虚拟仪器驱动程序设计共34页文档
虚拟仪器课程设计报告_2
基于labview的上位机与下位机之间的通信一、虚拟仪器简介虚拟仪器的构成必须包含三大要素：计算机、应用软件和仪器硬件。
虚拟仪器实质上是一种计算机仪器系统，它是由计算机、功能硬件模块和应用软件等部分组成。
图1.虚拟仪器系统的基本组成1.虚拟仪器硬件平台的构成主要有两部分（1）计算机。
它一般是一台计算机或者工作站，是硬件平台的核心。
（2） I/O接口设备。
I/O接口设备主要完成被测输入信号的采集、放大、模/数转换。
不同的总线形式都有其相应的I/O接口硬件设备，如利用PC总线的数据采集卡/板（简称数采卡/板，DAQ）、GPIB总线仪器、VXI总线仪器模块、串口总线仪器等。
虚拟仪器的构成方式主要有5种类型，无论哪种VI系统，都通过应用软件将仪器硬件与计算机相结合，其中，PC-DAQ测量系统是构成VI的最基本的方式。
2.虚拟仪器的软件系统目前的虚拟仪器软件开发工具有如下两类。
（1）文本式编程语言：如Virstual C++、Virstual Basic、Labwindows/CVI等。
（2）图形化编程语言：如LabVIEW、HPVEE等。
虚拟仪器软件由两部分构成，即应用程序和I/O接口仪器驱动程序。
虚拟仪器的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和定义测试功能的流程图软件程序。
I/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。
目前，最常用的虚拟仪器软件主要是美国NI公司开发的图形化编程语言LabVIEW。
LabVIEW是一种基于G语言（图形化编程语言）的虚拟仪器软件开发工具，它采用图标代替编程语言来创建应用程序，使用数据流编程方法来描述程序的执行。
LabVIEW环境下开发的程序称为虚拟仪器，由三个部分组成，即前面板、框图和图标/连接器。
现将虚拟仪器与传统仪器相比较特点如下表：表1.虚拟仪器与传统仪器优缺点对比对比可知，虚拟仪器之所以具有传统仪器不可能具备的特点，根本原因就在于虚拟仪器的核心是软件，软件决定了一台虚拟仪器的主要功能。
虚拟仪器工程设计实例.pptx
教学重点虚拟仪器的设计原则虚拟仪器的设计步骤虚拟仪器软面板设计技术虚拟仪器工程设计实例
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8.1 虚拟仪器的设计原则
硬件设计基本原则 经济合理 安全可靠 有足够的抗干扰能力 软件设计的基本原则 结构合理 操作性能好 具有一定的保护措施 提高程序的执行速度 给出必要的程序说明
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2. 声卡数据采集的硬件结构
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3. 声卡数据采集的软件实现
声卡的声道声卡的采样频率
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4. 应用实例
在光学机械系统中，由于光路的需要，常将光学元件调整架固定在一套悬臂结构上。光学元件的基座振动常常会影响光学系统的传输性能，因此有必要对其加以采集、分析，并以此为据采取相应的解决方法。光学-机械系统如图
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（2） 抗混叠低通滤波器
四阶低通滤波器的原理电路
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（3）A/D卡
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A/D卡原理框图
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3. 软件设计
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数据采集模块
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完成一个周期信号采集的程序框图
读转换结果程序框图
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测量结果
伏安测量及三相不平衡度测量的前面板
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Thank You !
