虚拟仪器Labview基本用法
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交互式编译器技术
⑤灵活的程序调试手段 可设断点、单步、分步。 ⑥支持多种系统平台 ⑦网络功能
52
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍 （三） LabVIEW
LabVIEW: Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench
实验室虚拟仪器工程平台 （1）LabVIEW是NI公司于1986年推出的一种高效 的图形化软件开发环境。
53
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
（2）LabVIEW是一种图形化编程语言（G语言），技术人员 不用掌握太多的计算机编程知识，只需通过定义和连接代表各 种功能模块的图标，就能方便快速地建立起通常只有编程技巧 高超的程序员才能编制出的应用程序。
54
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
（3）LabVIEW的特点： ①图形化的仪器编程环境 提供测量和控制领域广泛使用的图形显示和控制对象，如表头、 旋钮、图表等。 用户可以采用流程图式的编程方法简单迅速地编写程序。
21
22
23
如果有测量硬件，按怎样的步骤设计虚拟仪器系统? ①仪器驱动程序设计或安装 ②应用软件设计。
24
虚拟仪器硬件的驱动程序应该怎样设计或安装？
①测量硬件一般由硬件厂商提供，不用设计，安装即可。 ②自己设计的硬件，采取串口或USB接口等，应用软件编程 环境一般提供有接口函数。
25
串口
26
59
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
Macintosh： 该电脑上使用的操作系统Mac OS是世界上第一个商用成功的 图像化操作系统。 Mac OS： 1 时间上Mac更早推出,在80年代；而Windows则是九十年代。 2 Mac比Windows更加易用和华丽,但大多数软件支持 Windows而不是Mac。
（4）基于PXI总线的虚拟仪器 ①兼容PCI总线产品。 ②集Compact PCI的高性能和VXI可靠性，性价比 最好。
17
18
19
计算机与测量硬件连接后是怎样控制测量硬件的？ 通过硬件驱动程序控制测量硬件。
20
数据处理、数据显示程序是怎样设计出来的？ 数据处理、数据显示程序通过编程软件设计。
57
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
④支持各种数据采集与仪器通信应用 支持ISA、EISA、PCI、PCMCIA和MacintoshNuBus等各种 总线，提供工业I/O设备的驱动程序，以及符合工业标准的 VISA、GPIB、VXI和RS232驱动程序库。
PCMCIA: PERSONAL COMPUTER MEMORY CARD INTERNATIONAL ASSOCIATION
VXI
14
有哪些接口类型？能否说出常见的几种？
测量硬件 接口和线缆 普通计算机
（5）PXI
PXI（PCI eXtension for Instrumentation) PXI：132-264MB/s，1997年提出。
PXI
15
（1）基于PC总线的虚拟仪器 内置PC总线（如PCI）的通用数据采集卡 （DAQ， Data Acquisition）。
35
⑤NI公司还推出了用于数据采集、自动测试、工业控制与自 动化等领域的多种设备驱动软件和应用软件，如：
1）LabVIEW的实时应用版本LabVIEW RT；
2）工业自动化软件BridgeVIEW；
3）工业组态软件Lookout；
4）基于Excel的测量与自动化软件Measure；
5）即时可用的虚拟仪器平台VirtualBench；
Bus)，也称此总线为IEEE488。 缺点为总线的传输速度不够高（最大为1MB/s) 。
GPIB
13
有哪些接口类型？能否说出常见的几种？
测量硬件 接口和线缆 普通计算机
（5）VXI
VXI(VME bus eXtensions for Instrumentation) VXI：40MB/s，1987年提出。
图形化编程语言
有NI公司的LabVIEW和Agilent公司的Agilent VEE等。
45
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍 （一） LabWindows/CVI
CVI： C for Virtual Intrument
用于虚拟仪器的C语言
46
LabWindows/CVI的特点
（1）面向仪器的交互式C语言开发平台，将功能强大、使用灵 活的C语言平台与用于数据获取、数据分析和显示的测控专业 工具有机地结合起来。 （2）为熟悉C语言的开发人员提供了一个理想的虚拟仪器软件 开发环境。
34
