LabVIEW软件是基于自动控制和数据采集的一门图形化编程语言

1、美国ni公司的labview软件是基于自动控制和数据采集的一门图形化编程语言。它 的图形表示，类似的工艺流程图，是为科学家和工程师提供一个肓观的编程环境。在过去的 20年，成熟的编程语言已经提供了一个通用的编程环境。labview中有儿个主要特点使得 它在口动化环境中成为一个不错的选择。其中包括简单的网络通信，通信协议交钥匙共同串 u （rs232, gpib接口等），用于过程控制和数据拟合，快速，方便的用户界而工具集建设 强大的执行情况，以及有效率的代码执行环境。我们将讨论该语言的优点，并提供一个示例 应用程序套件的书面内部是在整合和自动化控制平台使用。cytokinetics是一家牛物制药

2、公司集中力量发现了小分子药物的骨架。自创立以來，已经 开发出一刑基于技术基础设施來支持我们的药物发现所作出的努力。基础设施有能力提供每 年数以百万计的化合物在测试屮从生化指标到基于自动检测与影像学细胞表型读数的模拟 生物功能的数据在屏幕上显示。为处理这些数据的要求的分析和多样性的部署冇授权多匝综 合口动化系统。例如，我们有好几种平台，系统的生化筛选加工、口动显微镜的活细胞，和一个 自动化系统的复合存储和检索系统。每个内嵌的集成系统凭借其预期的用途都设计有一个机械手臂和包含一个最住的 plate-processing外围设备（如pipetting装置、板的读者，旋转木马）。为了创造最柔性、高性能

3、、 及经济的系统，我们已采取步骤进行了系统的内嵌处理。这使我们能够整合最介适的驶件和 软件方案无论他们是否从供应商或改造者,因此我们可以快速修改系统的检测需求的变化。 为了使平台最大地可视和可操作性，每10个自动化平台是山一个常见的、分布式应用套件， 也就是我们所说的ni虚拟仪器。这个应用程序在下而详细描述,使得我们的客户端用户在一 个普通的建模环境屮创建并管理他们自己的过程模型（也可以说是脚木），使用这些过程模型 与所需的任何自动化系统，使得装置简单和迅速设备重组。这个平台是由中央oracle数据库 支持的，可以运行或静态或动态计划的过程。交钥匙工程测量和控制功能labview最初是为科学家

4、和工程师设计的，现在能让多家供应商通过数据采集硕件接 口进入。一个广泛的vi库进行数据采集的软件。该语言包括了过程控制和数据分析产品丰富的功能 集，以及作为com, net和共享dll的支持。除了这些z外，它提供交钥匙解决方案的 通信协议包括的rs232, gpib接口，andtcp/ip的品种。控制回路，如允许在同步和定时 从各种硬件接口，如pci, usb数据采集，与pxi定时结构。数据匣和vi服务器一个拥有多个计算机集成控制系统的部署要求口动化控制仪器的应用通信耍在远程计 算机上用现冇的驱动程序驱动。labview支持分布式体系结构，该结构对可行的无缝的网 络进行通讯，通过如卜技术，如v

5、i服务器和dstp （数据传输协议）。dstp是一个应用层 协议类似于http的基于传输控制协议/ internet协议（tcp/ip协议）。数据匣允许拥有基 本阅读和酋写功能的远程计算机z间进行简单的数据传输。虽然它们是存在当地计算机上 的，但是通过vi服务器技术、函数调用就可以获得远程计算机上的vis数据。数据匣和vi 服务配合一起使用就可以设置访问权限。广泛的工具ni公司和许多第三方供应商提供各式各样的labview工具，先进的数据采集、数据分 析、系统控制（pid模糊逻辑、系统设计、imaq图像分析），数据库连接等等。这些工具能提 供先进的功能，可以很容易地合在一起应用。用户也可以建立

6、和部署的工具库。内置的控制 结构，如mathscript允许嵌入matlab（mathworks,natick, ma）脚本代码到labview中进行复 杂的数学分析。labview述提供基于文本的代码嵌入框图的功能。ni公司还为labview 提供了个人数字助理（pda）模块扩展，对远程监控和控制fl的的pdas进一步的开发和部署 提供了可能。labview还提供了实时模块和在现场可编程门阵列模块，在一个分布式的范 围里开发可独立运行的确定性应用程序，或卜载到一个专门的目标上进行。简单的用户执行界而除了常见的界面控制，例如文本框，菜单栏,挑选盒,labview还提供了一套丰富的用户控制界 面

