1章虚拟仪器概述概述

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虚拟仪器概述

国内：20世纪90年代中期开始引进、研究和开发工作，目前已取得了很大进展。如重庆大学已成功开发了15类30余种直接的虚拟仪器并在全国推广。
据“国际自动化仪表”杂志1999年预测：到21世纪前十年，全世界将有 50%的仪器仪表为虚拟仪器，其生产厂家将超过千家，产品将达到数千种。市场占有率将达到电测仪器仪表的50%以上。
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虚拟仪器概述
1.1 虚拟仪器的概念
传统仪器厂商定义功能
虚拟仪器用户定义功能
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虚拟仪器概述
仪器技术的发展过程
虚拟仪器是在计算机上显示传统仪器面板，它将硬件电路完成的信号调理和处理功能由计算机程序完成。
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框图窗口前面板窗口
图标
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虚拟仪器概述
控件选板
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虚拟仪器概述
控件选板
n 控件选板在前面板显示，它包含创建前面板时可用的全部对象。控件选板中的基本常用控件可以以现代（modern）、经典（classic）和系统（system）三种风格显示。
n 当鼠标移到某个对象或函数上时，上下文帮助窗口就会显示相应的帮助信息。
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联机帮助文档
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虚拟仪器概述
联机帮助文档
n 当单击Context Help窗口中Detailed help会弹出相应的完整的帮助信息。这是一个Windows标准风格的帮助窗口，包含了LabVIEW全部的帮助信息。

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

虚拟仪器技术

1. 虚拟仪器的定义
传统仪器:特定功能和仪器外观. 传统仪器:特定功能和仪器外观.
虚拟仪器(VI,Virtual Instrumentation):是一种以虚拟仪器(VI, Instrumentation):是一种以 ): 计算机和测试模块的硬件为基础以计算机软件为核硬件为基础, 计算机和测试模块的硬件为基础,以计算机软件为核所构成的, 心所构成的,并且在计算机显示屏幕上虚拟的仪器面以及由计算机所完成的仪器功能, 板,以及由计算机所完成的仪器功能,都可由用户软件来定义的计算机仪器. 件来定义的计算机仪器.
第2页
《虚拟仪器技术》虚拟仪器技术》
如:虚拟示波器
Vi
输入电路
A/D
RAM
控制系统
PC机
第3页
《虚拟仪器技术》虚拟仪器技术》
虚拟数字电压表
基于虚拟仪器的温度检测与控制
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《虚拟仪器技术》虚拟仪器技术》
2. 虚拟仪器的特点
从虚拟仪器的组成结构上来看: 从虚拟仪器的组成结构上来看: (1)虚拟仪器的硬件是通用的(包括通用计算机硬件平台和通用 )虚拟仪器的硬件是通用的( 的测量功能硬件);
第13页
《虚拟仪器技术》虚拟仪器技术》
1990年代,虚拟仪器得到业界广泛认可和应用, 1990年代,虚拟仪器得到业界广泛认可和应用,相继年代推出了基于GPIB总线总线( 推出了基于GPIB总线(General Purpose Interface Bus), -DAQ( Bus),PC-DAQ(Data Acquisition)和VXI总线 ),PC Acquisition) VXI总线 Instrumentation,1987年 (VMEbus eXtension for Instrumentation,1987年), PXI总线 PXI总线(PCI eXtension for Instrumentation,1997年) 总线( Instrumentation,1997年等多种虚拟仪器系统. 等多种虚拟仪器系统. 虚拟仪器软件采用面向对象和可视化编程技术. 虚拟仪器软件采用面向对象和可视化编程技术. 底层驱动和上层应用软件融为一体. 底层驱动和上层应用软件融为一体. 虚拟仪器软件的标准化: VPP(VXI即插即用即插即用, 虚拟仪器软件的标准化: VPP(VXI即插即用, VXIplug&play,1993年 VXIplug&play,1993年) 和VISA(Virtual VISA( Instrument Software Architecture, 虚拟仪器软件体系 Architecture, 结构). IVI( Instruments, 结构). IVI(Interchangeable Virtual Instruments, 可互换式虚拟仪器,1997年可互换式虚拟仪器,1997年).

