虚拟仪器概述

1、第1章 概述 1. 1 虚拟仪器概述虚拟仪器概述1.2 1.2 LabVIEWLabVIEW 概述概述1.3 1.3 LabVIEWLabVIEW 工作环境工作环境1.4 G 1.4 G 语言编程基础语言编程基础1.5 1.5 小结小结1.1 1.1 虚拟仪器概述虚拟仪器概述 1.1.1 什么是虚拟仪器 1.1.2 虚拟仪器的特点 1.1.3 虚拟仪器的基本功能 1.1.4 虚拟仪器的构成 1.1.5 虚拟仪器的发展方向 1.1 1.1 虚拟仪器概述虚拟仪器概述 1.1.1 什么是虚拟仪器 1.1.2 虚拟仪器的特点 1.1.3 虚拟仪器的基本功能 1.1.4 虚拟仪器的构成 1.1.5 虚拟

2、仪器的发展方向 什么是虚拟仪器 所谓虚拟仪器, 即是以计算机为基础 ,配以相应测试功能的硬件作为信号输入输出的接口, 完成信号的采集、测量与调理,从而完成各种测试功能的一种计算机化仪器系统。 模拟仪器-数字化仪器-智能仪器; 单台仪器-层叠式仪器系统阶段从80年代进入虚拟仪器系统时代虚拟仪器与传统仪器的比较 虚拟仪器( vi ) 软件使得开发与维护费用降至最低 技术更新周期短（12年） 关键是软件 用户自定义仪器功能 开放、灵活可与计算机同步发展 与网络及其它周边设备方便互联的面向应用的系统 传统仪器开发与维护开销高 技术更新周期长 关键是硬件 厂商定义仪器功能 封闭固定 功能单一、互联有限的

3、独立设备 虚拟仪器的基本功能 信号调理与采集功能 数据分析和处理功能 参数设置和结果表达 虚拟仪器的构成 v 通用仪器硬件平台(简称硬件平台)v 应用软件 两大部分构成 测控对象PC-DAQ板GPIB仪器串口仪器VXI模块PXI模块I/O接口设备计算机虚拟仪器的构成方式虚拟仪器的软件 1应用程序（包含两方面功能的程序） : 实现虚拟面板功能的软件程序 ； 定义测试功能的流程图软件程序。2I/O 接口仪器驱动程序：完成特定外部 硬件设备的扩展、驱动与通信。虚拟仪器软件开发平台 基于文本式编程语言开发工具 VC+,VB,C+Build,LabWindows/CVI， Delphi等。 基于图形化编

4、程语言开发工具 : LabVIEW（NI 公司） HP VEE （HP 公司） 虚拟仪器的发展方向 网络技术应用到虚拟仪器领域中是虚拟仪器发网络技术应用到虚拟仪器领域中是虚拟仪器发展的大趋势。展的大趋势。 网络化虚拟仪器特征：是将虚拟仪器、外部设网络化虚拟仪器特征：是将虚拟仪器、外部设备、被测试点以及数据库等资源纳入网络备、被测试点以及数据库等资源纳入网络, , 实实现资源共享现资源共享, , 共同完成测试任务。共同完成测试任务。 网络化虚拟仪器适合异地或远程控制、数据采网络化虚拟仪器适合异地或远程控制、数据采集、故障监测、报警集、故障监测、报警等。等。 1.2 1.2 LabVIEWLabV

5、IEW 概述概述 LabVIEW 软件的特点 LabVIEW的应用 LabVIEW 系统文件和目录 什么是LabVIEW ? LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench, 实验室虚拟仪器工程平台 ) 是美国 NI 公司推出的一种基于 G 语言 ( Graphics Language, 图形化编程语言 ) 的虚拟仪器软件开发工具。 LabVIEW 软件的特点 所见即所得所见即所得”的可视化技术建立人机界面。的可视化技术建立人机界面。 采用数据流编程模式，是能够同时运行多个程序的多任务系统。采用数据流编程模式，是能够同时

6、运行多个程序的多任务系统。 提供了丰富的提供了丰富的用于用于数据采集、分析、数据采集、分析、表达及数据存储的表达及数据存储的函数库。函数库。 提供如设置断点、单步运行提供如设置断点、单步运行, 高亮执行高亮执行等调试等调试工具工具, 使程序的调使程序的调试和开发更为便捷。试和开发更为便捷。 内置内置了了 PCIPCI、DAQDAQ、GPIBGPIB、PXIPXI、VXIVXI、RS-232 RS-232 和和 RS 485 RS 485 在内在内的各种仪器通信总线标准的所有功能函数的各种仪器通信总线标准的所有功能函数, , 支持数据采集卡和支持数据采集卡和GPIBGPIB、串口设备串口设备、V

