【正文】 明我國在虛擬儀器方面走出一條自主創(chuàng)新的路子。市場占有率將達到電測儀器儀表的 50%以上。根據(jù)它采用總線方式的不同 [3]，可分為以下幾種類型： 傳感器 調(diào)理器 采集器 I/O口 I/O驅(qū)動 面板算 法 虛 擬 儀 器 硬件 軟件 大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 PC 總線 —— 插卡型虛 擬儀器 這種方式借助于插入計算機內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡與專用的軟件如 LabVIEW 相結(jié)合，它可以通過各種控件自已組建各種儀器。但是受 PC 機機箱和總線限制，且有電源功率不足，機箱內(nèi)部的噪聲電平較高，插槽數(shù)目也不多，插槽尺寸比較小，機箱內(nèi)無屏蔽等缺點。 并行口式虛擬儀器 最新發(fā)展的一系列可連接到計算機并行口的測試裝置，它們把儀器硬件集成在一個采集盒內(nèi)。美國 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算機相連，方便野外作業(yè)，又可與臺式 PC機相連，實現(xiàn)臺式和便攜式兩用，非常方便。 GBIB 總線方式的虛擬儀器 GPIB 技術(shù)是 IEEE488 標準的虛擬儀器早期的發(fā)展階段。在標準情況下，一塊 GPIB 接口可帶多達 14 臺儀器，電纜長度可達 40 米。 GPIB 測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令簡單，主要應(yīng)用于臺式 儀器，適合于精確度要求高的，但不要求對計算機高速傳輸狀況時應(yīng)用。由于它的標準開放、結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強、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，很快得到廣泛的應(yīng)用。有其他儀器無法比擬的優(yōu)勢。 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。 PXI具有 8 個擴展槽，而臺式 PCI 系統(tǒng)只有 3~4 個擴展槽，通過使用 PCI— PCI 橋接器，可擴展到 256 個擴展槽，臺式 PC 的性能價格比和 PCI 總線面向儀器領(lǐng)域的擴展優(yōu)勢結(jié)合起來，將形成未來的虛擬儀器平臺。而開發(fā)虛擬儀器離不開合適的軟件工具，目前的虛擬儀器軟件開發(fā)工具有兩類：文本式編程語言，如Visual C++， VisualBasic， LabWindows/CVI 等；圖形化的編程語言，如 LabVIEW，HPVEE 等，這些軟件開發(fā)工具為用戶設(shè)計虛擬儀器應(yīng)用軟件提供了最大限度的方便與良好的開發(fā)環(huán)境。 大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 第三章 LabVIEW 在數(shù)字電路實驗中的應(yīng)用 一、 LabVIEW簡介 LabVIEW 是 Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench（實驗室虛擬儀器集成環(huán)境）的簡稱，是由美國國家儀器公司（ National Instruments，NI）創(chuàng)立的一個功能強大而靈活的圖形開發(fā)環(huán)境。在試驗測量、工業(yè)自動化和數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域起著重要作用。 LabVIEW 的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、 文件輸入 /輸出 、數(shù)據(jù)分析、 數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲 、 GPIB/VXI/PXI/基于計算機的儀器、 RS232/485協(xié)議、模擬 /數(shù)字 /計數(shù)器Ｉ /Ｏ、信號調(diào)理、圖像獲取和機器視覺、運動控制、 PLC/數(shù)據(jù)日志等 等。 LabVIEW 是一種用圖標代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言 ——通常稱為 G編程語言 。 與傳統(tǒng)的編程方式相比 ,使用 LabVIEW設(shè)計虛擬儀器 ,可以提高效率 4～ 10 倍。 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對象，具體表現(xiàn)有開關(guān)、旋鈕、圖形以及其他控制（ control）和顯示對象（ indicator）。這就是圖形化源代碼，又稱 G代碼。 大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 LabVIEW 系統(tǒng)由 LabVIEW 應(yīng)用執(zhí)行文件和許多相關(guān)的文件及子目錄組成。 目錄：該目錄包含 VI庫，如數(shù)據(jù)采集、儀器控制和分析 VI。不要改變 目錄名稱，因為 LabVIEW 啟動時要查找該目錄。 examples 目錄：該目錄包含許多 VI 示例，這些例子示范了 LabVIEW的功能。 目錄：如果希望用戶儀器驅(qū)動程序庫出 現(xiàn)在 LabVIEW 的函數(shù)選項板上，應(yīng)將其放置在該目錄下。 圖 LabVIEW 的發(fā)展歷程 二、 LabVIEW編程簡介 LabVIEW 編程一般要經(jīng)過以下幾個步驟。 前面板設(shè)計：在 LabVIEW 的前面板編輯窗口內(nèi)，利用工具模板和控件模大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 板進行 VI 前面板的設(shè)計。 圖 LabVIEW框圖 程序調(diào)試：單擊前面板編輯窗口或方框圖編輯窗口工具條中的運行按鈕，執(zhí)行 VI 程序；同時可利用 LabVIEW 工具模板中的斷點工具和探針工具調(diào)試縮編程序。其不同圖標相當于具有不同功能的 “ 子程序 ” ，圖標間的連線指定了數(shù)據(jù)的流向，相當于代碼語言的 “ 賦值 ” 語句。 圖 LabVIEW布爾運算 不難看出，利用這些圖標編制的邏輯運算程序（ LabVIEW 后面板），也就是一個規(guī)范的數(shù)字邏輯電路的邏輯圖。 圖 LabVIEW布爾選項板 大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 由于虛擬儀器 LabVIEW 中提供的布爾運算 VI 比較完備，再加上系統(tǒng)本身圖形化的語言風格，完全可以做到將 “ 程序 —— 邏輯圖 —— 實驗過程 —— 輸入輸出 ”等過程的結(jié)合，使過程簡單明晰，可以完成數(shù)字邏輯電路中幾乎所有的實驗及演示，如： 半加器 、 全加器 、 比較器、計數(shù)器、與非門、 D觸發(fā)器、 JK 觸發(fā)器、譯碼器 等等 。 大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 第四章 數(shù)字電路實驗系統(tǒng)的設(shè)計 一、 組合邏輯電路實驗 全加器 兩個同位的加數(shù)和來自低 位的進位三者相加，這種加法運算就是所謂的全加，而實現(xiàn)全加運算的電路就叫做全加器。 最簡單的全減器是采用本位結(jié)果和借位來顯示，二進制中是借一當二，所以可以使用兩個輸出變量的高低電平變化來實現(xiàn)減法運算。 A B Ci S Co 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 表 全減器 大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 根據(jù)其邏輯關(guān)系用 LabVIEW 編寫程序框圖，如圖 所示 ： 圖 全減器程序框圖 前面板運行結(jié)果如下圖 所示： 圖 全減器運行結(jié)果 譯碼器 譯碼器是將輸入二進制代碼的狀態(tài)翻譯成輸出信號，以表示其原來含義的電路。譯碼器種類很多，但他們的工作原理和分析設(shè)計方法大同小異。 表 譯碼器 根據(jù)其邏輯關(guān)系用 LabVIEW 編寫程序框圖，如圖