虚拟仪器1

班级:工艺3092班姓名:黄威学号:1307093104虚拟仪器课程设计一:虚拟仪器概述及其特点虚拟仪器（Virtual Instrument——VI）——计算机化的测量仪器；是计算机与相关面向仪器的软、硬件产品的有机结合。

使用者通过友好的图形界面即虚拟仪器的前面板操作计算机，就像在操控自己定义、设计的测量仪器一样，并可以方便地组合、更新和扩展它，从而更快捷、更经济、更灵活地解决各个领域的测量和自动控制等应用问题。

由计算机、应用软件和仪器硬件三大要素构成，共同完成传统仪器的功能1-1 虚拟仪器的主要特点：1.尽可能采用通用的硬件，各种虚拟仪器之间的差异主要是软件。

2.充分发挥计算机的能力，具有强大的数据分析和处理功能，可以创造出功能更多、更强的测量或测控仪器及系统。

3.用户可根据自己的实际需求，很便利地自主构建新的虚拟仪器。

虚拟仪器的特点总概括为:▪丰富和增强了传统仪器的功能▪突出“软件即仪器”的概念▪仪器由用户自己定义▪开放的工业表准▪便于构成复杂的测试系统，经济性好▪1-2虚拟仪器在各领域中的应用由于虚拟仪器技术的强有力支持，科学家和工程师们可以方便地建立适合自己需要的测控系统，再也不必将自己封闭在固定传统仪器的狭窄天地中。

在电子测量、电力工程、物矿勘探、医疗、振动分析、声学分析、故障诊断及教学科研等诸多领域中都有极为广泛的应用。

在电子和通信工程中，虚拟仪器可用于电子测量和信号分析；在自动化检测领域内，虚拟仪器可用于数据采集和控制；在航天航空学科里，虚拟仪器可用于监测和分析火箭或卫星传递来的复杂数据，已被美国航天航空局（NASA）用于火星探险；在基础学科的研究中，虚拟仪器可用于设计实验系统，例如用于生化领域中监测薄膜分子的相互作用，以及医学领域中研究嗅觉和视觉。

虚拟仪器诞生以来的爆炸性发展令人惊叹，许多最新的大规模高精尖工程中都有它的用武之地。

太空光谱有限公司（Spectrum Astro, Inc.）的Roger Jellum 和Tom Arnold开发的AstroRT，是一种基于LabVIEW的数据采集和控制系统，用于航天器的制造测试和轨道姿态控制，可收集、处理和分配从航天器传来的遥感探测信息。

第1章虚拟仪器与LabVIEW概述

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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
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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。

《虚拟仪器与LabVIEW程序设计》章节思考与练习题含答案(大学期末复习资料)

第1章虚拟仪器概述1．测试测量仪器发展至今经过了那些阶段？答：经历了4个阶段，即：第一代模拟式仪器（或指针式仪器）、第二代数字式仪器、第三代智能仪器、第四代虚拟仪器。

2．什么是虚拟仪器，它有哪些特点?答：虚拟仪器是指在以计算机为核心的硬件平台上，其功能由用户设计和定义，具有虚拟仪器面板，其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。

特点：虚拟含义主要有两点：1、仪器面板是虚拟的，通过调用控件选板中的控件实现3．简述虚拟仪器的系统组成？答：虚拟仪器系统由硬件平台和软件平台两大部分完成：硬件平台：计算机、I/O接口设备；软件平台：4．简述虚拟仪器的软件层次结构？答：测试管理层：用户及仪器设备等管理。

应用程序开发层：用户根据仪器功能需求开发设计的虚拟仪器程序。

仪器驱动层：完成对特定仪器的控制和通信的程序集合。

I/O总线驱动层：完成对仪器寄存器进行直接存储数据操作，并为仪器设备与仪器驱动程序提供信息传递的底层软件。

第2章一个简单VI的设计1．输入两个数，求两个数的和差运算，并显示结果。

2．程序运行中，用旋钮控件改变图形曲线的颜色。

建立波形图表的属性节点，改为可写，并指定为曲线Plot的颜色Color属性。

第3章几种常用的程序结构1.创建一个VI产生100个随机数，求其最小值和平均值。

2.创建一个VI，每秒显示一个0到1之间的随机数。

同时，计算并显示产生的最后四个随机数的平均值。

只有产生4个数以后才显示平均值，否则显示0。

每次随机数大于0.5时，使用Beep.vi产生蜂鸣声。

3.求X的立方和（使用For和While循环）。

4.编程求1000内的“完数”。

“完数”指一个数恰好等于它本身的因子之和。

例如28＝14+7+4+2+1。

5.创建一个VI ，实现加、减、乘、除四种运算方式。

6.编写一个程序测试输入以下字符所用的时间：LabVIEW is a graphical programming language.7.使用公式节点创建VI ，完成下面公式计算，并将结果显示在同一个屏幕上。