本章结束
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应变片直流电桥测量电路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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声卡采集程序框图
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采集结果分析
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8.4.3 虚拟化电能质量监测系统
虚拟仪器技术课程设计
虚拟仪器技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解虚拟仪器技术的基本概念、原理及其在工程领域的应用。
2. 掌握虚拟仪器软件（如LabVIEW）的基本操作和编程方法。
3. 学会使用虚拟仪器进行数据采集、处理、分析及展示。
技能目标：1. 能够运用虚拟仪器技术设计简单的测试系统，完成信号的采集与处理。
2. 培养学生动手实践能力，提高他们运用虚拟仪器解决实际问题的能力。
3. 培养学生团队协作和沟通能力，能够就虚拟仪器技术进行学术交流。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对虚拟仪器技术的兴趣，激发他们学习自然科学和工程技术知识的热情。
2. 培养学生严谨的科学态度，养成良好的实验操作习惯。
3. 增强学生的创新意识，鼓励他们勇于探索、实践，培养他们面对挑战的信心。
课程性质：本课程为高二年级工程技术类选修课程，旨在通过虚拟仪器技术教学，使学生掌握基本工程实践能力。
学生特点：高二年级学生对工程技术有一定的基础，具备基本的物理知识和实验技能，但对虚拟仪器技术了解较少。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，引导他们主动参与教学活动，实现课程目标。
通过本课程的学习，使学生能够将虚拟仪器技术应用于实际工程项目中，提高他们解决实际问题的能力。
后续教学设计和评估将围绕具体的学习成果展开，确保学生达到预期目标。
二、教学内容本课程教学内容依据课程目标，结合教材《虚拟仪器技术》进行选择和组织，主要包括以下几部分：1. 虚拟仪器技术概述- 了解虚拟仪器的定义、发展历程及应用领域。
- 分析虚拟仪器与传统仪器的区别和优势。
2. 虚拟仪器软件LabVIEW基础- 学习LabVIEW软件的安装、界面及基本操作。
- 掌握LabVIEW编程的基本概念，如数据类型、结构、函数和子VI。
3. 数据采集与处理- 学习数据采集卡的基本原理和使用方法。
- 掌握信号处理技术，如滤波、波形分析等。
4. 虚拟仪器应用实例- 分析典型虚拟仪器应用案例，如温度监测、振动测试等。
虚拟仪器导论PPT电子教案第3章虚拟仪器软件标准
控
命 信号路由选择 令
测量功能
格式化
数据总线
与
仪 器
触发 存储器
硬
件 无信号路由选择信来自产生格式化数据总线
关
3.1.3 SCPI命令句法
SCPI程控命令标准由3部分内容组成：
第一部分“语法和样式”，描述SCPI命令的产 生规则以及基本的命令结构；
第二部分“命令标记”，主要给出SCPI要求或 可供选择的命令；
SCPI仪器公用命令
SCPI主干命令关键字与基本功能
SCPI主干命令关键字与基本功能
3. 数据交换格式
数据交换格式主要描述了一种仪器与应用之间、应 用与应用之间、仪器与仪器之间可以使用的数据集 的标准方法。SCPI的交换格式语法与IEEE-488.2 语法是兼容的，分为标准参数格式和数据交换格式
于数字万用表，该命令主要完成如下两个功能。 ① 置 数 字 万 用 表 在 等 待 触 发 状 态 （ 执 行 INITiate 命
令）。 ②触发后，直接将读数送入输出缓冲区。
（4）FEtch?：取命令
FEtch?命令的一般形式为： FEtch? < function > ？< parameters > [，
器编程进一步标准化而制定的标准程序语 言，目前已经成为重要的程控仪器软件标 准之一。
SCPI的产生背景
IEEE488.1主要规定了仪器在电气上、机械上和功 能上相容性的要求，保证了系统部件间正确的电气、 机械连接。
IEEE488.2使程控仪器器件消息的数据编码和格式、 命令功能元素和编码句法、消息交换控制等方面实 现了标准化。它仅仅定义了程控仪器的少数公用命 令语义，用于器件内部基本操作控制，并未解决器 件消息标准化的问题，而器件消息的非标准化给编 程人员造成很大的困难。
《虚拟仪器技术》实验指导书
种图标形式出现在前面板上,如旋钮、开关、按钮、图表等，这使这得前面板直观易懂。
a)前面板工具栏
前面板窗口和框图程序窗口都有各自的工具栏，工具栏包括用来控制VI的命令按钮和状态指示器.图1-4所示是前面板的工具栏.
