计算机辅助测试指导说明书

1、本课程系统地论述了计算机测试系统设计的各个重要环节。介绍构成计算机测试系统所需的计算机和测控总线技术，计算机和测试系统接口技术，模/数转换技术及应用中的注意事项；测试系统抗干扰的若干方法；介绍虚拟仪器、现场总线与测控网络技术；给出测试系统设计方法和几个典型的设计实例。为了使学生更好地理解和深刻地把握所学知识，结合目前主流计算机测试系统，设置实验项目有：实验一 可重构虚拟仪器实验；实验二 虚拟示波器综合实验。实验一可重构虚拟仪器实验 主要让学生了解虚拟仪器的概念和基于组件的装配及软件设计方法，掌握用drvi可重构虚拟仪器平台进行计算机测试系统设计的方法。实验二 虚拟示波器综合实验 主要了解并掌握

2、虚拟仪器的设计方法，具备初步的独立设计能力。初步掌握对图形化编程语言labview的编程、调试等基本技能。提高综合运用所学的知识独立解决问题和分析问题的能力。本实验指导书根据“测控技术与仪器”专业教学和选修课的特点出发，结合当前计算机测试系统的发展与实际使用情况分别开设验证和综合实验。实验内容除涵盖目前流行的计算机测试系统drvi、labiew测试平台编程和使用外，还包括计算机辅助测试课程的部分教学内容。使学生在巩固所学的基础上，还熟悉和掌握先进的测试系统原理、方法，更能适应实际生产需要。本指导书适合于测控技术与仪器专业本科学生。实验一 可重构虚拟仪器实验2实验二 虚拟示波器综合实验8实验一、

3、可重构虚拟仪器实验实验学时：2实验类型：（常规、综合、设计）实验要求：（必修、选修）一、 实验目的通过本实验让学生了解虚拟仪器的概念和基于组件的装配及软件设计方法，掌握用drvi可重构虚拟仪器平台进行计算机测试系统设计的方法。二、 实验内容1. 设计一个李沙育图形演示实验，显示两路正弦信号在不同相位差下的李沙育图形。2. 设计一个李沙育图形实验演示系统，显示两路正弦波信号在不同频率差的李沙育图形。3. 利用pc机资源完成色彩合成（t0标签）、灰度处理（t2标签）、边缘检测等项目（选作内容）。三、 实验原理、方法与基础知识1. drvi可重构虚拟仪器实验平台概述drvi 可重构虚拟仪器实验平台是

4、新型装配架构的虚拟仪器。其设计思想是按照pc机的装配生产模式，将计算机虚拟仪器测试系统分解成若干个具有独立功能的模块，然后根据测量任务，用软件底盘把若干独立功能模块装配起来，形成一个满足测量任务的独立测量系统，当测量对象或测量任务发生变化时可以通过重新组建各个功能模块，快速调整成另外一个测试系统。drvi的主体为一个带软件控制线和数据线的软主板，其上可插接软仪表盘、软信号发生器、软信号处理电路、软波形显示芯片组，并能与a/d卡、i/o等信号采集硬件进行组合与连接。直接在以软件总线为基础的面板上通过简单的可视化插拔软件芯片和连线，就可以完成对仪器功能的裁减、重组和定制，快速搭建一个按应用需求定制

5、的虚拟仪器测量系统。2. drvi可重构虚拟仪器实验平台软件主界面drvi通过在前面板上可视化插接虚拟仪器软件芯片来搭构虚拟仪器或测量实验。插接虚拟仪器软件的过程很简单，从软件芯片表中点击需要的软件芯片，将其添加到drvi前面板上，然后在新插入的软件芯片上压下鼠标不放，将其拖动到合适位置。插接在drvi前面板上的虚拟仪器软件芯片的屏幕位置是可以移动和调整的，点击快捷工具条中的“移动软件芯片位置”图标，然后在待移动的软件芯片上压下鼠标不放，就可以将其拖动到新位置，从而实现屏幕布局的调整（如图3示）。图3 drvi 的虚拟仪器3. drvi软件概念和芯片连线为实现虚拟仪器软件芯片间的数据交换， d