LabVIEW概述

应用软件则是虚拟仪器的核心，在基本硬件确定后，软件通过不同功能模块即软件模块的组合构成多种仪器，赋予系统特有的功能，以实现不同的测量功能。
虚拟仪器的“虚拟”有以下两个层面的意思：
虚拟的控制面板传统仪器通过设置在面板上的各种“控件”
来完成一些操作和功能
虚拟的测量、测试与分析传统的仪器是通过设计具体的模
LabVIEW的功能
LabVIEW结合了简单易用的图形式开发环境与强大的图形化编程语言，提供了一个非常直观的编程环境；有专为大型应用开发、集成开发及应用配置设计的附加开发工具，包括应用程序生成器、图形比较、源代码控制、程序码编写指导及复杂矩阵运算等功能。
LabVIEW的应用
LabVIEW在实验教学以及课程学习中的优势有： ●LabVIEW是一个开放的开发平台，使用“所见即所得” 的可视化技术建立人机界面 ●LabVIEW软件本身提供了丰富而实用的函数库以及硬件驱动程序库 ●LabVIEW提供了许多仪器面板中的控制对象
1.3 LabVIEW 2015的安装
安装LabVIEW的最低配置要求如下： ●处理器最小配置为Pentium Ⅲ或Celeron 866MHz 处理器，推荐配置Pentium 4或类似处理器。 ●内存最小内存为1G，推荐内存配置为2G。 ●分辨率 1024 x 768像素。 ●硬盘空间最小安装需要2G的硬盘空间。
应用软件应用软件是直接面向操作用户的程序，该软件建立在仪器驱动程序之上，通过提供的测控操作界面、丰富的数据分析与处理功能等完成自动测试任务。尤其是通用数字处理软件，集中体现了虚拟仪器的优点。
虚拟仪器应用软件的开发工具具有通用软件和专业图形化编程软件两类。
★通用编程软件

LabVIEW-编程思想(第2版)

