【正文】 設(shè)備連到該計(jì)算機(jī)上。 數(shù)據(jù)采集的軟件驅(qū)動雖然 Windows 已包含了 LabJack 所需的 USB 底層驅(qū)動程序，但是它還需要高級驅(qū)動程序來進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送和接收。隨機(jī)提供的安裝光盤將安裝高級驅(qū)動程序、應(yīng)用程序和一些范例程序的源代碼。插入安裝光盤前，關(guān)閉所有打開的應(yīng)用程序，特別是與LabJack 相關(guān)的軟件。安裝程序通常會開始運(yùn)行。如果安裝程序沒自動運(yùn)行，你可用鼠標(biāo)雙擊在光盤上的 。LabJack 安裝結(jié)束后會安裝美國國家儀器儀表公司的 Labview 運(yùn)行引擎 LVRTE）。所安裝的應(yīng)用程序是需要該引擎才能運(yùn)行的。如果有重啟的提示，請照辦。一些病毒掃描程序和 LVRTE 的安裝可能有沖突。如果運(yùn)行應(yīng)用程序出錯，重復(fù)以上安裝直到 LVRTE 正確為止。要測試安裝正確與否，運(yùn)行LJTEST 程序。開始= 程序 =LabJack=LJtest 確定沒選擇“TestFixtureInstalled” 和大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16“Continuous”，按運(yùn)行（RUN）按鈕，LJtest 應(yīng)該一項(xiàng)項(xiàng)地測試并通過 8 個獨(dú)立的測試。安裝光盤會安裝高級驅(qū)動程序()、高級驅(qū)動程序的 ActiveX 接口和調(diào)用這些動態(tài)鏈接庫的 Labview 子程序。DLL 和 OCX 安裝在 Windows 的系統(tǒng)目錄中。如果安裝程序能找到 Labview 的目錄，它會把 Labview 的子程序拷貝到“\\addons\”目錄下。這樣他們會出現(xiàn)在 Labview 的功能板上。否則，這些子程序會被復(fù)制到c:\ProgramFiles\LabJack)\drivers\labview 目錄中。LabJackDLL 中有 38 個函數(shù)，OCX 和Labview 子程序中也有相應(yīng)的函數(shù)。由于 ActiveX 的限制性，OCX 中有兩個附加的函數(shù)。除了 AIBurst 和 AIStreamStart/Read/Clear，所有函數(shù)都是指令/相應(yīng)模式。大多數(shù)函數(shù)使用了下列兩個參數(shù)：errorcode–LabJack 特定的錯誤碼。 0 指沒有錯誤，2 指沒有找到 LabJack。用“GetErrorString”函數(shù)可以獲得錯誤信息或見本文件中 段。idnum–該參數(shù)可以是設(shè)備號，系列號，或者1。設(shè)備號或系列號指定某個 LabJack，而1 指所能找到的第一個 LabJack。每個 LabJack 都有設(shè)備號和系列號。設(shè)備號是在 0 和 255 之間的一個數(shù)，用戶可以改變它。系列號是 256 到 2,147,483,647 之間的一個數(shù)。每個LabJack 都有一個唯一的系列號，用戶是不能改變它的。為了能讓更多的編程語言調(diào)用，盡量使用基本的變量類型。所有聲明都使用 C 寫的。在 ActiveX 中如有不同，我們都會詳細(xì)說明的。參數(shù)前的“*” 號說明該參數(shù)是個指針。這樣的參數(shù)可以是輸入，也可以使輸出，而非指針參數(shù)一定是輸入。有時指針不是指向一個單一值的，而是指向一個數(shù)組。這在參數(shù)說明中都會提到。一些數(shù)字口的參數(shù)用一個值來包含每位 I/O 口的信息，每一位 I/O 口在參數(shù)中都有其對應(yīng)的位（如參數(shù) trisD 中的第 0 位對應(yīng)設(shè)置數(shù)字口D0 的輸入輸出方向）。比如在 DigitalIO 函數(shù)中，參數(shù)*trisD 是指向以內(nèi)存的指針，而該內(nèi)存的值表示了 16 個數(shù)字線的方向：如果*trisD 指向的值是 0，那么所有的數(shù)字線將都是輸入線。如果*trisD 指向的值是 1(2^0)，那么 D0 是輸出，D1D15 是輸入。如果*trisD 指向的值是 5(2^0+2^2),那么 D0 和 D2 使輸出，而其他都是輸入。如果*trisD指向的值是 65535(2^0+?+2^15),則 D0D15 都是輸出。 *trisD 所致的值的范圍是 0 到65535。當(dāng)調(diào)用 DigitalIO 時，如果 updateDigital1，那么所有的數(shù)字線都會根據(jù)*trisD所指向的值被設(shè)定成輸入或輸出。當(dāng) DigitalIO 返回時，*trisD 所指向的值也和LabJackU12 中方向寄存器中的狀態(tài)相對應(yīng) [12]。