7、（开关、leds、仪表、数组的控制等），它们是相关的实验室设备。这些起源于labviews 实验室的接口和在界血开发上的帮助，让科学家系统的状态有了一个清晰的了解。labview 支持ui概念，包括subpanels （类似于多个文件接口）、溅射条和xcontrols（类似于ocx控件）。多线程程序设计环境labview内在的平行设计环境在控制实验设备是极端冇用的。函数功能可以冇多个连续的 环路，其中一个能快速获取数据，而另外一个却以相对比较慢的速度获取数据。在其他语言 中实施这样一个范式需要触发一个独立的功能，同步管理每一个进程和逻辑。和対于另一个 阶段1佃言，通过有限的时间循坏、多个独立而

8、循坏就对以轻易的获得同步过程所需的时期。 labview可以调用多个和同功能的实例来维护自己的数据的空间。例如，许多悄况下我们 可以拖着子vi框图上的数字，他们都平行的运行，互不干扰。同步或执行控制流程的dataflow 内环境,labview还提供如下功能，如队列、信号和通知功能。什么是adc? 混合信号设备 模拟信号输出 数字信号输出 也可以被认为是分配器 输出：输入时参考电压的儿分儿？ 输;i" xgxain/vref n二输出的位数g二增益系数（通常置t，）ain二模拟输入电压 vref （iref）=参考电压由于模拟数字变换器（a/d转换器或adc）冇模拟和数字功能，因此它

9、是一种混合信号的 装置。我们小的许多人认为adc是神秘的装置。然而，它被认为是非常简单的工具,它是一 种装置，提供了一个输出数字代表输入电压或电流的水平。注意我说的是电压或电流。大多 数a/d转换器也将输入电压的一个数字的话，但真正意义上的adc包括一个输入电流的可 能性。adc有一个模拟参考电压或电流，模拟输入相比。这个数字输出最告诉我们参考电压 或电流与输入电压或电流的关系。所以,基本上可以说模数转换器是一个分配器。这里给岀 了输入/输出的的转换功能表示公式。如果你之前看过这个公式，你可能不会看到“ g ”术语（増 益因了）。这是因为我们通常认为这是统一的。然而，国家半导体用其他增益因了法

10、介绍了 ad转换器，所以很重要的一点就是要了解这种因素是存在的。对于一个3位的adc,有8种可能的输出在这个例子中，如果你的输入电压时5.5伏，参考电压时8伏的话，那么输出就是101 位数越多，分辨率越高参考电压比较低的话，但是会减少多余的噪声这是一个3位a/d转换器的例子。因为它有3位，有23 = 8是可能的输出的代码。每个 输出的代码z间的区别是vref/23o假设这个输出响应没有错误，每次当你增加输入电压1 伏特，输出的代码将增加一位。这意味着,在这个例了中，那个最低位（lsb）代表1伏特,这是该转换器可以解决最小增加电 压,。基于此种理由，我们可以说，该决议的转换器是1.0v因为我们可

11、以解决小到一伏特的电 压。楮度也可以用位來表示。注意:如果你把参考电压减少到0.8v,就代表loomv lsb,允许 你更准确地衡量一个小范围的电压（0到0.8v）o这是一种我们为获得更高的精度和分辨率而 不用买一个更贵的转换器的常用的方法。a/d转换器的精度是它输出位数的数字（在这个 例子中是3位）。 分辨率也可以lsb（最低位）或计数（在这个例了是1伏）来表示。因为1lsb等于参考电压除于”，理所当然,较好的准确性（低错误）是可以实现的，如果 我们做到了其中一件或两件事悄:（1）使用高分辨率的转换器2）使用较小的参考电压。这个问 题与高分辨率（比特）的费用。同时,较小的lsb手段很难找到一

12、个非常小的信号也变得迷失 在噪声环境下，对液力变矩器性能降低信噪比。这个问题是降低参考电压损失的输入信号动 态范围。再次，我们也会失去一个小信号的噪声，造成snr性能的损失。用一个简单的3位a/d转换器作为例子，输入0将会产生000的输出。当输入电压向 vref/8增加的话，错误率也会上升，因为输入不再是零，但是输出仍然是冬，因为输入的电压 范围是用单-输出的代码來表示的。当输入达到vref/8时，输出将会从000变成001,输 出会精确的将输入电压及课差降低到零。当输入电压的增加超过vref/8是，错谋率将会 继续增加，只冇当输入电压增加到vref/4时，错误会再降为零的。如图所示，这个过程

