第1章虚拟仪器技术及LabVIEW入门
合集下载
第1章 LabVIEW概述
Web发布工具
高级 选项
用于创建HTML文件和嵌入式VI前面板图像
包括批量编辑、错误代码编辑、编辑选板、导入导出字 符串等功能 多种选项设置
7．“窗口”菜单
表1-7
选 项
工具菜单功能列表
功 能
显示程序框图/显示前面板 左右两栏显示 上下两栏显示 最大化窗口 全部窗口
显示出对应程序的程序框图/前面板 在屏幕上分左右两栏显示前面板和程序框图 在屏幕上分上下两栏显示前面板和程序框图 使对应窗口最大化 点击后显示当前打开的全部文件的类型、文件名、路径等
VI修订历史
运行时菜单 查找和替换 显示搜索结果
编辑当前VI的修定历史
编辑运行时菜单。定制用户需要的选单项 查找或替换选中的对象 显示搜索的结果
3．“查看”菜单
表1-3
选 项 打开控件选板 打开函数选板 打开工具选板 查看错误列表 查看VI层次结构 查看LabVIEW类层次结构 查看选中子VI的调用关系 打开类浏览器 打开ActiveX属性列表窗口 打开LabVIEW 8.5的启动窗口 打开导航窗口 显示工具栏选项 控件选板 函数选板 工具选板 错误列表 VI层次结构 LabVIEW类层次结构 浏览关系 类浏览器 ActiveX属性浏览器 启动窗口 导航窗口 工具栏
1.1 LabVIEW的起源与发展
LabVIEW的全称为Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench（实 验室虚拟仪器集成环境），是由美国国家 仪器公司（National Instruments，NI） 创立的一种功能强大而又灵活的仪器和分 析软件应用开发工具。
1.5.4 LabVIEW帮助系统
图1-16
LabVIEW虚拟仪器设计教程第1章 虚拟仪器基础
（4）串口系统：以Serial标准总线仪器与计算机为仪器硬件平台组成的虚 拟仪器测试系统。
（5）现场总线系统：以Field Bus标准总线仪器及PC机为仪器硬件平台， 具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快、造价及维护 成本低等优点。
1.3 虚拟仪器软件开发环境
一. 虚拟仪器开发软件 目前已有多种虚拟仪器的软件开发工具，主要分为以下两类： （1）传统的文本式编程方法，如C、Visual C++、Visual Basic、 Labwindows/CVI等。 （2）图形化编程方法，如NI公司的 LabVIEW软件，HP公司的VEE等。 二. G语言的概念 虚拟仪器编程语言LabVIEW是一种图形化的程序语言，又称为“Ｇ”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。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。使用LabVIEW进行原理研究、设计、测 试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。
二. 虚拟仪器的特点 1．不强调物理上的实现形式 虚拟仪器通过软件功能来实现数据采集与控制、数据处理与分析及数 据的显示功能。在硬件支持下，利用软件完成数据采集、控制、数据分析 和处理以及测试结果的显示等，通过软、硬件的配合实现传统仪器的功能。 2．在系统内实现软硬件资源共享 虚拟仪器的最大特点是将计算机资源与仪器硬件、DSP技术相结合， 在系统内共享软硬件资源。由用户自己定义仪器功能，使用相同的硬件系 统，通过不同的软件编程，就可实现功能完全不同的测量仪器。 3．图形化软件面板 虚拟仪器没有常规仪器的控制面板，而是利用计算机强大的图形环境， 采用可视化的图形编程语言和平台，以在计算机屏幕上建立图形化的软面 板来替代常规的传统仪器面板。
Labview教程
基于虚拟仪器及LabVIEW入门第一章（虚拟仪器技术）本章学习目标1．学习和了解虚拟仪器技术的基本概念及系统组成。
2．了解G图形化编程语言环境与特点。
3．初步了解虚拟仪器的软件开发平台的组件及作用。
4．了解LabVIEW虚拟仪器程序前面板、流程框图、图标/连接器三个基本组件的基本概念主要内容这一章介绍LabVIEW的基本概念，主要有如下一些内容。
1．1虚拟仪器的概述1．2虚拟仪器的基本概念及组成1．3虚拟仪器系统的集成和总线技术1．4虚拟仪器的软件开发平台---LabVIEW1.1虚拟仪器的概述虚拟仪器是随着微电子技术、计算机技术、软件技术、现代测量技术、电子仪器技术的发展而产生的一种新型仪器，它经历了电磁指针式仪器、分立元件式仪器、数字式仪器、智能式仪器发展的一步步进程，特别是上个世纪80年代末以来，新的测试理论，新的测试方法以及新的仪器结构不断出现，在许多方面已经冲破了传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化，一种全新的虚拟仪器观念出现在人类面前，它从根本上更新了测量仪器的概念，虚拟仪器的出现是测量仪器领域的一个突破，它彻底改变了传统的仪器观，代表着测量仪器发展的最新方向和潮流，开辟了测量测试技术的新纪元。
