虛擬儀器Labview基本用法

虛擬儀器技術(shù)及應(yīng)用自動(dòng)化學(xué)院吳卓葵仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院1（5）虛擬儀器的結(jié)構(gòu)2虛擬儀器由哪兩部分組成？虛擬儀器由硬件和軟件兩部分組成，其中硬件是基礎(chǔ)，軟件是核心。3數(shù)據(jù)分析與處理電量（物理量）A/D轉(zhuǎn)換測(cè)量數(shù)據(jù)（數(shù)字量）儀器面板虛擬儀器的內(nèi)部功能，可劃分為信號(hào)采集與控制、數(shù)據(jù)分析與處理、結(jié)果表示與輸出三大功能模塊。信號(hào)采集與控制主要由虛擬儀器的通用硬件平臺(tái)，并配合儀器驅(qū)動(dòng)程序共同完成，而數(shù)據(jù)分析與處理、結(jié)果表達(dá)與輸出則主要由用戶應(yīng)用軟件完成。虛擬儀器的軟硬件是怎么配合的？4虛擬儀器的硬件由哪兩部分組成？硬件包括測(cè)量硬件和普通計(jì)算機(jī)。5測(cè)量硬件與普通計(jì)算機(jī)如何連接？測(cè)量硬件接口和線纜普通計(jì)算機(jī)6有哪些接口類型？能否說出常見的幾種？測(cè)量硬件接口和線纜普通計(jì)算機(jī)7有哪些接口類型？能否說出常見的幾種？測(cè)量硬件接口和線纜普通計(jì)算機(jī)（1）串口RS-232/4858有哪些接口類型？能否說出常見的幾種？測(cè)量硬件接口和線纜普通計(jì)算機(jī)（2）USBUSB接口9USB接口（2）USB①全稱是UniversalSerialBus，即通用串行總線。②具有支持熱插拔、傳輸速率高等優(yōu)點(diǎn)，是目前外部設(shè)備的主流接口方式。③廣泛應(yīng)用于U盤、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、打印機(jī)、掃描儀、攝像頭等。10USB接口什么是USB1.1、USB2.0和USB3.0?USB1.1、USB2.0和USB3.0都是USB的接口規(guī)范，其差異主要表現(xiàn)在速度上。①USB1.1最高傳輸速率只有1.5MB/s，USB2.0最高傳輸速率可達(dá)60MB/s。②USB1.1已接近淘汰，USB2.0向下兼容USB1.1。11有哪些接口類型？能否說出常見的幾種？測(cè)量硬件接口和線纜普通計(jì)算機(jī)（3）PCI個(gè)人電腦接口（PersonalComputerInterface）PCI12有哪些接口類型？能否說出常見的幾種？測(cè)量硬件接口和線纜普通計(jì)算機(jī)（4）GPIB可編程的通用接口總線GPIB(GeneralPurposeInterfaceBus)，也稱此總線為IEEE488。缺點(diǎn)為總線的傳輸速度不夠高（最大為1MB/s)。GPIB13有哪些接口類型？能否說出常見的幾種？測(cè)量硬件接口和線纜普通計(jì)算機(jī)（5）VXIVXIVXI(VME

buseXtensionsforInstrumentation)VXI：40MB/s，1987年提出。14有哪些接口類型？能否說出常見的幾種？測(cè)量硬件接口和線纜普通計(jì)算機(jī)（5）PXIPXI（PCIeXtensionforInstrumentation)

