【正文】 己的需要定義和制造各種儀器。圖11 虛擬儀器結(jié)構(gòu)原理框圖虛擬儀器的主要特點(diǎn)有：n 盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件。虛擬儀器主要是指這種方式。另一種方式是將儀器裝入計算機(jī)。粗略地說這種結(jié)合有兩種方式，一種是將計算機(jī)裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。 虛擬儀器的特點(diǎn)虛擬儀器（virtual instrumentation）是基于計算機(jī)的儀器。它增加了多板同步觸發(fā)總線的技術(shù)規(guī)范和要求，增加了多板觸發(fā)總線，及用于相鄰模塊的高速通訊的局部總線。由于它的標(biāo)準(zhǔn)開放、結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)、定時和同步精確、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技術(shù)可用計算機(jī)實現(xiàn)對儀器的操作和控制，替代傳統(tǒng)的人工操作方式，可以很方便地把多臺儀器組合起來，形成自動測量系統(tǒng)。 第三類：GPIB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。 第二類：并行口式虛擬儀器 最新發(fā)展的一系列可連接到計算機(jī)并行口的測試裝置，它們把儀器硬件集成在一個采集盒內(nèi)。 而虛擬儀器的發(fā)展隨著微機(jī)的發(fā)展和采用總線方式的不同，可分為五種類型： 第一類：PC總線—插卡型虛擬儀器 這種方式借助于插入計算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡與專用的軟件相結(jié)合，充分利用計算機(jī)的總線、機(jī)箱、電源及軟件的便利。 (2)適合于普及型的廉價系統(tǒng)，有廣闊應(yīng)用發(fā)展前景的PC插卡~并口式~串口USB方式。 虛擬儀器的種類與特點(diǎn) 虛擬儀器的發(fā)展概況與種類 虛擬儀器的發(fā)展過程有兩條線： (I)適合大型高精度集成系統(tǒng)的GPIBVXIPXI總線方式。它強(qiáng)調(diào)在通用計算機(jī)平臺的基礎(chǔ)上，通過軟件和軟面板，把由廠家定義的傳統(tǒng)儀器轉(zhuǎn)變?yōu)橛捎脩舳x的、由計算機(jī)軟件和幾種模塊組成的專用儀器。 虛擬儀器概述 所謂虛擬儀器(Virtual Instrument，簡稱VI)，即是將現(xiàn)有的計算機(jī)主流技術(shù)與革新的靈活易用的軟件和高性能模塊化硬件結(jié)合在一起，建立起功能強(qiáng)大又靈活易變的基于計算機(jī)的測試測量與控制系統(tǒng)。電子測量儀器的功能和作用已發(fā)生質(zhì)的變化，其中計算機(jī)處于核心地位，計算機(jī)軟件技術(shù)和測試系統(tǒng)更緊密地結(jié)合成一個有機(jī)整體，導(dǎo)致儀器的結(jié)構(gòu)、概念和設(shè)計觀點(diǎn)等也發(fā)生突破性的變化。其缺點(diǎn)是它的功能塊全部都以硬件(或固化的軟件)的形式存在，缺乏靈活性。 第四代——智能儀器。20世紀(jì)70年代，誕生了以集成電路芯片為基礎(chǔ)的第三代儀器。當(dāng)20世紀(jì)50、 60年代產(chǎn)生了以電子管或晶體管電子電路為基礎(chǔ)的第二代儀器。是以電磁感應(yīng)基本定律為基礎(chǔ)的指針式儀器。 基于LabVIEW的虛擬儀器設(shè)計與開發(fā)畢業(yè)論文目錄第一章 緒論 1 1 虛擬儀器概述 1 虛擬儀器的種類與特點(diǎn) 1 虛擬儀器的發(fā)展概況與種類 1 虛擬儀器的特點(diǎn) 2 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較 3 虛擬儀器的構(gòu)成 4 國內(nèi)外虛擬儀器的現(xiàn)狀與展望 5 5 第二章 虛擬示波器設(shè)計方案 6 6 6 2. 1. 2硬件的選擇 7 2 .2軟件設(shè)計方案 7 7 2. 2. 2儀器功能 7 第三章虛擬儀器集成開發(fā)環(huán)境 9 9 9 9 LabVIEW后臺控制面板 10 LabVIEW程序執(zhí)行流程 10 第四章儀器驅(qū)動 11 4. 1儀器驅(qū)動的概念 11 LabVIEW平臺上儀器驅(qū)動的方法 11 LabVIEW支持的DAQ產(chǎn)品的驅(qū)動 11 LabVI EW支持的GPIB, VXI、標(biāo)準(zhǔn)串口I/O儀器的驅(qū)動 12 LabVI EW不支持的數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動 12 13 第五章數(shù)據(jù)采集 14 14 DAQ基本概念 14 14 16 PCI2300 16 16 PCI2300編程 16 16 第六章 虛擬示波器軟面板及程序設(shè)計 17 17 17 17 19 19 19 20 20 20 21 21 21 第七章 調(diào)試及實驗結(jié)果 22 22 22 第八章 結(jié)論與展望 25 致謝 26 參考文獻(xiàn) 27 第一章 緒論 測量儀器發(fā)展至今，大體經(jīng)歷了四代發(fā)展歷程，即模擬儀器、分立元件式儀器、數(shù)字化儀器和智能儀器。 第一代——模擬儀器。 第二代——分立元件式儀器。 第三代——數(shù)字化儀器。