虚拟仪器技术的发展使现代测量技术和计算机技术真正地融合在一起，是计算机技术和现代测量技术的高速发展共同孕育出的一项革命性新技术。
虚拟仪器广泛的应用于工业自动化和控制系统、图像的采集和分析处理、系统仿真、运动控制、远程监控、物矿勘探、医疗、振动分析、声学分析、故障诊断、电子工程、电力工程及教学科研等诸多领域。
它的出现对科学技术的发展和工业生产将产生不可估量的影响。
本章将围绕虚拟仪器的基本概念，虚拟仪器仪器的软件硬件组成与特点，基于图形化编程语言LabVIEW的基本用途进行讲述。
使学习者对基于图形化虚拟仪器技术有一个概略的了解。
1.2虚拟仪器的基本概念及组成虚拟仪器（Virtual Instrument）又称VI，是以特定的软件支持取代相应功能的电子线路，它充分利用计算机的软硬件资源，用计算机完成传统仪器硬件的部分乃至全部功能，以具备控制、处理分析能力的软件为核心的软仪器。
LabVIEW教程 第1章 LabVIEW入门
LabVIEW教程第1章 LabVIEW入门第一章虚拟仪器及LabVIEW入门,(1 虚拟仪器概述虚拟仪器(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。
数被信数据测号据采虚拟仪器面板对调处集象理理卡虚拟仪器的主要特点有:, 尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。
, 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。
, 用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。
虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。
虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。
目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。
虚拟仪器的起源可以追朔到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。
PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。
对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。
普通的PC有一些不可避免的弱点。
用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不可能太高。
目前作为计算机化仪器的一个重要发展方向是制定了VXI标准，这是一种插卡式的仪器。
每一种仪器是一个插卡，为了保证仪器的性能，又采用了较多的硬件，但这些卡式仪器本身都没有面板，其面板仍然用虚拟的方式在计算机屏幕上出现。
LabVIEW技术入门之一：虚拟仪器及中文版LabVIEW8.2编程(2)
图 １ ７所 示 。
图 １ ８
广 回一
酉 一
图 １ ９
图 １ ７
然后 在 后面 板 上右 击 鼠标 ， 次 弹 出 “ 再 函数 ” 模 皈 ． 取模 板 中的 “ 行过 程控 ￥ ／ ｉ 循 环 ” 虫 图 选 执 Ｊ １ Ｗｈｌ ｅ ，ｌ １ ｌ ８鼠标 箭 头所 指 ， 鼠标移 到后 面板 的左 上 角按 住 将
鼠标 左 键 向右 下角 拉 出虚 线 框 ， 后 面 板 上所 有 对 将 象都 置 于框 内 ， 成后 点 击鼠标左 键 变 成 实线 框 如 完
图１ ９所 示 。
再 次按 快 捷 键 “ ｔ ＋ ” 将后 面 板 切换 到 前 面 Ｃｒ Ｅ ， ｌ 板 ． 以看 到 以上 编 写 的一个 “ 语 言 程 序 ， 可 Ｇ” 在前 面
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
屯 三 测 亘
Ｅ Ｅｃ Ｌ ＴＲｏ Ｃ １三 Ｔ １ｓ
维普资讯
基础 学 堂
２０． ０７７ ０
图 １ ６
号类 型 （ｉｎｌ ｙ ｅ ” 端 口接 上控 件 ， ｓ ａ ｔ ）等 ｇ ｐ 并将 “ 基本 函
数发 生 器 ” 图标 的信号 输 出端 口与波 形 图 相连 后 如
介绍 。 圃
撼供 Ｍ８ Ｊ