13、一 直持续到整个输入范围，错误也是吋吋可见的。我们这里的最大的错误就是1 lsbo这0 -1lsb变化范围是众所周知的“不确定性”， 因为那里是量了化的模拟输入值，将会造成任何代码，我们是不确定的倒底是什么造成的输 入电压给定的代码。最人的量化不确定性也被称为“量化误差”。这个错谋结果是adc所 不能避免的。那是只会解决了 adc值输入。2 离散值每个输出的代码输入值的代表一个范 围。这个范围的数值是量了化的，这也是我们指定的彖征。所以，对于一个8伏特的电压参考（用一个统一的增益系数），一个3-bit转换器解决vref 输入/8 = 8v/x= 1伏特的步骤。罐化谋差是一个循环的错込 但是（）

14、-1 lsb的量化错课是不 等于1/2的lsb,所以我们引入抵销入式a/d转换器来迫使一个误差范围内的为1/2的lsbo如果我们增加了 1/2的lsb输入，那么输出将会改变1/2的lsbo输出变化的是在1/2 的lsb的输入情况卜从000变到001,而不是1在lsb输入f的改变,lsb和后续点或代码 改变他们将下而的lsb变动。零输入电压时，像前面一样输出的代码是零（000）o随着输入电压的向1 /2lsb水平增加， 因为输入错谋不再是零,但输出代码还是零。当输入瀚出到lsb代码变更为000到001。当 输入超过1/2lsb时，输岀代码将会从000变到001。输入还没有达到1lsb,但是只要到

15、了 1/2lsb时，所以错误率也是1/2lsb。当输入超过1/2lsb时，错谋就变得不那么的重要了，肯到输入达到1 lsb时，错谋才变为 零。当输入超出1lsb时，知道输入超过1/2lsb时才产生误差，此时输出增加了一个代码， 误差并再次变得很小。误差的形成是存在整个过程中的。注意每个代码转换点下降1/2 lsb相比不偏置的前一页，所以笫一个转换点（从000到001） 是在+1/2lsb处，最后的代码转换（从110到111）是在11/2 vreflsbo a/d输出不能“旋 转”变化范围,也不会在范围得到更多的吋钟周期吋引起全部变化。典型的数字电路因为数字电线而产生很多的噪声。如果电源川于模拟

16、或混合信号装置 是相同的动力之源，这噪声就会通过引脚进入模拟或混合信号装置屮。在某种程度上，模拟和 数模混合组件具有良好的供电抑制，这并不会影响到模拟或数模混合组件。然而，供电抑制率(psrr),会随着频率的增加而受到抑制。另外,psrr所表达的数据表上的差 异是单一的参数(如偏置电压)和两个不同的稳定供应电圧。这表示，没有关于如何在供应高频 噪声來源的组件受到影响。対供电的噪声抑制都不能作为一个良好的直流。psrr,如上血 描述的一样，会随看频率的增加而变得更糟糕。在模数转换输岀加入一系列电阻将降低当前可用的充放电负载电容，降低因模数转换不 灵敏是产生的噪声。它仍然是重要的减小负载电容的办法

17、，所以rc杆是远远不够阻止数据 集的“眼球”结束沟通和损失的信号完整性。这个一系列的输出电阻和内置系列z后形成的吋间常数显示输出变慢了。同样，吋间常数随 着输出数据率增加降低了输出的范围。由于输出的范围变窄了，所以很难评价输岀的数据。当时间常数变长或输出数据速率变得更 快，我们可以发现信号甚至不能越过逻辑阈值和没有数据捕获。注意这个时间常数。在很高的频率下,它用一系列的adc输出电阻是不实际的。不过在这样的情况，这绝对需要 驷动电路非常接近adc输出数据的装置，用很低的输入电容的接收装置。儿乎总是需要一些信号來调理激励源和模数转换，使一些机会注入系统噪声信号失真和 创造噪声抑制。放大器噪声是明

18、显的噪声,但是很难找到放大器噪声和变形性能不会降低系 统的噪声性能。下而是可能的和高分辨率(12bit或更高版木)的模数转换器。在你的信号调理电路中要要谨慎选择放大器和缓冲器。我们通常认为电阻是噪声的设备, 但是选择电阻价值低至实际可保持水平上，系统性能不受损害。记住，高频电容耦合元件和能 量在一些不必要的地区会是个大问题，所以要注意印制电路板(pcb)的布局。这部分必须保持为线性信号路径。电阻器适合包装数h最小化的零件或插入和陆好的的 装置匹配。然而，在单个电阻间有很人的电容，可能产生我们不需要的较高的频率。这些成分使装置运作得很好，但有时数字电路的模拟电路中存在的问题。在放人器的输 入或反馈区域进行电阻匹配可能会引发一系列变化特点和高频振荡。有时一个高频振荡显示 为一个特区抵销。常见的设计错课没有充分认识到噪声抑制忽视供电抑制率没有电源去耦噪声发生源过高的时钟振荡时倂线作为痕迹调理线路不足参考电压不足支路去耦不充分模数装换输出容量大过高过快的输入