，編程時(shí)只需根據(jù)測(cè)試流程用鼠標(biāo)將各模塊連接起來(lái)即可，而無(wú)需接觸更底層的編程。 HP— VEE是惠普公司開(kāi)發(fā)的用于儀器控制和信號(hào)分析的圖形化編程環(huán)境。利用這些功能，可以在將代碼加入到某項(xiàng)目之前，先對(duì)其進(jìn)行互動(dòng)式的測(cè)試，還可以利用LabWindows/CVI 定義和建立用戶界面，生成和運(yùn)行 ActiveX 組件，及開(kāi)發(fā)多線程應(yīng)用。目前，最具有代表性的是美國(guó) NI 公司的瓊州學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16 LabWindows/CVI， LabView 和惠普公司的 HP VEE?？梢暬幊陶Z(yǔ)言VisualC++,Visual Basic 均可以作為開(kāi)發(fā)虛擬儀器的配套軟件，但相比較于圖形編程語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，編程難度較大，開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)且不易進(jìn)行修改，升級(jí)和維護(hù)等 。使用一套效率高，功能強(qiáng)的測(cè)試編程軟件開(kāi)發(fā)工具，不斷可以節(jié)省工程師在程序編碼和調(diào)試中的時(shí)間和精力，還可以提高軟件的生成和維護(hù)效益。虛擬儀器軟件平臺(tái)為大部分 I/O 設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口，例如數(shù)據(jù)采集，視覺(jué)，分布式 I/O 等等，幫助用戶輕松地將多個(gè)測(cè)量設(shè)備集成到單個(gè)系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復(fù)雜性。 虛擬儀器技術(shù)從本質(zhì)上說(shuō)是一個(gè)集成的軟硬件概念。 在驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用兩個(gè)層面上地配置，創(chuàng)建，部署和維護(hù)高性能，低成本的測(cè)量和控制解決方案。 瓊州學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 虛擬儀器的硬軟件具有開(kāi)入一個(gè)通用儀器模塊或更換一個(gè)儀器模塊，而不必購(gòu)買(mǎi)一個(gè)全新的系統(tǒng)，大大有利于測(cè)試系統(tǒng)的功能擴(kuò)展。 以軟件為主的測(cè)量系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換器放置在 PC 機(jī)中，就能以高達(dá)每秒 100mb的速度將數(shù)據(jù)導(dǎo)入磁 盤(pán)。隨著插入式數(shù)據(jù)采集板速率的提高和觸發(fā)技術(shù)的改進(jìn)，插入式數(shù)據(jù)采集板技術(shù)使臺(tái)式儀器獲得了新生。 虛擬儀器充分利用了計(jì)算， 統(tǒng)計(jì)處理，數(shù)值計(jì)算，信號(hào)分析，數(shù)據(jù)壓縮，模式識(shí)別等數(shù)字信號(hào)處理。 瓊州學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14 虛擬儀 器的分類(lèi) 虛擬儀器可以按接口總線可分為 數(shù)據(jù)采集插卡式 (DAQ)虛擬儀器、 RS232／RS422 虛擬儀器、并行接口虛擬儀器、 VXI 虛擬儀器、 PXI 虛擬儀器、 USB 虛擬儀器、 GPm 虛擬儀器和最新的 IEEEl394 接口虛擬儀器 。這樣，用戶就可以修改儀器驅(qū)動(dòng)程序，可以對(duì)儀器功能進(jìn)行擴(kuò)展，將儀器使用的主動(dòng)權(quán)真正交給了用戶。 儀器驅(qū)動(dòng)程序是連接上層應(yīng)用軟件與 底層輸入 /輸出（ I/O）軟件的紐帶和橋梁。 輸入 /輸出（ I/O） 接口軟件軟件中心。 （它包含兩個(gè)方面的程序） ； 。其中， PC— DAQ 測(cè)量系統(tǒng)是 構(gòu)成 VI 的最基本的方式，也是最廉價(jià)的方式。 ：以 Serial 標(biāo)準(zhǔn)總線儀器與計(jì)算機(jī)為儀器硬件平臺(tái)組成的虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)。 瓊州學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 系統(tǒng)：以 PXI 標(biāo)準(zhǔn)總線儀器模塊與計(jì)算機(jī)為儀器儀器硬件平臺(tái)組成的虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)。它不僅繼承了GPIB 智能儀器和ＶＭＩ總線的特點(diǎn)，還具有高速，模塊化，易于使用等優(yōu)勢(shì)。 系統(tǒng)：以 VXI 標(biāo)準(zhǔn)總線儀器模塊與計(jì)算機(jī)為儀器硬件平臺(tái)組成的虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)。 系統(tǒng)：以 GPIB 標(biāo)準(zhǔn)總線儀器與計(jì)算機(jī)為儀器硬件平臺(tái)組成的虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)。 PC— DAQ\PCI 插片式虛擬屏蔽，散熱條件差等?？筛鶕?jù)不同的總線情況采用不同的Ｉ＼Ｏ接口硬件設(shè)備，如數(shù)據(jù)采集卡（ DAQ）， GPIB 總線儀器， VXI 總線儀器模塊，串口儀器等，虛擬儀器構(gòu)成方式有五種類(lèi)型 — DAQ 系統(tǒng)：以數(shù)據(jù)采集板，信號(hào)調(diào)理電路和計(jì)算機(jī)為儀器硬件平臺(tái)組成的插卡式虛擬儀器系統(tǒng)。 其中，微處理器和其它控制系統(tǒng)中，總線技術(shù)的發(fā)展和采集結(jié)合在一起。 