攘 傲 试 蚴尊概 器解决 寨
在进 行 信 道 模 拟 的 时 候 必 须 要 考 虑 这 种 特殊 形 式的多 径 传输 。 典 型 的 ＭＩ ＭＯ是 一个 ２ ２的系统 ， ｘ 即包 含 了
一
随着 无 线通 讯 的 发 展 ，对 于 数 据 传 输 速 率 的要 求 也 越 来越 高 ， ＭＯ作 为 一 种 提 高 资料 率 ＭＩ 的有 效 技 术 开始 得 到 广 泛 的应 用 。 此 ， 德施 对 罗 瓦 茨 （ ｏｄ Ｒ ｈ ｅ＆ Ｓ ｈ ａｚ Ｒ Ｓ） 在 向 量 信 号 产 ｃｗ ｒ， ＆ 生 器 Ｒ Ｓ Ｓ ２０ 和 基 频 信 号 产 生 器 Ｒ ＆ ＭＵ ０ Ａ ＆Ｓ ＡＭＵ ０ Ａ上 推 出 了 ＭＩ ２０ ＭＯ测 试 方 案 。两 台仪 器
图 １ ８
广 回一
酉 一
图 １ ９
图 １ ７
然后 在 后面 板 上右 击 鼠标 ， 次 弹 出 “ 再 函数 ” 模 皈 ． 取模 板 中的 “ 行过 程控 ￥ ／ ｉ 循 环 ” 虫 图 选 执 Ｊ １ Ｗｈｌ ｅ ，ｌ １ ｌ ８鼠标 箭 头所 指 ， 鼠标移 到后 面板 的左 上 角按 住 将
鼠标 左 键 向右 下角 拉 出虚 线 框 ， 后 面 板 上所 有 对 将 象都 置 于框 内 ， 成后 点 击鼠标左 键 变 成 实线 框 如 完
图１ ９所 示 。
再 次按 快 捷 键 “ ｔ ＋ ” 将后 面 板 切换 到 前 面 Ｃｒ Ｅ ， ｌ 板 ． 以看 到 以上 编 写 的一个 “ 语 言 程 序 ， 可 Ｇ” 在前 面
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基础 学 堂
２０． ０７７ ０
图 １ ６
号类 型 （ｉｎｌ ｙ ｅ ” 端 口接 上控 件 ， ｓ ａ ｔ ）等 ｇ ｐ 并将 “ 基本 函
数发 生 器 ” 图标 的信号 输 出端 口与波 形 图 相连 后 如
介绍 。 圃
撼供 Ｍ８ Ｊ
攘 傲 试 蚴尊概 器解决 寨
在进 行 信 道 模 拟 的 时 候 必 须 要 考 虑 这 种 特殊 形 式的多 径 传输 。 典 型 的 ＭＩ ＭＯ是 一个 ２ ２的系统 ， ｘ 即包 含 了
一
随着 无 线通 讯 的 发 展 ，对 于 数 据 传 输 速 率 的要 求 也 越 来越 高 ， ＭＯ作 为 一 种 提 高 资料 率 ＭＩ 的有 效 技 术 开始 得 到 广 泛 的应 用 。 此 ， 德施 对 罗 瓦 茨 （ ｏｄ Ｒ ｈ ｅ＆ Ｓ ｈ ａｚ Ｒ Ｓ） 在 向 量 信 号 产 ｃｗ ｒ， ＆ 生 器 Ｒ Ｓ Ｓ ２０ 和 基 频 信 号 产 生 器 Ｒ ＆ ＭＵ ０ Ａ ＆Ｓ ＡＭＵ ０ Ａ上 推 出 了 ＭＩ ２０ ＭＯ测 试 方 案 。两 台仪 器
第1章 虚拟仪器与LabVIEW概述
13
1-1-6应用软件开发环境--LabVIEW
LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是美 国国家仪器公司（National Instruments，NI）开发的一种 图形化的编程语言，又称为“Ｇ”语言。 LabVIEW程序称为VI（Virtual Instrument），即虚拟仪器。 LabVIEW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，使编程简单直观。 使用LabVIEW编程，基本上不写程序代码，取而代之的 是流程图。使用者采用图标与连线的方式，像画电路板 一样编写程序，非常直观，便于修改和移植。
串口系统
6
GPIB产品示例
GPIB系统：以GPIB标准 总线仪器与计算机为仪器 硬件平台组成的虚拟仪器 测试系统。典型的GPIB 测试系统由一台计算机、 一块GPIB接口板和几台
GPIB仪器组成。GPIB接
口板插入计算机的插槽中， 建立起计算机与具有
GPIB接口的仪器设备之
间的通信桥梁。
VXI产品示例
14
LabVIEW包含了大量的工具与函数用于数据采集、分 析、显示与存储等，大大提高了开发效率。 LabVIEW在测试、测量和自动化等领域具有最大的优 势，因为LabVIEW提供了大量的工具与函数用于数据 采集、分析、显示和存储。 用户可以在数分钟内完成一套完整的从仪器连接、数 据采集到分析、显示和存储的自动化测试测量系统。 它被广泛地应用于汽车、通信、航空、半导体、电子 设计生产、过程控制和生物医学等各个领域。
21
2）程序框图
程序框图用图形编 程语言编写，可以把它 理解成传统程序的源代 码。在程序框图中对VI 编程，以控制和操纵定 义在前面板上的输入和 输出功能。程序框图中 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。