這類儀器將模擬信號的測量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的測量，并以數(shù)字方式輸出最終結(jié)果，適用于快速響應(yīng)和較高準(zhǔn)確度的測量。這類儀器內(nèi)置微處理器，既能進(jìn)行自動測試，又具有一定的數(shù)據(jù)處理功能，可取代部分腦力勞動，習(xí)慣上稱其為智能儀器。 由于電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展及在測量技術(shù)與儀器領(lǐng)域中的應(yīng)用，新理論、新方法、新領(lǐng)域及新儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)。在上述背景下，出現(xiàn)了新的儀器概念—虛擬儀器。虛擬儀器是計算機(jī)技術(shù)和儀器技術(shù)深層次結(jié)合的產(chǎn)物，是計算機(jī)輔助測試(CAT)領(lǐng)域的一項重要技術(shù)，是計算機(jī)硬件資源、儀器與測控系統(tǒng)硬件資源和虛擬儀器軟件資源三者有效的結(jié)合。虛擬儀器的出現(xiàn)，徹底打破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義、用戶無法改變的模式。GPIB于1978年問世，VXL于1987年問世，PXI于1997年問世。PC插卡式于80年代初問世，并行口方式于1995年問世，串口USB方式于1999年問世。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)無屏蔽等缺點(diǎn)?？蓪崿F(xiàn)臺式和便攜式兩用，價格低廉、用途廣泛，特別適合于研發(fā)部門和各種教學(xué)實驗室應(yīng)用。它的出現(xiàn)使電子測量獨(dú)立的單臺手工操作向大規(guī)模自動測試系統(tǒng)發(fā)展。 第四類：VXI總線方式虛擬儀器 VXI總線是一種高速計算機(jī)總線VME總線在VI領(lǐng)域的擴(kuò)展，它具有穩(wěn)定的電源，強(qiáng)有力的冷卻能力和嚴(yán)格的RFIlEM1屏蔽。 第五類：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。綜上所述，對于虛擬儀器的發(fā)展而言，計算機(jī)是載體，軟件是核心，高質(zhì)量的A/D采集仁及調(diào)理放大器是關(guān)鍵。計算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。隨著計算機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強(qiáng)大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。以通用的計算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)各種儀器功能。下面的框圖反映了常見的虛擬儀器方案。n 可充分發(fā)揮計算機(jī)的能力，有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強(qiáng)的儀器。 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器已經(jīng)成為目前測試應(yīng)用中的主流技術(shù)，大多數(shù)測試行業(yè)已接受虛擬儀器技術(shù)的概念，或者傾向于采用虛擬儀器技術(shù)。表11 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器傳統(tǒng)儀器開放、靈活，可與計算機(jī)技術(shù)保持同步發(fā)展封閉性、儀器間相互配合較差關(guān)鍵是軟件，系統(tǒng)性能升級方便，通過網(wǎng)絡(luò)下載升級程序既可關(guān)鍵是硬件，升級成本較高，且升級必須上門服務(wù)價格低廉，儀器間資源可重復(fù)利用率高價格昂貴，儀器間一般無法相互利用用戶可定義儀器功能只有廠家能定義儀器功能可以與網(wǎng)絡(luò)及周邊設(shè)備方便互連與其他儀器設(shè)備的連接十分有限軟件使得開發(fā)與維護(hù)費(fèi)用降至最低開發(fā)與維護(hù)開銷高技術(shù)更新周期短(12年)技術(shù)更新周期長(510年)數(shù)據(jù)可編輯、存儲、打印數(shù)據(jù)無法編輯虛擬儀器在靈活性、性價比、用戶化等方面，有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，是傳統(tǒng)儀器無法媲美的。虛擬儀器可與傳統(tǒng)儀器完全兼容，無一例外。除了提供庫之外，200多家儀器廠商也為NI儀器驅(qū)動庫提供了4000余種儀器驅(qū)動。 虛擬儀器的構(gòu)成虛擬儀器的基本構(gòu)架是：高性價比的通用計算機(jī)，模塊化的通用硬件平臺，高效且功能強(qiáng)大的專業(yè)測試軟件系統(tǒng)。通用計算機(jī)可以是便攜式PC機(jī)、臺式PC機(jī)或工作站等。高性價比傳感器高性能計算機(jī)高性能傳感器圖12 虛擬儀器系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的基本框圖Virtual Instruments (虛擬儀器)Virtual Instruments (虛擬儀器)Virtual Instruments (虛擬儀器)Virtual Instruments (虛擬儀器)Virtual Instruments (虛擬儀器)Vi