虛擬儀器的硬件平臺(tái) 構(gòu)成虛擬儀器的硬件平臺(tái)有兩大部分： ：一般為一臺(tái) PC 機(jī)或者工作站，它是硬件平臺(tái)的核心。此外，如果需要的話，項(xiàng)目既可以與一個(gè)單瓊州學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 12 一的應(yīng)用程序結(jié)合也可以運(yùn)行在一個(gè)單一的 M 系列 DAQ 設(shè)備。即使任務(wù)完全不同他也可以重用同樣的 M 系列 DAQ 設(shè)備。 (2) 許多應(yīng)用程序，一個(gè)設(shè)備 假設(shè)有另外一個(gè)工程師，剛剛完成了一個(gè)利用最新的 M 系列 DAQ 設(shè)備和積分編碼器測(cè)量電機(jī)位置的項(xiàng)目。或者，他可能需要應(yīng)用程序具有便攜性，所以他選擇了 NI USB DAQ 產(chǎn)品來(lái)完成任務(wù)。 這里有一些體現(xiàn)虛擬儀器靈活性的例子： (1) 一個(gè)應(yīng)用，不同的設(shè)備 在這個(gè)例子中， 一位工程師正在實(shí)驗(yàn)室的臺(tái)式計(jì)算機(jī) PCI 總線上使用 NI LabVIEW 和 M 系列 DAQ 設(shè)備開(kāi)發(fā)一個(gè)應(yīng)用程序，以創(chuàng)建一個(gè)直流（ DC）電壓和溫度測(cè)量應(yīng)用。而虛擬儀器系統(tǒng)提供的則是完成測(cè)量或控制任務(wù)所需的所有軟件和硬件設(shè)備，功能完全由用戶自定義。 不使用廠商定義的、預(yù)封裝好的軟件和硬件，工程師和科學(xué)家獲得了最大的用戶定義的靈活性。對(duì)于當(dāng)前的測(cè)量任務(wù)，虛擬儀器系統(tǒng)的價(jià)格與具有相似功能的傳統(tǒng)儀器相差無(wú)幾，甚至比它少很多倍。 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的不同 虛擬儀器由用戶定義，而傳統(tǒng)儀器則功能固定且由廠商定義。如由各種開(kāi)關(guān)，按鍵，顯示器等實(shí)驗(yàn)儀器電源的通，斷；被測(cè)信號(hào)“輸入通道”，“放大倍數(shù)”等參數(shù)設(shè)置；測(cè)量結(jié)果的“數(shù)值顯示”，“波形顯示”瓊州學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 等。下面的框圖反映了常見(jiàn)的虛擬儀器方案。 虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的及操作系統(tǒng)為依托，實(shí)現(xiàn)各種儀器功能 。在軟件上，為了兼顧其它高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)者的習(xí)慣， NI 還推出了 LabWindows\ 等交互式開(kāi)發(fā)平 臺(tái)。 VXI 體積將會(huì)更小，甚至可以移植到被測(cè)試的設(shè)備或者電路中去，并且具有自我診斷，自我校準(zhǔn)和自我感知的能力。這種與 PC機(jī)結(jié)合構(gòu)成的，包含實(shí)際儀器使用與操作信息軟件的儀器， 稱(chēng)為“虛擬儀器”。 瓊州學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 第二章 虛擬儀器概述 虛擬 儀器 虛擬儀器概述 儀器技術(shù)發(fā)展至今，經(jīng)歷了模擬儀器，數(shù)字化儀器，智能儀器以及單臺(tái)儀器，層疊式儀器系統(tǒng)階段，從 20 世紀(jì) 80 年代進(jìn)入虛擬儀器系統(tǒng)時(shí)代。第三部分從聲音信號(hào)采集系統(tǒng)和波形測(cè)量與分析兩個(gè)方面介紹虛擬儀器在實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例。 瓊州學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 研究?jī)?nèi)容 本文共分為四個(gè)部分，第一部分介紹課題的研究背景，縱觀了該課題在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，并指出了研究的意義。同時(shí)，發(fā)展虛擬實(shí)驗(yàn)室，能夠節(jié)約大量資金和物力，減少器件的損壞，并且能夠不斷更新，利用現(xiàn)有的豐富的計(jì)算機(jī)資源，進(jìn)行學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)和仿真。這樣可以大大提高學(xué)生們?cè)趯?shí)際操作中的動(dòng)手能力，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。在課下，還可以使每個(gè)學(xué)生立刻進(jìn)入“虛擬實(shí) 驗(yàn)室 ”“ 實(shí)地 ” 紓反復(fù)操作儀器，教師也不必?fù)?dān)心。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有以下優(yōu)點(diǎn)： ，由軟件取代傳統(tǒng)儀器中的 硬件來(lái)完成儀器的功能； ，而不是事先由生產(chǎn)廠家定義好的； ，而不需要購(gòu)買(mǎi)新的儀器； ，且成本低廉； ，可與計(jì)算機(jī)同步發(fā)展，與網(wǎng)絡(luò)及其他周邊設(shè)備互聯(lián)。 研究意義 傳統(tǒng)儀器下的高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)，已經(jīng)嚴(yán)重落后于信息時(shí)代和工程實(shí)際的需要。這個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)使用了多瓊州學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 種人機(jī)交互手段，為學(xué)生提供了一個(gè)易于使用的