（2）专用于虚拟仪器开发的软件编程环境 ①图形化编程（G语言）环境：Agilent VEE、NI LabVIEW； ②文本编程环境：NI LabWindows/CVI。 ③其中，LabVIEW是目前最流行、应用最广、发展 最快、功能最强的图形化软件。 ④非常适于仪器、测量与控制领域的虚拟仪器软件 开发。
10
USB接口
什么是USB 1.1、USB 2.0和USB3.0? USB 1.1、USB 2.0和USB3.0都是USB的接口规范， 其差异主要表现在速度上。 ①USB 1.1 最高传输速率只有1.5MB/s，USB 2.0 最高传输速率可达60MB/s。 ②USB 1.1已接近淘汰，USB 2.0向下兼容USB 1.1。
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
②强大的数据分析与处理
数理统计、类型比较、矩阵运算、微积分、信号分析与 处理、数字滤波器等 。
模拟量（电量）A/D转换
数据分析与处理
测量数据（数字量）
仪器面板
50
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍 ③丰富的仪器驱动程序
51
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
④内置的程序编译器
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍 ⑥支持各种系统平台 LabVIEW支持Windows、PowerMacintosh、 Agilent-UX、SUNSPARC、Linux等各种操作系统。 在任何一个平台上开发的LabVIEW应用程序均可直接 移植到其他平台上。
37
1.5 虚拟仪器技术应用 1. 应用广泛 ①从军事到民用； ②特别是仪器、测量与控制、自动化等领域。
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控38制 系统
2.虚拟仪器应用案例
①虚拟仪器在通用仪器综合校准系统中的应用，海军航空工程学院。 ②基于PXI总线仪器的导弹自动测试系统，军械工程学院。 ③总线电子装备故障诊断系统，海军工程大学。 ④基于虚拟仪器的无线电引信动态性能测试系统，军械工程学院。 ⑤虚拟仪器在航空测试中的应用，海军航空工程学院。 ⑥虚拟仪器在标准电阻检定中的应用，上海市计量测试研究院。 ⑦基于PXI总线的多通道瞬态测试记录系统，西北工业大学。 ⑧在虚拟仪器平台上构建便携式车辆综合测试系统，太原机械学院。 ⑨基于虚拟仪器的无纸记录仪，马钢股份公司。 ⑩虚拟仪器在医学工程中的应用，广州南方医院。
60
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
⑤功能强大的数据处理和分析函数库
包括数值函数、字符串处理函数、数据运算函数和文 件I/O函数，还包括概率与统计、回归分析、线性代数、 信号处理、数字滤波器、窗函数、三维图形处理等高 级分析函数。
模拟量（电量）A/D转换
数据分析与处理
测量数据（数字量）
仪器面板
61
测量硬件 接口和线缆 普通计算机
7
有哪些接口类型？能否说出常见的几种？
测量硬件 接口和线缆 普通计算机
（1）串口
RS-232/485
8
有哪些接口类型？能否说出常见的几种？
测量硬件 接口和线缆 普通计算机
（2）USB
USB接口
9
USB接口
（2）USB ①全称是Universal Serial Bus，即通用串行总线。 ②具有支持热插拔、传输速率高等优点，是目前外部 设备的主流接口方式。 ③广泛应用于U盘、手机、数码相机、打印机、扫描 仪、摄像头等。
（2）基于GPIB通用接口总线的虚拟仪器 ①国际标准（IEEE488.1和IEEE488.2），技术成熟； ②但其数据传输速度一般低于500Kb/s，对测试速度 要求很高的场合不太适用。
16
（3）基于VXl总线的虚拟仪器 ①具有模块化、系列化、通用化、“即插即用”及 VXI仪器的互换性和互操作性。 ②但价格相对较高，适合于高端的测试领域。
6）生理数据采集与分析软件Biobench；
7）测试执行与管理软件TestStand；
8）还包括NI-488.2、NI-VISA、NI-VXI、NI-DAQ、NIIMAQ、NI-CAN、NI-FBUS等设备驱动软件；
9）以及各种LabVIEW和LabWindows/CVI的增值软件工
具包。
36
（6）虚拟仪器技术应用
11
有哪些接口类型？能否说出常见的几种？
测量硬件 接口和线缆 普通计算机
（3）PCI
个人电脑接口（Personal Computer Interface）
PCI
12
有哪些接口类型？能否说出常见的几种？
测量硬件 接口和线缆 普通计算机
（4） G可P编IB程的通用接口总线GPIB (General Purpose Interface
仲恺农业工程学院
虚拟仪器技术及应用
自动化学院 吴卓葵
1
（5）虚拟仪器的结构
2
虚拟仪器由哪两部分组成？ 虚拟仪器由硬件和软件两部分组成，其中硬件是基 础，软件是核心。
3
虚拟仪器的软硬件是怎么配合的？
电量（物理量）A/D转换
数据分析与处理
测量数据（数字量）
仪器面板