1-1-6应用软件开发环境--LabVIEW
LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是美 国国家仪器公司（National Instruments，NI）开发的一种 图形化的编程语言，又称为“Ｇ”语言。 LabVIEW程序称为VI（Virtual Instrument），即虚拟仪器。 LabVIEW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，使编程简单直观。 使用LabVIEW编程，基本上不写程序代码，取而代之的 是流程图。使用者采用图标与连线的方式，像画电路板 一样编写程序，非常直观，便于修改和移植。
串口系统
6
GPIB产品示例
GPIB系统：以GPIB标准 总线仪器与计算机为仪器 硬件平台组成的虚拟仪器 测试系统。典型的GPIB 测试系统由一台计算机、 一块GPIB接口板和几台
GPIB仪器组成。GPIB接
口板插入计算机的插槽中， 建立起计算机与具有
GPIB接口的仪器设备之
间的通信桥梁。
VXI产品示例
14
LabVIEW包含了大量的工具与函数用于数据采集、分 析、显示与存储等，大大提高了开发效率。 LabVIEW在测试、测量和自动化等领域具有最大的优 势，因为LabVIEW提供了大量的工具与函数用于数据 采集、分析、显示和存储。 用户可以在数分钟内完成一套完整的从仪器连接、数 据采集到分析、显示和存储的自动化测试测量系统。 它被广泛地应用于汽车、通信、航空、半导体、电子 设计生产、过程控制和生物医学等各个领域。
21
2）程序框图
程序框图用图形编 程语言编写，可以把它 理解成传统程序的源代 码。在程序框图中对VI 编程，以控制和操纵定 义在前面板上的输入和 输出功能。程序框图中 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。
NILabVIEW官方入门教程(中文pdf)
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Xerces C++. 本产品包括由 Apache Software Foundation (/) 开发的软件。 Copyright 1999 The Apache Software Foundation. 版权所有。 ICU. Copyright 1995–2003 International Business Machines Corporation and others. 版权所有。 HDF5. NCSA HDF5 (Hierarchical Data Format 5) 软件库和工具。 Copyright 1998, 1999, 2000, 2001, 2003, by the Board of Trustees of the University of Illinois. 版权所有。 Citadel 5. 使用 Citadel 5 的组件适用以下版权。 Copyright © 1994 Hewlett-Packard Company. b64 library. Copyright © 2004–2006, Matthew Wilson and Synesis Software. 版权所有。 Stingray. 本软件包括由 Rogue Wave Software division of Quovadx, Inc 开发的 Stingray 软件。 Copyright 1995–2006, Quovadx, Inc. 版权所有。
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虚拟仪器-labview-精11课件
能力
Serial
DAQ
None
面市产品
>10,000 VXI
>1,000
种类
Image
Acquisition
扩展能力 ProcUessisng Multiple AvaiMlaobtlieonFrom oIrnterface Cards ThiCrdonPtarortlies
Unit Under
结构大小 Test Large
板GPIB(IEEE-488) GPIB 仪器
VXI VXI 仪器
RS-232
RS-232 仪器
Digital Signal Processing
数字信号处理
Digital Filtering
数字滤波
Statistics
统计
Numerical Analysis
数字分析
Networking
网络
Hardcopy Output
航空； 航天； 教学； 核工业； 军工； 通信测试； 铁道； ……. Process
or Unit Under
Test
第一章 绪 论
PXI
