精品虚拟仪器测试技术

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1、0adf1260d1185a5f80ce54f4623822c8 pdf 屈有安 1 目录 单元 1 配置虚拟仪器软件与硬件 3 1 1 演示虚拟示波器和电压表 3 1 2 什么是虚拟仪器 4 1 3 配置虚拟仪器的硬件平台 5 单元 2 创建和编辑 调试 VI 9 2 1 LABVIEW 的基本开发平台 9 2 4 创建一个简单的 VI 程序 15 2 5VI 编辑和调试技术 16 2 6创建子 VI 20 2 7调用子 VI 25 单元 3 结构控制程序设计 27 3 1 While loop 结构与 chart 图表 27 3 1 1While loop 结构 27 3 1 2 波形图指

2、示器 28 3 2 移位寄存器 Shift Register 33 3 3 For loop 37 3 4 分支 Case 结构 39 3 4 顺序结构 Sequence Structure 44 3 5 公式节点 Formula Node 47 单元 4 数组 array 和图形 graphs 程序设计 50 4 1 数组 array 50 4 1 1 创建数组及自动索引数组 50 4 1 2 数组函数 56 4 2 簇 cluster 60 4 2 1 创建簇控制和显示簇 60 4 2 2 使用簇与子 VI 传递数据 61 4 2 3 按名称捆绑与分解簇 62 4 2 4 数组和簇的互换

3、63 4 2 5error in 簇 和 error out 簇 63 4 2 6 波形图 Waveform 63 4 3 图形 64 4 3 1Graph 控件 65 4 3 2 Chart 独有控件 65 4 3 3XY 图形控件 XY Graph 67 4 3 4 强度图形控件 Intensity Graph 68 4 3 5 数字波形图控件 Digital Waveform Graph 68 单元 5 字符串和文件程序设计 70 5 1 字符串 70 5 2 文件的输入 输出 I O 72 5 2 15 2 1 文件文件 I OI O 函数函数 72 5 2 5 2 将数据写入电子表格

4、文件将数据写入电子表格文件 73 单元 6 数据采集 Data Acquisition 80 6 1 基于了 LABVIEW 的数据采集卡系统总体结构 80 0adf1260d1185a5f80ce54f4623822c8 pdf 屈有安 2 6 2 数据采集设备的设置与测试 81 6 3 采集模拟信号 85 6 3 16 3 1 A DA D 转换转换 86 6 3 26 3 2 模拟输入参数说明模拟输入参数说明 87 6 3 46 3 4 在在 DAQmxDAQmx 中创建应用程序中创建应用程序 88 虚拟测试技术 实验习题集 98 Excercise1 INTRODUCTION TO L

5、ABVIEW 98 Excercise2 CREATE A SIMPLE LABVIEW VI 99 Excercise3 Create a sub vi 100 Exercise 4 LOOP AND CHARTS 101 Exercise 5 ARRAY AND INDICATORS 104 Exercise 6 CASE AND SEQUENCE STRUCTURE 108 0adf1260d1185a5f80ce54f4623822c8 pdf 屈有安 3 单元单元 1 配置虚拟仪器软件与硬件配置虚拟仪器软件与硬件 1 11 1 演示虚拟示波器和电压表演示虚拟示波器和电压表 虚拟仪器

6、virtual instrument 是基于计算机的仪器 或者说虚拟仪器技术就是用计算 机来做测量的技术 那么计算机能做测量吗 下面先看一个两个演示例子 例 1 虚拟示波器 图 1 1 虚拟示波器前面板 例 2 虚拟数字电压表 0adf1260d1185a5f80ce54f4623822c8 pdf 屈有安 4 图 1 2 虚拟数字电压表前面板 上述例子说明 用计算机来做测量是可行的 1 21 2 什么是虚拟仪器什么是虚拟仪器 虚拟仪器 virtual instrumention 是基于计算机的仪器 计算机和仪器的密切结合是目 前仪器发展的一个重要方向 粗略地说这种结合有两种方式 一种是将计算