虚拟仪器的内部功能，可划分为信号采集与控制、数据分 析与处理、结果表示与输出三大功能模块。
39
（7）总结
40
41
仲恺农业工程学院
2 虚拟仪器软件开发平台
42
2 虚拟仪器软件开发平台
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
43
2 虚拟仪器软件开发平台
模拟量（电量）A/D转换
数据分析与处理
测量数据（数字量）
仪器面板
44
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍 文本式编程语言
有C、Visual C++、Visual Basic、Delphi和C++ Builder 和NI Labwindows/CVI等。
串口操作函数
27
Leabharlann Baidu8
串口操作
29
虚拟仪器的用户软件的设计包含哪两部分？ 包含用户界面设计和程序设计两部分。
30
31
32
有哪些编程软件可以进行虚拟仪器的用户软件设计？
33
（1）通用的可视化软件编程环境 ①Microsoft公司的Visual C++、Visual Basic、 Visual C#等。 ②Inprise公司的Delphi和C++ Builder等。
专门用在笔记本或PDA、数码相机等便携设备上的一种接口规范
58
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
④支持各种数据采集与仪器通信应用 支持ISA、EISA、PCI、PCMCIA和MacintoshNuBus等各种 总线。 Macintosh： Macintosh是苹果公司的出品的苹果电脑,简称为Mac。 NuBUS是MacintoshⅡ个人电脑使用的总线，与其他系列电 脑的总线不兼容，地址总线仍为32位，数据传输率为20MBPS， 它具有系统规划自动化的功能，成为欧洲共同规格标准。
信号采集与控制主要由虚拟仪器的通用硬件平台，并配合
仪器驱动程序共同完成，而数据分析与处理、结果表达与
输出则主要由用户应用软件完成。
4
虚拟仪器的硬件由哪两部分组成？ 硬件包括测量硬件和普通计算机。
5
测量硬件与普通计算机如何连接？
测量硬件 接口和线缆 普通计算机
6
有哪些接口类型？能否说出常见的几种？
55
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
②内置高效的程序编译器 编译方式运行32位应用程序 ，执行速度与C语言不相 上下。 内置代码评估器，可以将程序中对时间要求苛刻的部 分代码进行分析和优化。 LabVIEW可将程序转换为“*.EXE”独立可执行文件。
56
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
③灵活的程序调试手段 用户可以在程序中设置断点或单步执行程序。 在程序的数据流上设置探针，观察程序运行过程中数据的变化。
47
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍 （二） Agilent VEE
Agilent VEE: Agilent Visual Engineering Environment
安捷伦可视化工程环境
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2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍 ①图形化的编程 提供显示和控制模块，如按钮、图表、温度指示器等。
49
⑤灵活的程序调试手段 可设断点、单步、分步。 ⑥支持多种系统平台 ⑦网络功能
52
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍 （三） LabVIEW
LabVIEW: Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench
实验室虚拟仪器工程平台 （1）LabVIEW是NI公司于1986年推出的一种高效 的图形化软件开发环境。
53
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
（2）LabVIEW是一种图形化编程语言（G语言），技术人员 不用掌握太多的计算机编程知识，只需通过定义和连接代表各 种功能模块的图标，就能方便快速地建立起通常只有编程技巧 高超的程序员才能编制出的应用程序。
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2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
（3）LabVIEW的特点： ①图形化的仪器编程环境 提供测量和控制领域广泛使用的图形显示和控制对象，如表头、 旋钮、图表等。 用户可以采用流程图式的编程方法简单迅速地编写程序。
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如果有测量硬件，按怎样的步骤设计虚拟仪器系统? ①仪器驱动程序设计或安装 ②应用软件设计。