PXI：132-264MB/s，1997年提出。PXI15（1）基于PC總線的虛擬儀器內(nèi)置PC總線（如PCI）的通用數(shù)據(jù)采集卡（DAQ，DataAcquisition）。（2）基于GPIB通用接口總線的虛擬儀器①國際標(biāo)準(zhǔn)（IEEE488.1和IEEE488.2），技術(shù)成熟；②但其數(shù)據(jù)傳輸速度一般低于500Kb/s，對(duì)測(cè)試速度要求很高的場(chǎng)合不太適用。16（3）基于VXl總線的虛擬儀器①具有模塊化、系列化、通用化、“即插即用”及VXI儀器的互換性和互操作性。②但價(jià)格相對(duì)較高，適合于高端的測(cè)試領(lǐng)域。（4）基于PXI總線的虛擬儀器①兼容PCI總線產(chǎn)品。②集CompactPCI的高性能和VXI可靠性，性價(jià)比最好。171819計(jì)算機(jī)與測(cè)量硬件連接后是怎樣控制測(cè)量硬件的？通過硬件驅(qū)動(dòng)程序控制測(cè)量硬件。20數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示程序是怎樣設(shè)計(jì)出來的？數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示程序通過編程軟件設(shè)計(jì)。212223如果有測(cè)量硬件，按怎樣的步驟設(shè)計(jì)虛擬儀器系統(tǒng)?①儀器驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)或安裝②應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)。24虛擬儀器硬件的驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)或安裝？①測(cè)量硬件一般由硬件廠商提供，不用設(shè)計(jì)，安裝即可。②自己設(shè)計(jì)的硬件，采取串口或USB接口等，應(yīng)用軟件編程環(huán)境一般提供有接口函數(shù)。2526串口26串口操作函數(shù)2728串口操作29虛擬儀器的用戶軟件的設(shè)計(jì)包含哪兩部分？包含用戶界面設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)兩部分。303132有哪些編程軟件可以進(jìn)行虛擬儀器的用戶軟件設(shè)計(jì)？33（1）通用的可視化軟件編程環(huán)境①M(fèi)icrosoft公司的VisualC++、VisualBasic、VisualC#等。②Inprise公司的Delphi和C++Builder等。34（2）專用于虛擬儀器開發(fā)的軟件編程環(huán)境①圖形化編程（G語言）環(huán)境：AgilentVEE、NILabVIEW；②文本編程環(huán)境：NILabWindows/CVI。③其中，LabVIEW是目前最流行、應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強(qiáng)的圖形化軟件。④非常適于儀器、測(cè)量與控制領(lǐng)域的虛擬儀器軟件開發(fā)。35⑤NI公司還推出了用于數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)測(cè)試、工業(yè)控制與自動(dòng)化等領(lǐng)域的多種設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件和應(yīng)用軟件，如：1）LabVIEW的實(shí)時(shí)應(yīng)用版本LabVIEWRT；2）工業(yè)自動(dòng)化軟件BridgeVIEW；3）工業(yè)組態(tài)軟件Lookout；4）基于Excel的測(cè)量與自動(dòng)化軟件Measure；5）即時(shí)可用的虛擬儀器平臺(tái)VirtualBench；6）生理數(shù)據(jù)采集與分析軟件Biobench；7）測(cè)試執(zhí)行與管理軟件TestStand；8）還包括NI-488.2、NI-VISA、NI-VXI、NI-DAQ、NI-IMAQ、NI-CAN、NI-FBUS等設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件；9）以及各種LabVIEW和LabWindows/CVI的增值軟件工具包。36（6）虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用371.5虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用1.應(yīng)用廣泛①從軍事到民用；②特別是儀器、測(cè)量與控制、自動(dòng)化等領(lǐng)域。SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)382.虛擬儀器應(yīng)用案例①虛擬儀器在通用儀器綜合校準(zhǔn)系統(tǒng)中的應(yīng)用，海軍航空工程學(xué)院。②基于PXI總線儀器的導(dǎo)彈自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，軍械工程學(xué)院。③總線電子裝備故障診斷系統(tǒng)，海軍工程大學(xué)。④基于虛擬儀器的無線電引信動(dòng)態(tài)性能測(cè)試系統(tǒng)，軍械工程學(xué)院。⑤虛擬儀器在航空測(cè)試中的應(yīng)用，海軍航空工程學(xué)院。⑥虛擬儀器在標(biāo)準(zhǔn)電阻檢定中的應(yīng)用，上海市計(jì)量測(cè)試研究院。⑦基于PXI總線的多通道瞬態(tài)測(cè)試記錄系統(tǒng)，西北工業(yè)大學(xué)。⑧在虛擬儀器平臺(tái)上構(gòu)建便攜式車輛綜合測(cè)試系統(tǒng)，太原機(jī)械學(xué)院。⑨基于虛擬儀器的無紙記錄儀，馬鋼股份公司。⑩虛擬儀器在醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用，廣州南方醫(yī)院。39（7）總結(jié)40412虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院422.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹2虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)432虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)數(shù)據(jù)分析與處理模擬量（電量）A/D轉(zhuǎn)換測(cè)量數(shù)據(jù)（數(shù)字量）儀器面板442.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹文本式編程語言有C、VisualC++、VisualBasic、Delphi和C++Builder和NI

