【正文】 NASA{美國國家航空和宇宙航行局)的噴氣推進實驗室，科學(xué)家使用LabVIEW來分析和顯示“火星探測旅行者號”自行裝置的工程數(shù)據(jù). 包括自行裝置的位置和溫度、電池剩余電量，并總體監(jiān)測旅行者號的全面可用狀態(tài)。LabVIEW不同于基于文本的編程語言 (如Fortran和 c)。即使具有很少編程經(jīng)驗的人也能學(xué)會使用LabVIEW，并能夠發(fā)現(xiàn)和了解一些有用的基本原則。LabVIEUF6. 0 中提出了一個新的重要功能，稱為 Express VI。L8bVIEW也包括了特殊的應(yīng)用庫. 用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、文件輸入/輸出、GPIB和串行儀器控制以及數(shù)據(jù)分析。在不同類型的圖表和圖形上，LabVI醐提供一組有效的 VI 用于數(shù)據(jù)顯示。LabVIEW采用圖形化編程語言——C語言，產(chǎn)生的程序是框圖的形式，易學(xué)易用. 特別適合硬件工程師、實驗室技術(shù)人員、生產(chǎn)線工藝技術(shù)人員的學(xué)習和使用. 可在很短的時間內(nèi)掌握并應(yīng)用到實踐中去。也不必去記憶那眼花繚亂的文本式程序代碼。像 C或 C++等其它計算機商綠語言一樣. 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. 甚至還有日前十分熱門的網(wǎng)絡(luò)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。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(shè)置和功能。虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用研究的方向是多方面的. 從本系統(tǒng)研究內(nèi)容方面可分為：(1)基于虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計；(2)虛擬儀器開發(fā)平臺的遠程網(wǎng)絡(luò)功能的擴展； 基于虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計基于虛擬儀器平臺的應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計是本論文的重點。但如何充分而合理利用這些功能控件構(gòu)建檢測系統(tǒng). 是一個值得深入研究的問題，需要做大重的工作。虛擬溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計是基于虛擬儀器平臺的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)方面所做的研究，研究主要涉及如何利用虛報儀器平臺的功能控件構(gòu)建一個集信號采集、分析和處理為一體的檢測系統(tǒng)。大型機械設(shè)備的多點遠程監(jiān)測、地區(qū)環(huán)境的多點監(jiān)測、危重病人的遠程多點監(jiān)測與會診. 電能的自動實時秒表系統(tǒng). 以及遠程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實驗的發(fā)展等，都需要測控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化. 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，拓展了虛擬儀器的應(yīng)用范圍。有了遠程虛擬儀器，不但昂貴的硬件資源可以共享. ,網(wǎng)絡(luò)化成為了虛擬儀器技術(shù)中的一個最重要的發(fā)展方向，并且很多測試任務(wù)也需要測試系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化. 將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠程端。虛擬儀器的起源可以追溯到20世紀70年代. 當時的計算機測控技術(shù)在國防、航天等領(lǐng)域已經(jīng)具有了很快的發(fā)展速度. PC 機的出現(xiàn)使儀器的計算機化成為可能。它把計算機、儀器硬件、固件與計算機軟件結(jié)合起來。虛擬儀器的最大特點是其靈活性。 虛擬儀器的概念虛擬儀器(Virtual Instrument)是指通過應(yīng)用程序?qū)⒂嬎銠C與功能化模塊硬件結(jié)合起來. 用戶可以通過友好的圖形界面來操作這臺計算機. 好像在操作自己定義、自己設(shè)計的一臺單個儀器一樣，從而完成對被測試對象的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲等功能。如表 11所示. 虛擬儀器具有傳統(tǒng)儀器無法比擬的強大優(yōu)勢. 因而必將成為未來儀器發(fā)展的趨勢。計算機和儀器的密切結(jié)合是日前儀器發(fā)展的一個重要方向。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. 日前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。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。圖11 虛擬儀器的內(nèi)部功能劃分對于傳統(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。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器設(shè)計日趨模塊化、標準化設(shè)計工作量大大減小。系統(tǒng)軟件部分通常用專用的虛擬儀器開發(fā)語言 (如 LabVIEW)編寫而成. 并可通過 Internet 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展。可根據(jù)實際情況采用不同的I/0接E1硬件設(shè)備. 如數(shù)據(jù)采集卡 /板(DAQ)、GPIB總線儀器、VXI總線儀器、串口儀器、USB等q 13所示。