24
虚拟仪器硬件的驱动程序应该怎样设计或安装？
①测量硬件一般由硬件厂商提供，不用设计，安装即可。 ②自己设计的硬件，采取串口或USB接口等，应用软件编程 环境一般提供有接口函数。
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串口
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59
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
Macintosh： 该电脑上使用的操作系统Mac OS是世界上第一个商用成功的 图像化操作系统。 Mac OS： 1 时间上Mac更早推出,在80年代；而Windows则是九十年代。 2 Mac比Windows更加易用和华丽,但大多数软件支持 Windows而不是Mac。
（4）基于PXI总线的虚拟仪器 ①兼容PCI总线产品。 ②集Compact PCI的高性能和VXI可靠性，性价比 最好。
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计算机与测量硬件连接后是怎样控制测量硬件的？ 通过硬件驱动程序控制测量硬件。
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数据处理、数据显示程序是怎样设计出来的？ 数据处理、数据显示程序通过编程软件设计。
57
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
④支持各种数据采集与仪器通信应用 支持ISA、EISA、PCI、PCMCIA和MacintoshNuBus等各种 总线，提供工业I/O设备的驱动程序，以及符合工业标准的 VISA、GPIB、VXI和RS232驱动程序库。
PCMCIA: PERSONAL COMPUTER MEMORY CARD INTERNATIONAL ASSOCIATION
VXI
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有哪些接口类型？能否说出常见的几种？
测量硬件 接口和线缆 普通计算机
（5）PXI
PXI（PCI eXtension for Instrumentation) PXI：132-264MB/s，1997年提出。
PXI
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（1）基于PC总线的虚拟仪器 内置PC总线（如PCI）的通用数据采集卡 （DAQ， Data Acquisition）。
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⑤NI公司还推出了用于数据采集、自动测试、工业控制与自 动化等领域的多种设备驱动软件和应用软件，如：
1）LabVIEW的实时应用版本LabVIEW RT；
2）工业自动化软件BridgeVIEW；
3）工业组态软件Lookout；
4）基于Excel的测量与自动化软件Measure；
5）即时可用的虚拟仪器平台VirtualBench；
Bus)，也称此总线为IEEE488。 缺点为总线的传输速度不够高（最大为1MB/s) 。
GPIB
13
有哪些接口类型？能否说出常见的几种？
测量硬件 接口和线缆 普通计算机
（5）VXI
VXI(VME bus eXtensions for Instrumentation) VXI：40MB/s，1987年提出。
图形化编程语言
有NI公司的LabVIEW和Agilent公司的Agilent VEE等。
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2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍 （一） LabWindows/CVI
CVI： C for Virtual Intrument
用于虚拟仪器的C语言
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LabWindows/CVI的特点
（1）面向仪器的交互式C语言开发平台，将功能强大、使用灵 活的C语言平台与用于数据获取、数据分析和显示的测控专业 工具有机地结合起来。 （2）为熟悉C语言的开发人员提供了一个理想的虚拟仪器软件 开发环境。
34
（2）专用于虚拟仪器开发的软件编程环境 ①图形化编程（G语言）环境：Agilent VEE、NI LabVIEW； ②文本编程环境：NI LabWindows/CVI。 ③其中，LabVIEW是目前最流行、应用最广、发展 最快、功能最强的图形化软件。 ④非常适于仪器、测量与控制领域的虚拟仪器软件 开发。
10
USB接口