7、机装 入仪器 其典型的例子就是所谓智能化的仪器 随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小 这类仪器功能也越来越强大 目前已经出现含嵌入式系统的仪器 另一种方式是将仪器装 入计算机 以通用的计算机硬件及操作系统为依托 实现各种仪器功能 虚拟仪器主要是 指这种方式 下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案 实际上 所有测试仪器可概括为三大功能模块组成 数据采集 数据测试和分析 结 果输出与显示 其中数据分析和结果输出完全可由基于计算机的软件系统来完成 因此只 要另外提供一定的数据采集硬件 就可构成基于计算机组成的测量测试仪器 虚拟仪器的主要特点有 1 尽可能采用了通用的硬件 各种仪器的差异主要是软件

8、 2 可充分发挥计算机的能力 有强大的数据处理功能 可以创造出功能更强的仪器 3 用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器 0adf1260d1185a5f80ce54f4623822c8 pdf 屈有安 5 注意 这里所指的虚拟仪器和 EDA 仿真软件中的虚拟仪器概念完全不同 它可以完全 替代传统台式测量测试仪器实现对真实信号的测量 而 EDA 仿真软件中的虚拟仪器是纯软 件的 仿真的 不能测量真实的信号 1 31 3 配置虚拟仪器的硬件平台配置虚拟仪器的硬件平台 虚拟仪器由通用仪器的硬件平台和应用软件两部分组成 一 硬件平台 虚拟仪器的硬件平台包括计算机和 I O 接口设备两部分 计算机是

9、硬件平台的核心 I O 接口设备主要完成待测输入信号的采集 放大 和 A D 转换等 根据 I O 接口设备的不同 总线形式 虚拟仪器主要分为以下六种类型 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 1 PC DAQ 插卡式虚拟仪器 它是以数据采集卡 信号条理电路以及计算机为硬件平台组成的插卡式虚拟仪器系统 这种系统采用 PCI 计算机总线 只要将数据采集卡插入计算机主板的空槽中即可以使用 插卡式虚拟仪器的组成原理框图 0adf1260d1185a5f80ce54f4623822c8 pdf 屈有安 6 NI 公司的 M 系列数据

10、采集卡 2 GPIB 仪器 它是以 GPIB 标准仪器总线与计算机为硬件平台组成的仪器测试系统 GPIB 仪器组成 3 串口仪器 串口仪器是以 serial 标准总线与计算机为平台组成的仪器测试系统 4 VXI 模块 它是以 VXI 标准总线仪器模块与计算机硬件为平台组成的仪器测试系统 VXI 虚拟仪器 0adf1260d1185a5f80ce54f4623822c8 pdf 屈有安 7 5 PXI 模块 它是以 PXI 标准总线仪器模块与计算机为硬件平台组成的仪器测试系统 PXI 虚拟仪器 6 USB 模块 它是以 USB 标准总线仪器模块与计算机为硬件平台组成的仪器测试系统 NI USB

11、数据采集卡构成的虚拟仪器 1 1 4 配置虚拟仪器软件 配置虚拟仪器软件 虚拟仪器可使用相同的硬件系统 通过不同的软件就可以实现功能完全不同的各种测 量测试仪器 软件系统是虚拟仪器的核心 软件可以定义为各种仪器 因此可以说 软件 即仪器 虚拟仪器的应用软件包含应用程序和 I O 接口驱动程序两部分构成 1 I O 接口设备驱动程序 完成特定外部硬件设备的扩展 驱动以及计算机的通信 一般 I O 接口驱动程由提供 I O 设备的厂家提供 2 应用程序 在硬件平台具备以后 完成测试功能主要取决于应用程序 EXE 文件 0adf1260d1185a5f80ce54f4623822c8 pdf 屈有安