Labwindows/CVI等。圖形化編程語言有NI公司的LabVIEW和Agilent公司的AgilentVEE等。452.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹（一）LabWindows/CVICVI：

CforVirtualIntrument用于虛擬儀器的C語言46LabWindows/CVI的特點(diǎn)（1）面向儀器的交互式C語言開發(fā)平臺(tái)，將功能強(qiáng)大、使用靈活的C語言平臺(tái)與用于數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)分析和顯示的測(cè)控專業(yè)工具有機(jī)地結(jié)合起來。（2）為熟悉C語言的開發(fā)人員提供了一個(gè)理想的虛擬儀器軟件開發(fā)環(huán)境。472.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹（二）AgilentVEEAgilentVEE:

AgilentVisualEngineeringEnvironment安捷倫可視化工程環(huán)境482.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹①圖形化的編程提供顯示和控制模塊，如按鈕、圖表、溫度指示器等。492.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹②強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析與處理數(shù)理統(tǒng)計(jì)、類型比較、矩陣運(yùn)算、微積分、信號(hào)分析與處理、數(shù)字濾波器等。數(shù)據(jù)分析與處理模擬量（電量）A/D轉(zhuǎn)換測(cè)量數(shù)據(jù)（數(shù)字量）儀器面板502.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹③豐富的儀器驅(qū)動(dòng)程序512.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹④內(nèi)置的程序編譯器交互式編譯器技術(shù)⑤靈活的程序調(diào)試手段可設(shè)斷點(diǎn)、單步、分步。⑥支持多種系統(tǒng)平臺(tái)⑦網(wǎng)絡(luò)功能522.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹（三）LabVIEWLabVIEW:

LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái)（1）LabVIEW是NI公司于1986年推出的一種高效的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境。532.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹（2）LabVIEW是一種圖形化編程語言（G語言），技術(shù)人員不用掌握太多的計(jì)算機(jī)編程知識(shí)，只需通過定義和連接代表各種功能模塊的圖標(biāo)，就能方便快速地建立起通常只有編程技巧高超的程序員才能編制出的應(yīng)用程序。542.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹（3）LabVIEW的特點(diǎn)：①圖形化的儀器編程環(huán)境提供測(cè)量和控制領(lǐng)域廣泛使用的圖形顯示和控制對(duì)象，如表頭、旋鈕、圖表等。用戶可以采用流程圖式的編程方法簡單迅速地編寫程序。552.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹②內(nèi)置高效的程序編譯器編譯方式運(yùn)行32位應(yīng)用程序，執(zhí)行速度與C語言不相上下。內(nèi)置代碼評(píng)估器，可以將程序中對(duì)時(shí)間要求苛刻的部分代碼進(jìn)行分析和優(yōu)化。LabVIEW可將程序轉(zhuǎn)換為“*.EXE”獨(dú)立可執(zhí)行文件。562.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹③靈活的程序調(diào)試手段用戶可以在程序中設(shè)置斷點(diǎn)或單步執(zhí)行程序。在程序的數(shù)據(jù)流上設(shè)置探針，觀察程序運(yùn)行過程中數(shù)據(jù)的變化。572.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹④支持各種數(shù)據(jù)采集與儀器通信應(yīng)用支持ISA、EISA、PCI、PCMCIA和MacintoshNuBus等各種總線，提供工業(yè)I/O設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，以及符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的VISA、GPIB、VXI和RS232驅(qū)動(dòng)程序庫。PCMCIA:

PERSONALCOMPUTERMEMORYCARDINTERNATIONALASSOCIATION專門用在筆記本或PDA、數(shù)碼相機(jī)等便攜設(shè)備上的一種接口規(guī)范582.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹④支持各種數(shù)據(jù)采集與儀器通信應(yīng)用支持ISA、EISA、PCI、PCMCIA和MacintoshNuBus等各種總線。Macintosh：Macintosh是蘋果公司的出品的蘋果電腦,簡稱為Mac。NuBUS是MacintoshⅡ個(gè)人電腦使用的總線，與其他系列電腦的總線不兼容，地址總線仍為32位，數(shù)據(jù)傳輸率為20MBPS，它具有系統(tǒng)規(guī)劃自動(dòng)化的功能，成為歐洲共同規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。592.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹Macintosh：該電腦上使用的操作系統(tǒng)MacOS是世界上第一個(gè)商用成功的圖像化操作系統(tǒng)。MacOS：1時(shí)間上Mac更早推出,在80年代；而Windows則是九十年代。2Mac比Windows更加易用和華麗,但大多數(shù)軟件支持Windows而不是Mac。602.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹⑤功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和分析函數(shù)庫包括數(shù)值函數(shù)、字符串處理函數(shù)、數(shù)據(jù)運(yùn)算函數(shù)和文件I/O函數(shù)，還包括概率與統(tǒng)計(jì)、回歸分析、線性代數(shù)、信號(hào)處理、數(shù)字濾波器、窗函數(shù)、三維圖形處理等高級(jí)分析函數(shù)。數(shù)據(jù)分析與處理模擬量（電量）A/D轉(zhuǎn)換測(cè)量數(shù)據(jù)（數(shù)字量）儀器面板612.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹⑥支持各種系統(tǒng)平臺(tái)LabVIEW支持Windows、PowerMacintosh、Agilent-UX、SUNSPARC、Linux等各種操作系統(tǒng)。在任何一個(gè)平臺(tái)上開發(fā)的LabVIEW應(yīng)用程序均可直接移植到其他平臺(tái)上。622.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹⑦開放的開發(fā)式平臺(tái)LabVIEW提供了DLL庫接口和CIN接口，使用戶能夠在LabVIEW平臺(tái)上調(diào)用其他軟件平臺(tái)編譯的模塊，比如C語言。提供對(duì)OLE的支持，可與其他應(yīng)用軟件一起構(gòu)成功能更為強(qiáng)大的應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境。DLL:C語言把直接和硬件接口的函數(shù)及數(shù)據(jù)信息封裝在一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫（Dynamic-LinkLibrary，DLL）中，后綴名為.dll的文件。LabVIEW應(yīng)用程序通過DLL能夠方便地調(diào)用用戶編寫的硬件接口函數(shù)以及Windows自帶的大量API函數(shù)。632.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹⑦開放的開發(fā)式平臺(tái)LabVIEW提供了DLL庫接口和CIN接口，使用戶能夠在LabVIEW平臺(tái)上調(diào)用其他軟件平臺(tái)編譯的模塊，比如C語言。提供對(duì)OLE的支持，可與其他應(yīng)用軟件一起構(gòu)成功能更為強(qiáng)大的應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境。CIN:CodeInterfaceNode用來直接調(diào)用其他編程語言（如C語言）寫的代碼，就可以通過調(diào)用C語言編寫的驅(qū)動(dòng)程序的方法實(shí)現(xiàn)訪問硬件設(shè)備。C語言更接近硬件底層，是在硬件編程方面的靈活性和能力更具有優(yōu)勢(shì)。642.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹⑦開放的開發(fā)式平臺(tái)LabVIEW提供了DLL庫接口和CIN接口，使用戶能夠在LabVIEW平臺(tái)上調(diào)用其他軟件平臺(tái)編譯的模塊，比如C語言。提供對(duì)OLE的支持，可與其他應(yīng)用軟件一起構(gòu)成功能更為強(qiáng)大的應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境。OLE:ObjectLinkingandEmbedding（對(duì)象連接與嵌入）OLE定義和實(shí)現(xiàn)了一種允許應(yīng)用程序作為軟件“對(duì)象”彼此進(jìn)行“連接”的機(jī)制。比如在Word文檔中可以插入Excel文檔或者另外一個(gè)Word文檔。652.1虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)介紹⑧網(wǎng)絡(luò)功能LabVIEW支持基于ActiveX、DDE、DataSocket及TCP/IP技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)交換。ActiveX：ActiveX