7、XIVXI仪器仪器、PLCPLC、工业现场总线以及用户特殊工业现场总线以及用户特殊的硬件板卡。的硬件板卡。 具有强大的外部接口能力，可以实现具有强大的外部接口能力，可以实现 LabVIEW LabVIEW 与外部的应用软与外部的应用软件件( (如如Word,ExcelWord,Excel等等) )、C C语言语言、Windows API Windows API 、MATLABMATLAB等编程语等编程语言之间的通信。言之间的通信。 强大的强大的 Internet Internet 功能功能, , 内置了便于应用内置了便于应用TCP/IPTCP/IP、DDEDDE、Active Active X

8、 X 等软件标准的库函数等软件标准的库函数。支持常用网络协议。支持常用网络协议, , 方便网络、远程方便网络、远程测控仪器的开发测控仪器的开发。 支持多操作系统平台支持多操作系统平台可直接移植到其它平台上可直接移植到其它平台上 Lab VIEW的应用 应用于生产检测 应用于研究和分析 应用于过程控制和工业自动化 应用于机器监控1.3 1.3 LabVIEW LabVIEW 工作环境工作环境 1.3.1 前面板和框图窗口 1.3.2 LabVIEW的操作模板 1.3.3 数字子模板 1.3.4 布尔量子模板 LabVIEWLabVIEW 工作环境工作环境 LabVIEW 6.i启动画面 （演示）

9、前面板和框图窗口 主菜单栏简介 快捷工具栏简介 LabVIEW的操作模板工具模板（Tools Palette） 控制模板( Controls Palette ) 功能模板 ( Functions Palette ) 数字子模板功能数字控件属性设置的方法和步骤布尔量子模板 14 G 语言编程基础 1.4.1 什么是G? 1.4.2 VI 基本组成 1.4.3 数据流编程概念 1.4.4 编程特点 1.4.5 LabVIEW在线帮助 1.4 G 语言编程基础 什么是 G ?是一种带有各种函数库的编程语言 ;提供了专门用于数据采集和仪器控制的函数库与开发工具 使用 G 语言编制的程序称为虚拟仪器程序

10、（Virtual Instruments，简称VI ）。 G 与其它基于文本的编程语言的重要区别: G是图形化的编程语言VI 基本组成 *程序前面板：交互式的用户界面*框图程序：是程序源代码，用模块代替 普通函数。*图标/连接器（子VI）：可被高级VI调用 的VI程序前面板 程序前面板 (演示)组成：控制件（Controls）：类似与仪器的输入器件，为框图程序提供数据。显示件（Indicators）：类似于仪器的输出器件，显示通过框图程序采集或产生的数据。 前面板对象的数据类型： 包括：数字量、布尔量、字符串、数组、结构、显示曲线、三维图型、仪器路径、高级OLE等。框图程序 框图程序构成三要素

11、节点：是程序执行元素，类似于传统文本编程语言程序中的语句、操作符、函数或者子程序。 端子：是在框图程序和前面板之间或者在框图程序的节点之间进行数据传输的接口。连线：连线是输入和输出端子间的数据通道，代表程序执行过程中的数据流。类似于普通程序中的参数。图标/连接器 图标/连接器是子VI被其它VI调用的接口。图标是子VI在其它程序框图中被调用的节点表现形式；连接器则表示节点数据的输入/输出端点，就象一个函数调用的参数。连接器端口与前面板的控制或显示一一对应。 数据流编程概念 在G语言中程序的执行是依靠数据沿规定路径传递来控制的，这种数据传递称为数据流。（演示） 对一个节点而言，只有当它的所有输入端

12、口上的数据都成为有效数据时，它才能被执行。 当节点程序运行完毕后，它才把结果数据送给所有的输出端口，使之成为有效数据，并且数据很快从源送到目的端口。 编程特点 模块化方式设计模块化方式设计 层次化结构层次化结构 LabVIEW在线帮助 上下文相关帮助窗口上下文相关帮助窗口 目录和索引目录和索引 浏览电子手册浏览电子手册本章小结本章小结 1 1。LabVIEWLabVIEW 开发环境开发环境： 3 3个模板：工具模板、控制模板和功能模板个模板：工具模板、控制模板和功能模板 2 2个工作窗口：前面板开发窗口和流程图编辑窗口个工作窗口：前面板开发窗口和流程图编辑窗口 2 2。前面板主要构成对象：。前面板主要构成对象： 控制器：是用户