12、 8 3 开发工具 开发虚拟仪器必须有合适的软件工具 目前虚拟仪器软件开发工具主要有如下几类 文本式编程语言 如 visual C visual Basic labview windows CVI 等 图形化编辑语言 如 labview NI 公司 VEE HP 公司 等 这些软件开发工具为 用户设计虚拟仪器应用软件提供了良好的开发环境 4 LabVIEW 概述 LabVIEW Laboratory Virtual instrument Engineering 是一种图形化的编程语言 它广泛地被工业界 学术界和研究实验室所接受 视为一个标准的数据采集和仪器控制软 件 LabVIEW 集成了与满

13、足 GPIB VXI RS 232 和 RS 485 协议的硬件及数据采集卡通讯的 全部功能 它还内置了便于应用 TCP IP ActiveX 等软件标准的库函数 这是一个功能强 大且灵活的软件 利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器 其图形化的界面使得编程及使 用过程都生动有趣 图形化的程序语言 又称为 语言 使用这种语言编程时 基本上不写程序代码 取而代之的是流程图或框图 它尽可能利用了技术人员 科学家 工程师所熟悉的术语 图标和概念 因此 LabVIEW 是一个面向最终用户的工具 它可以增强你构建自己的科学 和工程系统的能力 提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径 使用它进行原理研 究

14、设计 测试并实现仪器系统时 可以大大提高工作效率 利用 LabVIEW 可产生独立运行的可执行文件 它是一个真正的 位编译器 像许 多重要的软件一样 LabVIEW 提供了 Windows UNIX Linux Macintosh 的多种版本 0adf1260d1185a5f80ce54f4623822c8 pdf 屈有安 9 单元单元 2 创建和编辑 调试创建和编辑 调试 VI 知识点 Labview 的前面板和流程图设计 Labview 的操作模板和主菜单 创建两个 VI 程序 LABVIEW 的程序调式技术 创建子程序 本章概述 本章主要介绍 LABVIEW 的前面板窗口和流程图窗口 工

15、具模板 控制模板和函数模板 通 过具体程序设计示例的来说明 LABVIEW 编程的一般步骤和程序调试技术 最后将介绍子 程序的概念以创建子程序的详细过程 2 1 LABVIEW 的基本开发平台的基本开发平台 LabVIEW 程序 简称 VI 包括前面板 front panel 流程图两个窗口 前面板前面板 前面板是图形用户界面 也就是 VI 的虚拟仪器面板 这一界面上有用户输入和显示输 出两类对象 具体表现有开关 旋钮 图形以及其他控制 control 和显示对象 indicator 图 2 1 所示是一个随机信号发生和显示的简单 VI 是它的前面板 上面有一个显示对象 以曲线的方式显示了所产

16、生的一系列随机数 还有一个控制对象 开关 可以启动和停 止工作 显然 并非简单地画两个控件就可以运行 在前面板后还有一个与之配套的流程 图 控制对象 输 入 显示对象 输出 图 2 随机信号发生器的前面板板 0adf1260d1185a5f80ce54f4623822c8 pdf 屈有安 10 流程图流程图 流程图提供 VI 的图形化源程序 在流程图中对 VI 编程 以控制和操纵定义在前面板 上的输入和输出功能 流程图中包括前面板上的控件的连线端子 还有一些前面板上没有 但编程必须有的东西 例如函数 结构和连线等 图 是与图 对应的流程图 我们可以看到流程图中包括了前面板上的开关和随机数显示器的连线端子 还有一个随机 数发生器的函数及程序的循环结构 随机数发生器通过连线将产生的随机信号送到显示控 件 为了使它持续工作下去 设置了一个 While Loop 循环 由开关控制这一循环的结束 如果将 VI 与标准仪器相比较 那么前面板上的东西就是仪器面板上的东西 而流程图 上的东西相当于仪器箱内的东西 在许多情况下 使用 VI 可以仿真标准仪器 不仅在屏幕 上出现一个惟妙惟肖的标准仪器面板