大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17第五章 虛擬儀器的概述 虛擬儀器的概念虛擬儀器的概念是由美國國家儀器公司（National Instruments）最先提出的。NI 公司同時也提出了“軟件即儀器”的口號，徹底打破了傳統(tǒng)儀器只能由廠家定義，用戶無法改變的局面，從而引起了儀器和自動化工業(yè)的一場革命。隨著現(xiàn)在硬件和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，儀器的智能化和虛擬化成為各級實(shí)驗(yàn)室以及研究機(jī)構(gòu)發(fā)展的方向。虛擬儀器，它既具有傳統(tǒng)儀器的功能，又有別于其他傳統(tǒng)儀器。它能夠充分利用和發(fā)揮現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的先進(jìn)技術(shù)，使儀器的測試和測量及自動化工業(yè)的系統(tǒng)測試和監(jiān)控變得異常方便和快捷。所謂虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的軟硬件測試平臺，它可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量儀器，如示波器、信號發(fā)生器、頻譜分析儀等；可集成于自動控制、工業(yè)控制系統(tǒng)之中；可自由構(gòu)建成專有儀器系統(tǒng)。虛擬儀器是智能儀器之后的新一代測量儀器 [9]。虛擬儀器的核心技術(shù)思想就是“軟件即是儀器”。該技術(shù)把儀器分為計(jì)算機(jī)、儀器硬件和應(yīng)用軟件三部分。虛擬儀器技術(shù)的實(shí)質(zhì)是充分利用最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器以通用計(jì)算機(jī)和配備標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口的測量儀器（包括 GPIB、RS232 等傳統(tǒng)儀器以及新型的 VXI 模塊化儀器）為基礎(chǔ)，將儀器硬件連接到各種計(jì)算機(jī)平臺上，直接利用計(jì)算機(jī)豐富的軟硬件資源，將計(jì)算機(jī)硬件（處理器、存儲器、顯示器）和測量儀器（頻率計(jì)、示波器、信號源）等硬件資源與計(jì)算機(jī)軟件資源（包括數(shù)據(jù)的處理、控制、分析和表達(dá)、過程通訊以及圖形用戶界面）有機(jī)的結(jié)合起來。軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵，當(dāng)基本硬件確定以后，就可以通過不同的軟件實(shí)現(xiàn)不同的功能。用戶可以根據(jù)自己的需要，設(shè)計(jì)自己的儀器系統(tǒng)，滿足多種多樣的應(yīng)用要求。利用計(jì)算機(jī)豐富的軟、硬件資源，可以大大突破傳統(tǒng)儀器的數(shù)據(jù)的分析、處理、表達(dá)、傳遞、存儲等方面的限制，達(dá)到傳統(tǒng)儀器無法比擬的效果。它不僅可以用于電子測量、測試、分析、計(jì)量等領(lǐng)域，而且還可以用于進(jìn)行設(shè)備的監(jiān)控以及工業(yè)過程自動化。虛擬儀器還可以廣泛用于電力工程、物礦勘探、醫(yī)療、振動分析、聲學(xué)分析、故障診斷及教學(xué)科研等多個方面。虛擬儀器的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)步驟與一般軟件的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)步驟基本相同 ，只不過虛擬儀器設(shè)計(jì)時要考慮硬件部分。虛擬儀器設(shè)計(jì)方法主要包括以下三個部分： 接口儀器驅(qū)動程序的設(shè)計(jì)大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18 虛擬儀器的組成虛擬儀器從構(gòu)成要素上講，由計(jì)算機(jī)、應(yīng)用軟件和儀器硬件等構(gòu)成；從構(gòu)成分式上講則由以 DAQ 板和信號調(diào)理為儀器硬件而組成的 PCDAQ 測試系統(tǒng)，或已GPIB，VXI，Serial 和 Field bus 等標(biāo)準(zhǔn)總線儀器為硬件組成的 GPIB 系統(tǒng)、VXI 系統(tǒng)、串口系統(tǒng)和現(xiàn)場總線系統(tǒng)等多種形式。虛擬儀器的構(gòu)成如圖 51 所示。圖51 虛擬儀器組成框圖目前，虛擬儀器的構(gòu)成方式有以下幾種： 插卡式的 VI這種方式用數(shù)據(jù)采集卡配以計(jì)算機(jī)平臺和虛擬儀器軟件，便可構(gòu)成各種數(shù)據(jù)采集和虛擬儀器系統(tǒng)。