关键是软件 价格低、可复用与可重配置性强 技术更新周期短(1～2年)
关键是硬件 价格昂贵 技术更新周期长(5～10年)
软件使得开发与维护费用降至最 低
与网络及其它周边设备方便互联 的面向应用的仪器系统
开发与维护开销高
功能单一、互联有限的独立 设备
1.2 虚拟仪器的基本结构和类型
第一章 绪 论
Hardware & Driver Software
(1)美国NI公司提出“软件就是仪器”, 仪器 =AD/DA+CPU+软件。仪器硬件开发技术将趋于简 单, 适用面更广。但是, 仪器软件的工作量将大 幅度增加, 仪器的价值、性能、开发难度与开发
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在前面板任意空白处单 击鼠标右键将弹出控制 模板，控制模板上每个 图标的功能
控制选板只有打开前面板窗口 时才存在，用来给前面板设置 各种所需的输出显示对象和输 入控制对象。每个图标代表一 类子选板。如果控制选板不显 示，可以点击查看菜单下的控 制选板调出它，也可以在前面 板的空白处，点击鼠标右键， 以弹出控制选板。
显示对象和控制对象都是前面板上的控件，前者有 输入端子而无输出端子，后者正好相反，它们分别 相当于普通编程语言中的输出参数和输入参数。数 值常数对象可以看成是控制对象的一个特例。
在前面板中创建新的控制对象或显示对象时， LabVIEW 都会在流程图中创建对应的端子。端子 的符号反映该对象的数据类型。
固定的，仪器间相互配合较差
开发与维护费用降至最低
开发与维护开销高
技术更新周期短（0.5—1年）
技术更新周期长（5—10年）
编程软件 显示选项 时间记录 自动化
自己编程硬件，二次开发强 无限显示选项 完整的时间记录和测试说明 自动化的测试过程
无法自己编程硬件，二次开发弱 有限显示选项 部分的时间记录和测试说明 测试过程部分自动化
控件选择
调用存储在文件中的 控制和显示接口
用户控制
用户自定义的控制和 显示
函数模板功能说明
函数选板 只有在打开了流程 图程序窗口，才能出现函数 选板。
函数选板是创建流程图程序 的工具。
该选板上的每一个顶层图标 都表示一个子选板。
这个选板是多层的，其中每 一个子选板下还包括多个对 象。
函数模板功能说明
图框：用来实现结构化控制命令。 连线：用于代表程序执行过程中的数据流，数
据是单向流动的。是程序框图中各个对象之间传 递数据的通道。
LabVIEW的操作模板
在LabVIEW的用户界面上，提供的操作 模板， 包括： 1）工具选板 （Tools） 2）控件选板 （Controls） 3）函数选板 （Functions） 这些选板集中反映了该软件的功能与特征。
连线
随机信号发生器的流程图
LabVIEW的程序设计： LabVIEW有3类端口：
1）前面板对象端口 2）全局变量与局部变量端口 3）常量端口。 对象端口被用来与程序前面板上的控制件 或显示件传递数据。
LabVIEW的程序设计：
节点：类似于文本语言的函数或子程序，实现 程序功能的基本单元。 LabVIEW有2类节点： 1）功能函数节点 2）子VI节点。
主菜单包含有：File（文件）、Edit（编 辑）、Operation（操作）、Tools（工 具）、Browse（浏览）、Window（窗 口）、Help（帮助）
如果要查看某个功能函数或者 VI 的输入输 出，需要从Help菜单中选择Show Help， 再把光标置于这个功能函数或者 VI上。
2.显示对象（Indicator）、控制对象 （Control）和数值常数对象
a.基于文本式编程语言：如C, Visual C++, Visual Basic等。
b.基于图形化编程语言：如LabVIEW。
第2节 LabVIEW运行环境
LabVIEW （ Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台） 是美国NI公司（National Instrument Company）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。
虚拟仪器设计项目
一个最基本的虚拟仪器程序由3部分组成： 一个人机对话的前面板， 一个作为源代码的数据流程图 图标/连接端口,(在程序流程图中调用图标)
本节通过设计一个简单的温度转换器项 目来说明虚拟仪器的设计方法。
一、项目要求
创建一个把数字式摄氏温度转换为数字式华氏温度 的VI，要求前面板通过转换开关实现当输入摄氏温 度能够显示对应的华氏温度，而输入华氏温度时显 示摄氏温度。
抽象、简短的语言表达丰富的含义 花费大量时间精力精通编程语言 LabVIEW编程：图形化的编程环境 更多精力放到实现功能上 程序界面的图形化 程序代码的编写和功能实现的图像化