共中USB是最新技術(shù)的數(shù)據(jù)采集卡，具有精座高，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)建虛擬儀群系統(tǒng)。各儀器廠家生產(chǎn)了大量的DAQ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。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。2. GPIB (General Purpose Interface Bus)通用接口總線，是計算機和儀器間的標準通信協(xié)議，GPIB的硬件規(guī)格和軟件協(xié)議以納入國際工業(yè)標準IEEE , 它是最早的儀器總線，目前多數(shù)儀器都配備了迢循IEEE488的GPIB接口。每臺GPIB儀器有單獨的地址，由計算機控制操作?；贕PIB總線結(jié)構(gòu)的接口卡數(shù)據(jù)傳輸速率一股低于500kb/S,不適臺與對系統(tǒng)速度要求較高的應(yīng)用。儀器專用總線在吸收IEEE488的成功經(jīng)驗礎(chǔ)上，增加了lOMHz時鐘線，模擬和數(shù)字混合總線，星形總線等高速總線，定時關(guān)系嚴格，兼有計算機總線和儀器總線的優(yōu)點。非核心是Compact PCI結(jié)構(gòu)和Microsoft Windows軟件。PXI來容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。5. 串口系統(tǒng)：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系統(tǒng)。虛擬儀器技術(shù)的核心是軟件，用戶采用各種編程軟件來開發(fā)白己所簫要的應(yīng)用軟件。這些軟仲開發(fā)平臺提供了強大的儀器軟面板設(shè)計工具和各種數(shù)據(jù)處理工具，再加上虛擬儀器硬件廠商提供的各種硬件的驅(qū)動程序模塊，大大簡化了虛擬儀器的設(shè)計工作。. 6虛擬儀器的開發(fā)軟件( 1 )虛擬儀器的開發(fā)語言 虛擬儀器系統(tǒng)的開發(fā)語言有：標準C, Visual C++, Visual Basic率通用程序開發(fā)語言。除了要花大量時間進行測試系統(tǒng)面板設(shè)計外，還要編制大量的設(shè)備驅(qū)動程序和底層控制程序，這些工作對于那些不熟悉這方面知識的工程設(shè)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，除了通用程序開發(fā)語言以外，還有一些專用的虛擬儀器開發(fā)語言和軟件，其中有影響的開發(fā)軟件有：N1 公司的LabVIEW, LabWindows / CVI。除此以外還有HP公司I HP. VEE, HP. TIG開發(fā)平臺，美國Tektronix公司的Ez. Test, TGk一TNS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(Laboratory Virtual Instrument EnE。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。傳統(tǒng)的文本式編程是一種順序的設(shè)計思路，設(shè)計者必須寫出執(zhí)行的語句。 目前，在以PC機為礎(chǔ)的測試和工控軟件中，LabVIEW的市場普及率僅次于C++ / C語言。因此，LabVIEW受到越來越多工程師、科學(xué)家的普遍青睞。像許多通用的軟件一樣，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、hlacintosh的多種版本。1. 前面板：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)。還有一個控制對象——開關(guān)，可以啟動和停止工作。如圖16.圖15 隨機信號發(fā)生器的前面板. 圖16 隨機信號發(fā)生器的流程圖2. 流程圖：流程圖提供VI的圖形化源程序。流程圖中包括前面板上的控件連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。我們可以看到流程圖中包括了前面板上的開關(guān)和隨機數(shù)顯示群所對應(yīng)的連錢端子，另外我們還建立了一個隨機數(shù)發(fā)生函數(shù)和一個wileLoop 循環(huán)結(jié)構(gòu)。如果將VI與傳統(tǒng)儀器相比較，那么前面板上的控件對應(yīng)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。這種設(shè)計思想的優(yōu)點體現(xiàn)在兩方面：（1）類似流程圖的設(shè)計思想，很容易被工程人員接受和掣握，特別是那些沒有很多程序設(shè)計經(jīng)驗的工程人員。如通過使用數(shù)據(jù)探針、高亮執(zhí)行調(diào)試等多種方法，程序以輕慢的速度運行，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。3. 圖標/連接設(shè)計：這部分的設(shè)計突出體現(xiàn)了虛擬儀器模塊化程序設(shè)計的思想。而在LabVIEW中提供的圖標/連接工具，正是為實現(xiàn)模塊化設(shè)計而準備的。這樣設(shè)計的優(yōu)點體現(xiàn)在如下兒方面：(1)把一個復(fù)雜自動檢測系統(tǒng)分為多個子系統(tǒng)，程序設(shè)計思路清晰，給設(shè)計者調(diào)試程序帶來了諸多的方便。 (2)一個復(fù)雜自動檢測系統(tǒng)分為多個子系統(tǒng)，每一個子系統(tǒng)都是一個完整的功能模塊，這樣把測試功能細節(jié)化，便于實現(xiàn)軟件其用，大大節(jié)省軟件研發(fā)周期，提高系統(tǒng)設(shè)計的可靠性。同時為實現(xiàn)虛擬儀器設(shè)計的靈活性提供了前提。模擬儀器、數(shù)字化儀器、智能儀器和虛擬儀器。如指針式萬用表、晶體管電壓表等。這類儀器將棋擬信號的測雖轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號測量，并以