它充分利用了計(jì)算機(jī)的總線、機(jī)箱、電源以及軟件的便利，其關(guān)鍵在于 A/D 轉(zhuǎn)換技術(shù)。這種方式受 PC 機(jī)機(jī)箱、總線限制，存在電源功率不足，機(jī)箱內(nèi)噪聲電平較高、無屏障，插槽數(shù)目不多、尺寸較小等缺點(diǎn)。隨著基于 PC 的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PCDAQ 方式存在的缺點(diǎn)已經(jīng)和正在被克服。因個人計(jì)算機(jī)數(shù)目非常龐大，插卡式儀器價(jià)格便宜，因此其用途廣泛，特別適用于工業(yè)測控現(xiàn)場、各種實(shí)驗(yàn)室和教學(xué)部門使用。 VI最新發(fā)展的可連接到計(jì)算機(jī)并行口的測試裝置，其硬件集成在一個采集盒里或探頭上，軟件裝在計(jì)算機(jī)上，可以完成各種 VI 功能。它的最大好處是可以與筆記本計(jì)算機(jī)相連，方便野外作業(yè)，又可與臺式 PC 相連，實(shí)現(xiàn)臺式和便攜式兩用，非常方便。 總線方式的 VIGPIB（General Purpose Interface Bus）技術(shù)是 IEEE488 標(biāo)準(zhǔn)的 VI 早期的發(fā)展階段。它的出現(xiàn)使電子測量由獨(dú)立的單臺的手工操作向大規(guī)模自動測試系統(tǒng)發(fā)展。典型的GPIB 系統(tǒng)由一臺 PC 機(jī)，一塊 GPIB 接口卡和若干臺 GPIB 儀器通過 GPIB 電纜連接而成。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，一塊 GPIB 接口卡可帶多達(dá) 14 臺的儀器，電纜長度可達(dá) 20m。大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19GPIB 技術(shù)可以用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對儀器的操作和控制，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工操作方式，很方便的把多臺機(jī)器組合起來，形成大的自動測試系統(tǒng)。GPIB 測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令簡單，造價(jià)較低，主要市場在臺式儀器市場。適用于精確度要求高，但對計(jì)算機(jī)速率要求和總線控制實(shí)時性要求不高的場合應(yīng)用。 總線方式的 VI VXI 總線是 VMEbus eXtension for Instrumentation 的縮寫，是高速計(jì)算機(jī)總線VME 在 VI 領(lǐng)域的擴(kuò)展，有穩(wěn)定的電源，強(qiáng)有力的冷卻能力和嚴(yán)格的 RFI/EMI 屏蔽。由于它的標(biāo)準(zhǔn)開放，且具有結(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)，得到廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過多年的發(fā)展，VXI 系統(tǒng)的組建和使用越來越方便，有其他儀器無法比擬的優(yōu)勢，適用于組建大、中規(guī)模自動測量系統(tǒng)以及對速度、精度要求高的場合，但 VXI 系統(tǒng)要求有專用的機(jī)箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造價(jià)比較高。 總線方式的 VI PXI 總線是 PCI eXtension for Instrumentation 的縮寫，是 PCI 在 VI 領(lǐng)域的擴(kuò)展。這種新型模塊化儀器系統(tǒng)是在 PCI 總線內(nèi)核技術(shù)上增加了成熟的技術(shù)規(guī)范和要求形成的，具有多板同步觸發(fā)、精確定時的星形觸發(fā)、相鄰模塊間高速通訊的局部總線以及高度的可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)，適用于大型高精度集成系統(tǒng)。 VI盡管 Inter 技術(shù)最初并沒有考慮如何將嵌入式智能儀器設(shè)備連接在一起，不過NI 等公司已經(jīng)開發(fā)了通過 Web 瀏覽器觀測這些嵌入式儀器設(shè)備的產(chǎn)品，使人們可以通過 Inter 操作儀器設(shè)備。根據(jù)虛擬儀器的特性，我們能夠方便的將虛擬儀器組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將分散在不同地理位置不同功能的設(shè)備聯(lián)系在一起，使昂貴的硬件設(shè)備、軟件在網(wǎng)絡(luò)上得以共享，減少了設(shè)備重復(fù)投資?