LabVIEW
LabVIEW适用于：测量行业、仿真、教育、 快速开发 多硬件平台的整合使用。
图形化的程序语言，编程时，基本上不写程序 代码，取而代之的是流程图。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。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、设计、测试并实现仪器系 统时，可以大大提高工作效率。
三、虚拟仪器与传统仪器的比较
虚拟仪器具有传统独立仪器无法比拟的优 势，它们相互交叉又相互补充，相得益彰。 独立仪器：使用在高速度、高带宽和专业测 试领域 虚拟仪器：使用在中低档测试领域，复杂环 境下的自动化测试
虚拟仪器的整体构成
虚拟仪器
通用仪器硬件平台
计算机 I/O接口设备
应用软件
应用程序 I/O接口设备驱动程序
带停止按钮的While循环
重复执行内部的子程序框图，直至条件接线 端（输入端）接收到特定的布尔值。如在程 序框图上放置该While循环，循环的条件接线 端旁可显示停止按钮并自动连线。
等待下一个整数倍毫秒 (函数) 等待直至毫秒计时器的值为毫秒倍数中指定值的整数倍。
该函数用于同步各操作。可在循环中调用该函数，控制 循环执行的速率。但是，第一个循环周期可能很短。连 线0至毫秒倍数输入，可迫使当前线程放弃对CPU的控制。 该函数进行异步系统调用，但函数节点却是同步操作的。 所以，直至指定时间结束，函数才停止执行。 添加至程序框图 在选板中定位 毫秒倍数输入端用于指定VI运行的时间间隔，以毫秒为 单位。连线0至该参数可强制当前线程放弃CPU。 毫秒 计时值返回毫秒计时器等待时间。
下拉列表 环和枚举的控制和 环和枚举 显示
控制模板功能说明
容器
I/O 对话框控 制 经典控件
分页控制、子面 板控制、ActiveX 控件容器
提供与输入、输 出有关的硬件接 口
对话框控制和显 示
提供早期的面板 控件
控制模板功能说明
用于文件、目录、设 引用句柄 备和网络连接的参考
数
装饰修饰 用于前面板装饰
结构
程序的结构控制
数值运算 数值运算符号
布尔运算 布尔运算符号
字符串函 字符串操作函数
数
节点
数组
数组运算与数组 转换函数
函数模板功能说明
簇
簇处理和簇常数
比较运 数字量、布尔量、
算
字符串比较运算
时间与 时间函数、对话框 对话框 窗口及错误端口
文件I/O
文件输入/输出管理 及文件路径常数
波形
波形测量工具和数 学分析
文本编辑 创建文本
用于弹出对象的属性 对象菜单 菜单，作用与鼠标右
键一样
滚动工具 实现窗口漫游功能
工具模板功能
断点工具
在调试程序时，为程 序设置断点
在数据线或节点上设 探针工具 置探针来观察数据变
化
取色工具 提取对象当前颜色
着色工具 用于给对象定义颜色
控制模板功能说明
在进行前面板设计时， 使用控制模板。
虚拟仪器软件由两大部分构成，即应用程序和I/O 接口仪器驱动程序。
1、应用程序（它包含两个方面的程序）： a、实现虚拟面板功能的前面板软件程序； b、定义仪器测试功能的流程图软件程序。
2、I/O接口仪器驱动程序：这类程序用来完成特定 外部硬件设备的扩展、驱动与通信。
目前己经有多种虚拟仪器的软件开发平台，大体 可分为两类：
五种虚拟仪器系统的构成方式
插片式虚拟仪器系统
PC－DAQ GPIB仪器
IEEE488通用接口总线 （台式仪器接口总线）
由一台PC一块GPIB接口板卡若干 GPIB仪器通过GPIB标准总线连接
被测信号
串口仪器
计算机
VXI模块
高速数据采集模块
PXI模块
高速数据采集模块
虚拟仪器的主要特点有：
尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主 要是软件。
第1章 虚拟仪器技术及 LabVIEW入门
天津电子信息职业技术学院 周冀馨
一、虚拟仪器概念
虚拟仪器（virtual instrumention）是基于 计算机的仪器。
计算机和仪器结合方式：
典型的PC —DAQ/PCI虚拟仪器方案
介绍典型的PC-DAQ/PCI虚拟仪器方案
被
信
数
数
测
号
据
据
对
调
采
处
象
理
集
理
卡
PC-DAQ/PCI插片式虚拟仪器系统
以数据采集卡、信号调理电路和计算机 为仪器硬件平台组成的插卡式虚拟仪器 系统。 采用计算机本身的总线PCI或ISA，将 数据采集卡插入计算机空槽中即可。
PC-DAQ/PCI插卡式虚拟仪器在五 种虚拟仪器系统中，是虚拟仪器最基本 最廉价的构成形式。
虚拟仪器 面板
LabVIEW的程序设计实质上就是设计一个个的“虚拟 仪器” （Virtual Instrument ），即“VI”。在 计算机显示屏幕上产生一个前面板(front panel)， 前面板具有与传统仪器类似的界面，可接受用户的 鼠标指令；在后台流程图面板则利用图形化编程语 言编制用于控制前面板的程序。