什么是USB 1.1、USB 2.0和USB3.0? USB 1.1、USB 2.0和USB3.0都是USB的接口规范， 其差异主要表现在速度上。 ①USB 1.1 最高传输速率只有1.5MB/s，USB 2.0 最高传输速率可达60MB/s。 ②USB 1.1已接近淘汰，USB 2.0向下兼容USB 1.1。
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
②强大的数据分析与处理
数理统计、类型比较、矩阵运算、微积分、信号分析与 处理、数字滤波器等 。
模拟量（电量）A/D转换
数据分析与处理
测量数据（数字量）
仪器面板
50
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍 ③丰富的仪器驱动程序
51
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
④内置的程序编译器
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍 ⑥支持各种系统平台 LabVIEW支持Windows、PowerMacintosh、 Agilent-UX、SUNSPARC、Linux等各种操作系统。 在任何一个平台上开发的LabVIEW应用程序均可直接 移植到其他平台上。
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1.5 虚拟仪器技术应用 1. 应用广泛 ①从军事到民用； ②特别是仪器、测量与控制、自动化等领域。
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控38制 系统
2.虚拟仪器应用案例
①虚拟仪器在通用仪器综合校准系统中的应用，海军航空工程学院。 ②基于PXI总线仪器的导弹自动测试系统，军械工程学院。 ③总线电子装备故障诊断系统，海军工程大学。 ④基于虚拟仪器的无线电引信动态性能测试系统，军械工程学院。 ⑤虚拟仪器在航空测试中的应用，海军航空工程学院。 ⑥虚拟仪器在标准电阻检定中的应用，上海市计量测试研究院。 ⑦基于PXI总线的多通道瞬态测试记录系统，西北工业大学。 ⑧在虚拟仪器平台上构建便携式车辆综合测试系统，太原机械学院。 ⑨基于虚拟仪器的无纸记录仪，马钢股份公司。 ⑩虚拟仪器在医学工程中的应用，广州南方医院。
60
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
⑤功能强大的数据处理和分析函数库
包括数值函数、字符串处理函数、数据运算函数和文 件I/O函数，还包括概率与统计、回归分析、线性代数、 信号处理、数字滤波器、窗函数、三维图形处理等高 级分析函数。
模拟量（电量）A/D转换
数据分析与处理
测量数据（数字量）
仪器面板
61
测量硬件 接口和线缆 普通计算机
7
有哪些接口类型？能否说出常见的几种？
测量硬件 接口和线缆 普通计算机
（1）串口
RS-232/485
8
有哪些接口类型？能否说出常见的几种？
测量硬件 接口和线缆 普通计算机
（2）USB
USB接口
9
USB接口
（2）USB ①全称是Universal Serial Bus，即通用串行总线。 ②具有支持热插拔、传输速率高等优点，是目前外部 设备的主流接口方式。 ③广泛应用于U盘、手机、数码相机、打印机、扫描 仪、摄像头等。
（2）基于GPIB通用接口总线的虚拟仪器 ①国际标准（IEEE488.1和IEEE488.2），技术成熟； ②但其数据传输速度一般低于500Kb/s，对测试速度 要求很高的场合不太适用。
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（3）基于VXl总线的虚拟仪器 ①具有模块化、系列化、通用化、“即插即用”及 VXI仪器的互换性和互操作性。 ②但价格相对较高，适合于高端的测试领域。
6）生理数据采集与分析软件Biobench；
7）测试执行与管理软件TestStand；
8）还包括NI-488.2、NI-VISA、NI-VXI、NI-DAQ、NIIMAQ、NI-CAN、NI-FBUS等设备驱动软件；
9）以及各种LabVIEW和LabWindows/CVI的增值软件工
具包。
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（6）虚拟仪器技术应用
11
有哪些接口类型？能否说出常见的几种？
测量硬件 接口和线缆 普通计算机
（3）PCI
个人电脑接口（Personal Computer Interface）
PCI
12
有哪些接口类型？能否说出常见的几种？
测量硬件 接口和线缆 普通计算机
（4） G可P编IB程的通用接口总线GPIB (General Purpose Interface
仲恺农业工程学院
虚拟仪器技术及应用
自动化学院 吴卓葵
1
（5）虚拟仪器的结构
2
虚拟仪器由哪两部分组成？ 虚拟仪器由硬件和软件两部分组成，其中硬件是基 础，软件是核心。
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虚拟仪器的软硬件是怎么配合的？
电量（物理量）A/D转换
数据分析与处理
测量数据（数字量）