6、rvi中设置了一组软件总线，包括256条double图4、虚拟仪器芯片连线单变量数据线和32条double型数组型数据线，可传输有效值等单变量数据，也可传输波形、频谱等数组数据。虚拟仪器软件芯片可以通过这组透明的数据总线进行数据传输和命令交换，连线的方法是在软件芯片上点击右鼠标键，弹出该芯片的属性表，修改其中的连接数据线号就可以实现软件芯片间的连线（如图4示）。4. drvi常用软件芯片见文末附表一。5. pc机图象处理图4 色彩合成计算操作界面图5 色彩合成操作界面四、 实验组织运行要求本实验为软件编程与硬件介绍相结合的实践环节，采用集中讲授与个别辅导结合进行。集中讲述测试平台组成、原理、演

7、示软件使用情况；对使用中出现的问题进行个别辅导。五、 实验设备实验条件打印机；usb插口计算机用摄相头；drvi快速可重组虚拟仪器平台；计算机；六、 实验步骤1、运行drvi主程序，点击drvi快捷工具条上的联机注册图标，选择其中的“采集仪主卡检测（usb）”2、从芯片表中拖拉软件芯片到软件面板上，熟悉软件芯片的放置、移动、连线和删除操作；然后采用drvi上的软件芯片搭建一个李沙育图形实验演示系统；3、把摄相头连接至计算机usb端口，并打开“ccd摄相头彩色图像采集”项目；4、完成色彩合成（t0标签）、灰度处理（t2标签）、边缘检测等项目。七、 思考题1.结合计算机测试系统组成分析drvi可重

8、组虚拟仪器实验平台结构特点。八、 实验报告要求1. 实验预习 实验要求先预习drvi实验平台相关知识，了解drvi软件使用方法，初步编写实验程序流程。2. 实验记录 记录drvi硬件平台的组成部分与实现原理知识概貌、实验操作步骤和实验中的调试过程3. 实验报告a) 简述实验的目的和原理。b) 给出实验的运行界面过程和结果截图。c) 写出所设计演示实验的认识性结论。附表一 drvi常用软件芯片实验二 虚拟示波器综合实验实验学时：4实验类型：（常规、综合、设计）实验要求：（必修、选修）一、实验目的（1）了解并掌握虚拟仪器的设计方法，具备初步的独立设计能力。（2）初步掌握对图形化编程语言labvie

9、w的编程、调试等基本技能。（3）提高综合运用所学的知识独立分析和解决问题的能力。二、实验内容(1)利用实验所提供的仪器设备搭建硬件测试系统；(2)编写相应软件完成对一至二个工程信号的测试并初步做相应分析；三、实验原理、方法1.信号源信号的获取可采用以下方式中的任何一种。（1）从外部硬件获取信号在熟悉zcy-1传感器综合实验仪输出信号的基础上，选择适合的输出信号作为待测量信号，首先利用实验室提供的示波器观察输出信号，并使用zcy-1做适当调整。如果选择外部信号则还必须配置数据采集卡，具体方法如下：1) 运行ni device manager，在installed devices中选择ni-602

10、4e数据采集卡2) 在ni-6024e数据采集卡右侧选择setup，弹出ni-6024edevice setting对话框， 3) 在ni-6024e数据采集卡右侧选择test，弹出test panels窗口。在该窗口中可以通过实际信号测试数据采集卡的全部功能。（2）利用labview设计虚拟信号发生器虚拟信号发生器产生的信号频率通过软件延时的方法实现，即在相邻两个离散函数值之间进行加数循环。例如，当采样延时为1000(次)时，即在相邻两个离散函数值之间进行加数循环1000次，就有某个信号频率与之对应。虚拟信号发生器面板需设置以下主要控件：1) “图形显示”窗：用来显示图形。2) “幅度选择”

11、输入窗：用来选择模拟输出信号的幅值，范围为15 v。3) “波形选择”键：用来选择待输出的机内周期信号的波形。该开关掷于上方时由软件 自动生成正弦波，掷于中间时机内软件自动生成方波，掷于下方时机内软件自动生 成三角波。4) “延时选择”输入窗：延时范围为1500，改变此值，可改变模拟输出信号的频率。5) “sigpoints”输入窗：输入模拟输出信号一个周期内的离散点数。6) “波形发生”命令键：指令启动d/a转换，输出模拟电压信号。7) “停止”键：终止正在进行的d/a转换。8) “关闭仪器”键：具有关机功能。参考前面板（图1）：图1 虚拟信号发生器参考前面板2.学习掌握labview语言编