三、虚拟仪器与传统仪器的比较
功能 仪器功能 关键 系统升级 价格 使用 开发维护 技术革新周到期
虚拟仪器 仪器功能由用户自己定义
传统仪器 仪器功能只有厂家能定义
关键是软件
关键是硬件
系统升级方便，通过网络下载升 级程序
控制选板只有打开前面板窗口 时才存在，用来给前面板设置 各种所需的输出显示对象和输 入控制对象。每个图标代表一 类子选板。如果控制选板不显 示，可以点击查看菜单下的控 制选板调出它，也可以在前面 板的空白处，点击鼠标右键， 以弹出控制选板。
显示对象和控制对象都是前面板上的控件，前者有 输入端子而无输出端子，后者正好相反，它们分别 相当于普通编程语言中的输出参数和输入参数。数 值常数对象可以看成是控制对象的一个特例。
在前面板中创建新的控制对象或显示对象时， LabVIEW 都会在流程图中创建对应的端子。端子 的符号反映该对象的数据类型。
固定的，仪器间相互配合较差
开发与维护费用降至最低
开发与维护开销高
技术更新周期短（0.5—1年）
技术更新周期长（5—10年）
编程软件 显示选项 时间记录 自动化
自己编程硬件，二次开发强 无限显示选项 完整的时间记录和测试说明 自动化的测试过程
无法自己编程硬件，二次开发弱 有限显示选项 部分的时间记录和测试说明 测试过程部分自动化
控件选择
调用存储在文件中的 控制和显示接口
用户控制
用户自定义的控制和 显示
函数模板功能说明
函数选板 只有在打开了流程 图程序窗口，才能出现函数 选板。
函数选板是创建流程图程序 的工具。
该选板上的每一个顶层图标 都表示一个子选板。
这个选板是多层的，其中每 一个子选板下还包括多个对 象。
函数模板功能说明
图框：用来实现结构化控制命令。 连线：用于代表程序执行过程中的数据流，数
据是单向流动的。是程序框图中各个对象之间传 递数据的通道。
LabVIEW的操作模板
在LabVIEW的用户界面上，提供的操作 模板， 包括： 1）工具选板 （Tools） 2）控件选板 （Controls） 3）函数选板 （Functions） 这些选板集中反映了该软件的功能与特征。
连线
随机信号发生器的流程图
LabVIEW的程序设计： LabVIEW有3类端口：
1）前面板对象端口 2）全局变量与局部变量端口 3）常量端口。 对象端口被用来与程序前面板上的控制件 或显示件传递数据。
LabVIEW的程序设计：
节点：类似于文本语言的函数或子程序，实现 程序功能的基本单元。 LabVIEW有2类节点： 1）功能函数节点 2）子VI节点。
主菜单包含有：File（文件）、Edit（编 辑）、Operation（操作）、Tools（工 具）、Browse（浏览）、Window（窗 口）、Help（帮助）
如果要查看某个功能函数或者 VI 的输入输 出，需要从Help菜单中选择Show Help， 再把光标置于这个功能函数或者 VI上。
2.显示对象（Indicator）、控制对象 （Control）和数值常数对象
a.基于文本式编程语言：如C, Visual C++, Visual Basic等。
b.基于图形化编程语言：如LabVIEW。
第2节 LabVIEW运行环境
LabVIEW （ Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台） 是美国NI公司（National Instrument Company）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。
虚拟仪器设计项目
一个最基本的虚拟仪器程序由3部分组成： 一个人机对话的前面板， 一个作为源代码的数据流程图 图标/连接端口,(在程序流程图中调用图标)
本节通过设计一个简单的温度转换器项 目来说明虚拟仪器的设计方法。
一、项目要求
创建一个把数字式摄氏温度转换为数字式华氏温度 的VI，要求前面板通过转换开关实现当输入摄氏温 度能够显示对应的华氏温度，而输入华氏温度时显 示摄氏温度。
抽象、简短的语言表达丰富的含义 花费大量时间精力精通编程语言 LabVIEW编程：图形化的编程环境 更多精力放到实现功能上 程序界面的图形化 程序代码的编写和功能实现的图像化
LabVIEW
LabVIEW适用于：测量行业、仿真、教育、 快速开发 多硬件平台的整合使用。
图形化的程序语言，编程时，基本上不写程序 代码，取而代之的是流程图。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。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、设计、测试并实现仪器系 统时，可以大大提高工作效率。