图1-4前面板工具栏
下面介绍该工具栏中各按钮的作用：
2、LabVIEW的操作模板
LabVIEW具有多个图形化的操作模板，用于创建和运行程序。这些操作模板可以随意在屏幕上移动，并可以放置在屏幕的任意位置。操纵模板共有三类,为工具（Tools)模板、控制（Controls)模板和功能（Functions）模板。
1)工具模板（Tools Palette）
图1—6工具模板
1、LabVIEW与虚拟仪器（VI）程序
LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench,实验室虚拟仪器集成环境)是一个高效的图形化程序设计环境，也是一个功能强大而又灵活地仪器和分析软件应用开发工具。它结合了简单易用的图形式开发环境与灵活强大的G编程语言,提供了一个直觉式的环境，与测量紧密结合，能让工程师与科学家们迅速开发出有关数据采集、测量控制、数据分析、存储及显示的解决方案.现今数以万计的工程师、科学家以及技术人员正在使用LabVIEW来构建测量与自动化系统。
(Psuse/Continue，暂停/继续)—-单击该按钮可使VI程序暂时停止执行，再单击它,则VI程序继续执行。
（Run Continuously,连续运行）-—单击该按钮，此按钮变为 ，VI程序连续的重复执行，再次单击一下该按钮可以停止程序的连续运行。
（Text Settings,字体设置）——单击该按钮将弹出一个下拉列表，从中可以设置字体的格式，如字体类型、大小、形状和颜色等。
虚拟仪器课程设计报告_2
基于labview的上位机与下位机之间的通信一、虚拟仪器简介虚拟仪器的构成必须包含三大要素：计算机、应用软件和仪器硬件。
虚拟仪器实质上是一种计算机仪器系统，它是由计算机、功能硬件模块和应用软件等部分组成。
图1.虚拟仪器系统的基本组成1.虚拟仪器硬件平台的构成主要有两部分（1）计算机。
它一般是一台计算机或者工作站，是硬件平台的核心。
（2） I/O接口设备。
I/O接口设备主要完成被测输入信号的采集、放大、模/数转换。
不同的总线形式都有其相应的I/O接口硬件设备，如利用PC总线的数据采集卡/板（简称数采卡/板，DAQ）、GPIB总线仪器、VXI总线仪器模块、串口总线仪器等。
虚拟仪器的构成方式主要有5种类型，无论哪种VI系统，都通过应用软件将仪器硬件与计算机相结合，其中，PC-DAQ测量系统是构成VI的最基本的方式。
2.虚拟仪器的软件系统目前的虚拟仪器软件开发工具有如下两类。
（1）文本式编程语言：如Virstual C++、Virstual Basic、Labwindows/CVI等。
（2）图形化编程语言：如LabVIEW、HPVEE等。
虚拟仪器软件由两部分构成，即应用程序和I/O接口仪器驱动程序。
虚拟仪器的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和定义测试功能的流程图软件程序。
I/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。
目前，最常用的虚拟仪器软件主要是美国NI公司开发的图形化编程语言LabVIEW。
LabVIEW是一种基于G语言（图形化编程语言）的虚拟仪器软件开发工具，它采用图标代替编程语言来创建应用程序，使用数据流编程方法来描述程序的执行。
LabVIEW环境下开发的程序称为虚拟仪器，由三个部分组成，即前面板、框图和图标/连接器。
现将虚拟仪器与传统仪器相比较特点如下表：表1.虚拟仪器与传统仪器优缺点对比对比可知，虚拟仪器之所以具有传统仪器不可能具备的特点，根本原因就在于虚拟仪器的核心是软件，软件决定了一台虚拟仪器的主要功能。
第7章-虚拟仪器程序(VI)编程初步
7.2.3 增加一个幅度调节器及 程序循环次数显示器