，F(xiàn)在，有關(guān)MCN（Measurement and Control Networks ）方面的標(biāo)準(zhǔn)正在積極進(jìn)行，并取得一定的進(jìn)展。由此可見，網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器將具有廣泛的應(yīng)用前景。 接口方式的 VIUniversal Serial Bus（USB）因?yàn)槠湓?PC 機(jī)上的廣泛使用、即插即用的易用性和 高達(dá) 480Mbits/s 的傳輸速率，逐漸的成為儀器控制的主流總線技術(shù)。現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上的 USB 接口越來越多，也使得工程師可以很方便的將基于 USB 的測量儀器連接到整個系統(tǒng)中。但是 USB 在儀器控制方面上亦有一些缺點(diǎn)。比如說 USB 的排線沒有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格，在惡劣的環(huán)境下，可能造成數(shù)據(jù)的丟失，此外，USB 對排線的距離也有一定的限制。無論哪種 VI 系統(tǒng)，都是將硬件儀器搭載到筆記本電腦，工作站等各種計(jì)算機(jī)平臺加上應(yīng)用軟件構(gòu)成的。大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20 虛擬儀器的特點(diǎn)及優(yōu)勢虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的功能化硬件模塊和計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成的電子測試儀器，而軟件是虛擬儀器的核心，如圖 21 所示，其中軟件的基礎(chǔ)部分是設(shè)備驅(qū)動軟件，而這些標(biāo)準(zhǔn)的儀器驅(qū)動軟件使得系統(tǒng)的開發(fā)與儀器的硬件變化無關(guān)。這是虛擬儀器最大的優(yōu)點(diǎn)之一，有了這一點(diǎn)，儀器的開發(fā)和換代時間將大大縮短。虛擬儀器中應(yīng)用程序?qū)⒖蛇x硬件（如 GPIB，VXI，RS232，DAQ 板）和可重復(fù)用庫函數(shù)等軟件結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了儀器模塊間的通信、定時與觸發(fā)。源代碼庫函數(shù)為用戶構(gòu)造自己的虛擬儀器（VI）系統(tǒng)提供了基本的軟件模塊。由于 VI 的模塊化、開放性和靈活性，以及軟件是關(guān)鍵的特點(diǎn)，當(dāng)用戶的測試要求變化時可以方便地由用戶自己來增減硬、軟件模塊，或重新配置現(xiàn)有系統(tǒng)以滿足新的測試要求。這樣，當(dāng)用戶從一個項(xiàng)目轉(zhuǎn)向另一個項(xiàng)目時，就能簡單地構(gòu)造出新的 VI 系統(tǒng)而不丟失己有的硬件和軟件資源 [7]。虛擬儀器開發(fā)者虛擬儀器軟件面板虛擬儀器軟件開發(fā)平臺底層驅(qū)動程序硬件模塊虛擬儀器開發(fā)者操作系統(tǒng)圖52 虛擬儀器開發(fā)框圖虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢在于可由用戶定義自己的專用儀器系統(tǒng)，且功能靈活，很容易構(gòu)建，所以應(yīng)用面極為廣泛。虛擬儀器技術(shù)十分符合國際上流行的“硬件軟件化” 的發(fā)展趨勢，因而常被稱作“軟件儀器” 。它功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)示波器、邏輯分析儀、頻譜儀、信號發(fā)生器等多種普通儀器全部功能，配以專用探頭和軟件還可檢測特定系統(tǒng)的參數(shù)，如汽車發(fā)動機(jī)參數(shù)、汽油標(biāo)號、爐窯溫度、血液脈搏波、心電參數(shù)等多種數(shù)據(jù)；它操作靈活，完全圖形化界面，風(fēng)格簡約，符合傳統(tǒng)設(shè)備的使用習(xí)慣，用戶不經(jīng)培訓(xùn)即可迅速掌握操作規(guī)程。虛擬儀器實(shí)際上是一個按照儀器需求組織的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。虛擬儀器的研究中涉及的基礎(chǔ)理論主要有計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號處理。目前在這一領(lǐng)域內(nèi)，使用較為廣泛的計(jì)算機(jī)語言是美國 NI 公司的 LabVIEW。虛擬儀器的起源可以追溯到 20 世紀(jì) 7