三、虚拟仪器与传统仪器的比较
虚拟仪器具有传统独立仪器无法比拟的优 势，它们相互交叉又相互补充，相得益彰。 独立仪器：使用在高速度、高带宽和专业测 试领域 虚拟仪器：使用在中低档测试领域，复杂环 境下的自动化测试
虚拟仪器的整体构成
虚拟仪器
通用仪器硬件平台
计算机 I/O接口设备
应用软件
应用程序 I/O接口设备驱动程序
带停止按钮的While循环
重复执行内部的子程序框图，直至条件接线 端（输入端）接收到特定的布尔值。如在程 序框图上放置该While循环，循环的条件接线 端旁可显示停止按钮并自动连线。
等待下一个整数倍毫秒 (函数) 等待直至毫秒计时器的值为毫秒倍数中指定值的整数倍。
该函数用于同步各操作。可在循环中调用该函数，控制 循环执行的速率。但是，第一个循环周期可能很短。连 线0至毫秒倍数输入，可迫使当前线程放弃对CPU的控制。 该函数进行异步系统调用，但函数节点却是同步操作的。 所以，直至指定时间结束，函数才停止执行。 添加至程序框图 在选板中定位 毫秒倍数输入端用于指定VI运行的时间间隔，以毫秒为 单位。连线0至该参数可强制当前线程放弃CPU。 毫秒 计时值返回毫秒计时器等待时间。
下拉列表 环和枚举的控制和 环和枚举 显示
控制模板功能说明
容器
I/O 对话框控 制 经典控件
分页控制、子面 板控制、ActiveX 控件容器
提供与输入、输 出有关的硬件接 口
对话框控制和显 示
提供早期的面板 控件
控制模板功能说明
用于文件、目录、设 引用句柄 备和网络连接的参考
数
装饰修饰 用于前面板装饰
结构
程序的结构控制
数值运算 数值运算符号
布尔运算 布尔运算符号
字符串函 字符串操作函数
数
节点
数组
数组运算与数组 转换函数
函数模板功能说明
簇
簇处理和簇常数
比较运 数字量、布尔量、
算
字符串比较运算
时间与 时间函数、对话框 对话框 窗口及错误端口
文件I/O
文件输入/输出管理 及文件路径常数
波形
波形测量工具和数 学分析
文本编辑 创建文本
用于弹出对象的属性 对象菜单 菜单，作用与鼠标右
键一样
滚动工具 实现窗口漫游功能
工具模板功能
断点工具
在调试程序时，为程 序设置断点
在数据线或节点上设 探针工具 置探针来观察数据变
化
取色工具 提取对象当前颜色
着色工具 用于给对象定义颜色
控制模板功能说明
在进行前面板设计时， 使用控制模板。
虚拟仪器软件由两大部分构成，即应用程序和I/O 接口仪器驱动程序。
1、应用程序（它包含两个方面的程序）： a、实现虚拟面板功能的前面板软件程序； b、定义仪器测试功能的流程图软件程序。
2、I/O接口仪器驱动程序：这类程序用来完成特定 外部硬件设备的扩展、驱动与通信。
目前己经有多种虚拟仪器的软件开发平台，大体 可分为两类：
五种虚拟仪器系统的构成方式
插片式虚拟仪器系统
PC－DAQ GPIB仪器
IEEE488通用接口总线 （台式仪器接口总线）
由一台PC一块GPIB接口板卡若干 GPIB仪器通过GPIB标准总线连接
被测信号
串口仪器
计算机
VXI模块
高速数据采集模块
PXI模块
高速数据采集模块
虚拟仪器的主要特点有：
尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主 要是软件。
第1章 虚拟仪器技术及 LabVIEW入门
天津电子信息职业技术学院 周冀馨
一、虚拟仪器概念
虚拟仪器（virtual instrumention）是基于 计算机的仪器。
计算机和仪器结合方式：
典型的PC —DAQ/PCI虚拟仪器方案
介绍典型的PC-DAQ/PCI虚拟仪器方案
被
信
数
数
测
号
据
据
对
调
采
处
象
理
集
理
卡
PC-DAQ/PCI插片式虚拟仪器系统
以数据采集卡、信号调理电路和计算机 为仪器硬件平台组成的插卡式虚拟仪器 系统。 采用计算机本身的总线PCI或ISA，将 数据采集卡插入计算机空槽中即可。
PC-DAQ/PCI插卡式虚拟仪器在五 种虚拟仪器系统中，是虚拟仪器最基本 最廉价的构成形式。
虚拟仪器 面板
LabVIEW的程序设计实质上就是设计一个个的“虚拟 仪器” （Virtual Instrument ），即“VI”。在 计算机显示屏幕上产生一个前面板(front panel)， 前面板具有与传统仪器类似的界面，可接受用户的 鼠标指令；在后台流程图面板则利用图形化编程语 言编制用于控制前面板的程序。
三、虚拟仪器与传统仪器的比较
功能 仪器功能 关键 系统升级 价格 使用 开发维护 技术革新周到期
虚拟仪器 仪器功能由用户自己定义
传统仪器 仪器功能只有厂家能定义
关键是软件
关键是硬件
系统升级方便，通过网络下载升 级程序