12、程方法见附录3.虚拟示波器设计以下是参考的示波器面板，允许学生根据实验实际情况自行设计，也可简化其部分功能。图2 虚拟示波器参考面板四、实验组织运行要求本实验为软件编程与硬件介绍相结合的实践环节，采用学生自行设计实验方案并加以实现的实验。实验可根据需要集中讲述测试平台组成、原理、采集卡使用情况；对使用中出现的问题进行个别辅导。五、实验设备实验条件打印机；zcy-1综合传感器实验仪；工业计算机；多功能数据采集卡；采集卡端子板、连接线等附件。六、实验步骤1.利用工业计算机、数据采集卡、传感器、信号调理器、端子板完成工业计算机测试系统的搭建。2.绘制虚拟示波器的功能框图，虚拟示波器主要由软件控制完成

13、信号的采集、处理和显示。系统软件总体上包括数据采集、波形显示、参数测量、频谱分析及波形存储和回放等五大模块。图3.虚拟示波器软件结构参考用图3. 分别编成完成各功能模块。1）数据采集模块：数据采集模块主要完成数据采集的控制，包括触发控制、通道选择控制、时基控制等。2）波形显示模块：通过显示通道的选择，可以任意显示某一通道或两通道输入信号的波形；3）参数测量模块：参数测量模块主要模拟示波器或电参数仪表的参数测量功能，完成对待测参数的测量并显示其测量结果。七、思考题1.说明labview控制面板和前面板的作用。2.基于虚拟仪表技术的数据采集系统有哪些组成部分和哪些特点。八、实验报告要求1. 实验预

14、习 实验要求先预习工业计算机和daq ni6024e采集卡相关知识，了解labview软件使用方法，初步编写实验程序流程。2. 实验记录 记录所搭建测试系统的组成部分与实现原理、实验操作步骤和实验中的调试过程。3. 实验报告a) 简述实验的目的和原理。b) 给出实验的运行界面过程、程序流程、结果截图。c) 写出所设计测试系统的认识性结论。附录在labview的用户界面上，应特别注意它提供的操作模板，包括工具（tools）模板、控制（controls）模板和函数（functions）模板。这些模板集中反映了该软件的功能与特征。下面我们来大致浏览一下。1. labview的操作模板工具模板（too

15、ls palette）该模板提供了各种用于创建、修改和调试vi程序的工具。如果该模板没有出现，则可以在windows菜单下选择show tools palette命令以显示该模板。当从模板内选择了任一种工具后，鼠标箭头就会变成该工具相应的形状。当从windows菜单下选择了show help window功能后，把工具模板内选定的任一种工具光标放在流程图程序的子程序（sub vi）或图标上，就会显示相应的帮助信息。下述工具中注意和的区别，用于编程时，用于运行程序时。是一个特有的工具，它并不是一个简单的画线工具，而是一个符合labview语言规定的对象连接工具。工具图标有如下几种：图标名称功能o

16、perate value（操作值）用于操作前面板的控制和显示。使用它向数字或字符串控制中键入值时，工具会变成标签工具position/size/select （选择）用于选择、移动或改变对象的大小。当它用于改变对象的连框大小时，会变成相应形状。edit text（编辑文本）用于输入标签文本或者创建自由标签。当创建自由标签时它会变成相应形状。connect wire（连线）用于在流程图程序上连接对象。如果联机帮助的窗口被打开时，把该工具放在任一条连线上，就会显示相应的数据类型。object shortcut menu（对象菜单）用鼠标左键可以弹出对象的弹出式菜单。scroll windows（窗

17、口漫游）使用该工具就可以不需要使用滚动条而在窗口中漫游。set/clear breakpoint（断点设置清除）使用该工具在vi的流程图对象上设置断点。probe data（数据探针）可在框图程序内的数据流线上设置探针。通过控针窗口来观察该数据流线上的数据变化状况。 get color（颜色提取）使用该工具来提取颜色用于编辑其他的对象。set color（颜色设置）用来给对象定义颜色。它也显示出对象的前景色和背景色。下面的两个模板是多层的，其中每一个子模板下还包括多个对象。控制模板（control palette）注意：只有打开前面板时才能调用该模板该模板用来给前面板设置各种所需的输出显示对象

18、和输入控制对象。每个图标代表一类子模板。如果控制模板不显示，可以用windows菜单的show controls palette功能打开它，也可以在前面板的空白处，点击鼠标右键，以弹出控制模板。控制模板如上图所示，它包括如下所示的一些子模板。子模板中包括的对象，我们在功能中用文字简要介绍。图标子模板名称功能numeric（数值量）数值的控制和显示。包含数字式、指针式显示表盘及各种输入框。boolean（布尔量）逻辑数值的控制和显示。包含各种布尔开关、按钮以及指示灯等。string & path（字符串和路径）字符串和路径的控制和显示。array & cluster（数组和簇）数