演示：对7.2.2节得到的Generating a Signal .vi程序 进行适当修改，使得该程序可用于产生一个幅度 可调的信号发生器。 注意：编程时将使用到控件模板（Controls Palette）与工具模板(Tools Palette)，尤其是工具 模板中的定位工具 （Position tool）与连线工具 (Wiring tool)，学习并掌握这两个基本工具 的使用。
图标经用户编辑 后，完成创建
（2）接口板
在前面板中的控制件或者显示件从Sub VI输出 或输入数据，则这些对象都需要在接口板中有 一个连线端子。因此，定义一个接口板，就是 通过选择VI的输入输出端子数，并为每个端子 指定对应的前面板对象的过程。 需要经过如下两个步骤： 选择接口板模式； 对接口板连线端口与控件和显示件进行连接。
第7章虚拟仪器程序(VI)编程初步
本章主要内容如下： 7．1 概述 7．2 模板VI程序基础上的程序创建 7．3 空模板上VI程序的构建 7．4 子程序的创建 7．5 小结
7.1 概述
本章的目的是通过实例来说明VI程序的编制过程， 在 同步的实例练习中掌握LabVIEW环境下开发基本的应 用程序(VI)的能力。 LabVIEW中，前面板上的对象在程序框图界面上映射 为带有端口(Terminal)的图标，但须注意的是，这些图 标与前面板上的对象不存在一一对应的关系。 程序框图中还有着用于实现用户指定任务的从函数模 版中选取的基本功能模块图标，以及程序流程控制图 标。对这些图标按照程序的目的与要求进行组合并予 以连线(Wiring)，就是在LabVIEW中进行图标代码的编 程。
7.4 子程序的创建
7.4.1 引言 与其它编程语言一样，LabVIEW的应用程序中 同样也需要使用子程序，即可以被其他VI调用 的VI（SubVI），从而使整个程序结构清晰， 层次分明，同时程序的阅读及修改也更为容易， 提高了程序开发效率。 在LabVIEW中，任何一个定义了图标/接口板 的VI可以作为另一个VI的子程序。 比较p128图7-32与图7-33可知，使用SubVI的优 点显而易见。
虚拟仪器课程设计
一设计目的1. 熟悉LabVIEW软件的编程环境；2. 掌握修改控件属性的方法；3. 掌握修改图标和连线器的方法；4. 掌握将现有VI创建成子VI的方法；5. 掌握子VI的设置方法，并熟悉子VI的调用。
二设计要求构建VI，实现以下功能：在前面板上取2个浮点数作为输入（保留2位小数）：x和y。
1. 计算（2x+3y）/（x-y），并在前面板上显示结果。
2. 如果x=y，前面板LED指示灯点亮，指示被0除。
3. 将VI命名为Calculate1.vi，并将其进行保存。
4. 将Calculate1.vi创建成一个子VI，并保存为Calculate2.vi，图标设为CAL2，添加至用户库的用户子VI中。
5. 构建一个VI，计算（4）中的Calculate2.vi运算结果与随机数（0与1之间）之积，并显示在前面板上，将该VI保存为Calculate3.vi。
三详细步骤⒈计算（2x+3y）/（x-y）的结果设计要求：①将x，y设置为保留2位小数的浮点数；②将（2x+3y）/（x-y）的计算结果显示在前面板上；③如果x=y，前面板LED指示灯点亮，指示被0除。
并将该VI命名为Calculate1.vi，并将其进行保存。
⑴前面板①启动LabVIEW8.5，选择文件中的新建VI选项，新建一个VI。
②创建值输入控件。
在控件选板中选择“Express→数值输入控件→数值输入控件”，用鼠标单击后将其拖动到前面板中合适位置，松开鼠标按键。
按相同的方法再创建一个数值输入控件。
在高亮显示的标签中分别修改标签名为x，y。
③创建数值显示控件。
在控件选板中选择“Express→数值显示控件→数值显示控件”，用鼠标单击后将其拖动到前面板中，松开鼠标按键。
在高亮显示的标签中修改标签名为（2x+3y）/（x-y）。
④创建指示器。
在控件选板中选择“Express→指示灯→圆形指示灯”，用鼠标单击后，将圆形指示灯拖动到前面板中合适位置，然后松开鼠标。