仪器面板
虚拟仪器的内部功能，可划分为信号采集与控制、数据分 析与处理、结果表示与输出三大功能模块。
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（7）总结
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41
仲恺农业工程学院
2 虚拟仪器软件开发平台
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2 虚拟仪器软件开发平台
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
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2 虚拟仪器软件开发平台
模拟量（电量）A/D转换
数据分析与处理
测量数据（数字量）
仪器面板
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2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍 文本式编程语言
有C、Visual C++、Visual Basic、Delphi和C++ Builder 和NI Labwindows/CVI等。
串口操作函数
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Leabharlann Baidu8
串口操作
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虚拟仪器的用户软件的设计包含哪两部分？ 包含用户界面设计和程序设计两部分。
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有哪些编程软件可以进行虚拟仪器的用户软件设计？
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（1）通用的可视化软件编程环境 ①Microsoft公司的Visual C++、Visual Basic、 Visual C#等。 ②Inprise公司的Delphi和C++ Builder等。
专门用在笔记本或PDA、数码相机等便携设备上的一种接口规范
58
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
④支持各种数据采集与仪器通信应用 支持ISA、EISA、PCI、PCMCIA和MacintoshNuBus等各种 总线。 Macintosh： Macintosh是苹果公司的出品的苹果电脑,简称为Mac。 NuBUS是MacintoshⅡ个人电脑使用的总线，与其他系列电 脑的总线不兼容，地址总线仍为32位，数据传输率为20MBPS， 它具有系统规划自动化的功能，成为欧洲共同规格标准。
信号采集与控制主要由虚拟仪器的通用硬件平台，并配合
仪器驱动程序共同完成，而数据分析与处理、结果表达与
输出则主要由用户应用软件完成。
4
虚拟仪器的硬件由哪两部分组成？ 硬件包括测量硬件和普通计算机。
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测量硬件与普通计算机如何连接？
测量硬件 接口和线缆 普通计算机
6
有哪些接口类型？能否说出常见的几种？
55
2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
②内置高效的程序编译器 编译方式运行32位应用程序 ，执行速度与C语言不相 上下。 内置代码评估器，可以将程序中对时间要求苛刻的部 分代码进行分析和优化。 LabVIEW可将程序转换为“*.EXE”独立可执行文件。
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2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
③灵活的程序调试手段 用户可以在程序中设置断点或单步执行程序。 在程序的数据流上设置探针，观察程序运行过程中数据的变化。
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2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍 （二） Agilent VEE
Agilent VEE: Agilent Visual Engineering Environment
安捷伦可视化工程环境
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2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍 ①图形化的编程 提供显示和控制模块，如按钮、图表、温度指示器等。
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