19、组和簇的控制和显示。list & table（列表和表格）列表和表格的控制和显示graph（图形显示）显示数据结果的趋势图和曲线图。ring & enum（环与枚举）环与枚举的控制和显示。i/o（输入/输出功能）输入/输出功能。于操作ole、activex等功能。refnum参考数10digilog controls（数字控制）数字控制11classic controls（经典控制）经典控制，指以前版本软件的面板图标。12activex用于activex等功能。13decorations（装饰）用于给前面板进行装饰的各种图形对象。14select a controls（控制选择

20、）调用存储在文件中的控制和显示的接口。15user controls（用户控制）用户自定义的控制和显示。功能模板(functions palette) 注：只有打开了流程图程序窗口，才能出现功能模板。功能模板是创建流程图程序的工具。该模板上的每一个顶层图标都表示一个子模板。若功能模板不出现，则可以用windows菜单下的show functions palette功能打开它，也可以在流程图程序窗口的空白处点击鼠标右键以弹出功能模板。功能模板如右图所示，其子模块如下所示。（个别不常用的子模块未包含）图标子模板名称功能structure（结构）包括程序控制结构命令，例如循环控制等，以及全局变量和局

21、部变量。numeric（数值运算）包括各种常用的数值运算，还包括数制转换、三角函数、对数、复数等运算，以及各种数值常数。boolean（布尔运算）包括各种逻辑运算符以及布尔常数。string（字符串运算）包含各种字符串操作函数、数值与字符串之间的转换函数，以及字符(串)常数等。array（数组）包括数组运算函数、数组转换函数，以及常数数组等。cluster（簇）包括簇的处理函数，以及群常数等。这里的群相当于c语言中的结构。comparison（比较）包括各种比较运算函数，如大于、小于、等于。time & dialog（时间和对话框）包括对话框窗口、时间和出错处理函数等。file i/o

22、（文件输入/输出）包括处理文件输入/输出的程序和函数。data acquisition（数据采集）包括数据采集硬件的驱动，以及信号调理所需的各种功能模块。waveform（波形）各种波形处理工具analyze（分析）信号发生、时域及频域分析功能模块及数学工具 。instrument i/o（仪器输入/输出）包括gpib(488、488.2)、串行、vxi仪器控制的程序和函数，以及visa的操作功能函数。motion & vision（运动与景像）mathematics（数学）包括统计、曲线拟合、公式框节点等功能模块，以及数值微分、积分等数值计算工具模块。communication（通讯

23、）包括tcp、dde、activex和ole等功能的处理模块。application control（应用控制）包括动态调用vi、标准可执行程序的功能函数。graphics & sound（图形与声音）包括3d、opengl、声音播放等功能模块。包括调用动态连接库和cin节点等功能的处理模块。tutorial（示教课程）包括labview示教程序。report generation（文档生成）advanced（高级功能）select a vi（选择子vi）user library（用户子vi库）2. 关于连线连线是程序设计中较为复杂的问题。流程图上的每一个对象都带有自己的连线端子，连线

24、将构成对象之间的数据通道。因为这不是几何意义上的连线，因此并非任意两个端子间都可连线，连线类似于普通程序中的变量。数据单向流动，从源端口向一个或多个目的端口流动。不同的线型代表不同的数据类型。下面是一些常用数据类型所对应的线型和颜色：类型颜色标量一维数组二维数组整形数兰色浮点数橙色逻辑量绿色字符串粉色文件路径青色当需要连接两个端点时，在第一个端点上点击连线工具（从工具模板栏调用），然后移动到另一个端点，再点击第二个端点。端点的先后次序不影响数据流动的方向。当把连线工具放在端点上时，该端点区域将会闪烁，表示连线将会接通该端点。当把连线工具从一个端口接到另一个端口时，不需要按住鼠标键。当需要连线转弯时，点击一次鼠标键，即可以正交垂直方向地弯曲连线，按空格键可以改变转角的方向。接线头是为了帮助正确连接端口的连线。当把连线工具放到端口上，接线头就会弹出。接线头还有一个黄色小标识框，显示该端口的名字。线型为波折号的连线表示坏线。出现坏线的原因有很多，例如：连接了两个控制对象；源端子和终点端子的数据类型不匹配（例如一个是数字型，而另一个是布尔型）。可以通过使用定位工具点击坏线再按下 <delete> 来删除它。选择 ed