总目录序第1部分：LabVIEW编程思想第1章虚拟仪器导论1.1 虚拟仪器概述1.1.1 虚拟仪器理念的诞生1.1.2 初期虚拟仪器的理念1.1.3 现代虚拟仪器的理念1.2 虚拟仪器构成1.2.1 传感器1.2.2 数据采集模块1.2.3 商业化计算机平台1.3 虚拟仪器的测量原理1.3.1 传统仪器的基本测量原理1.3.2 虚拟仪器的基本测量原理1.3.3 虚拟仪器改变了传统仪器的测量方式和理念1.4 虚拟仪器的特点1.4.1 虚拟仪器充分利用了商业化计算机的软件资源1.4.2 虚拟仪器充分利用了商业化计算机的硬件资源1.4.3 软件仍然是虚拟仪器的重要组成部分1.4.4 可重复使用的硬件将降低虚拟仪器成本1.4.5 虚拟仪器的测量功能取决于用户需求1.5 虚拟仪器与传统仪器间的关系1.5.1 虚拟仪器会取代传统仪器吗？1.5.2 模拟电子技术仍主导着虚拟仪器的未来1.5.3 数字电子技术使得虚拟仪器设计更加灵活1.5.4 高端测量仪器领域传统仪器仍是主宰者1.6 虚拟仪器技术1.6.1 虚拟仪器技术——概述1.6.2 虚拟仪器技术之一——虚拟仪器软件开发环境1.6.3 虚拟仪器技术之二——虚拟仪器硬件体系架构1.6.4 虚拟仪器技术之三——虚拟仪器管理体系架构1.7 本章小结第2章NI LabVIEW2.1 计算机编程语言2.1.1 机器语言2.1.2 汇编语言2.1.3 高级语言2.1.4 图形化编程语言2.2 NI LabVIEW概述2.2.1 关于NI LabVIEW2.2.2 LabVIEW图形化编程语言2.2.3 NI LabVIEW图形化开发环境2.2.4 创建第一个图形化程序2.2.5 图形化语言运行机制——数据流2.3 VI——图形化程序的基本框架2.3.1 前面板窗口2.3.2 程序框图窗口2.3.3 图标和连线板2.4 VI属性2.4.1 VI属性——常规2.4.2 VI属性——内存使用2.4.3 VI属性——说明信息2.4.4 VI属性——修订历史和编辑器选项2.4.5 VI属性——保护2.5 子VI与VI的层次结构2.5.1 创建子VI2.5.2 创建子VI的图标和连线板2.5.3 VI的属性——窗口外观2.5.4 VI的属性——窗口大小和运行时的位置2.5.5 VI的层次结构2.6 VI的类型和跨平台特性2.6.1 通用类型VI2.6.2 严格类型VI2.6.3 VI的使用2.6.4 VI的跨平台2.7 本章小结第3章控件——前面板对象3.1 控件的基本特征3.1.1 控件的外观和样式3.1.2 控件的指向性3.1.3 控件的映射3.1.4 控件的静态属性3.2 控件的基本作用3.2.1 装饰前面板3.2.2 实现人机对话3.2.3 放置数据、承载数据类型3.2.4 控件的数据类型3.3 控件与LabVIEW中变量间的关系3.3.1 局部变量3.3.2 全局变量3.3.3 共享变量3.4 控件类型的定义3.4.1 控件3.4.2 自定义类型3.4.3 严格自定义类型3.5 控件的深入探索3.5.1 控件与VI服务器类之间的关系3.5.2 控件的创建和销毁3.5.3 利用更加丰富多彩的控件第4章接线端、节点——程序框图对象4.1 接线端——控件的映射4.1.1 接线端的作用和表示方式4.1.2 接线端——数据类型的标识4.1.3 接线端间的数据通道——连线4.2 节点——图形化代码4.2.1 函数——原子级的图形化代码4.2.2 内置VI——面对任务的函数集合4.2.3 Express VI——基于配置的模块化程序4.3 程序框图对象的深入探索4.3.1 图形化语言的抽象机制4.3.2 图形化代码的重用机制4.3.3 图形化语言异常和错误处理4.3.4 图形化语言与硬件的无缝连接第5章控制程序流程5.1 数据流——图形化语言运行机制5.1.1 何谓数据流5.1.2 数据流编程5.1.3 数据流编程的基本特点5.1.4 数据流编程的深入理解5.2 控制程序流程——运算符和算术表达式5.2.1 数值运算符5.2.2 关系运算符5.2.3 算术表达式5.2.4 逻辑运算符5.3 控制程序流程——定序控制5.3.1 平铺式顺序结构5.3.2 层叠式顺序结构5.3.3 利用公共线程5.4 控制程序流程——条件结构5.4.1 基本条件结构的图形化表示方法5.4.2 基本条件结构的数据流运行机制5.4.3 复杂条件结构5.4.4 最简单的条件选择5.5 控制程序流程——循环结构5.5.1 For循环及它的图形化表示法5.5.2 For循环的数据流运行机制5.5.3 While循环及它的图形化表示方法5.5.4 While循环的数据流运行机制5.5.5 循环中添加移位寄存器5.5.6 反馈节点5.6 控制程序流程——事件结构5.6.1 事件结构及它的图形化表示法5.6.2 事件结构的数据流运行机制第6章应用程序控制VI和函数6.1 属性节点和调用（方法）节点6.1.1 创建属性节点和调用节点6.1.2 应用程序（App）的属性和方法6.1.3 VI的属性和方法6.1.4 对象的属性和方法6.1.5 对象的属性的一些深入探索6.2 引用——操控对象的钥匙6.2.1 引用的基本概念6.2.2 获得引用的方法之一：创建引用6.2.3 获得引用的方法之二：打开与关闭引用6.2.4 引用句柄6.3 应用程序引用6.3.1 打开应用程序的引用6.3.2 获得相关计算机的网络地址6.3.3 获得相关计算机VI服务器的设置6.3.4 应用程序引用——实例6.4 VI引用6.4.1 打开VI的引用6.4.2 VI的动态调用6.4.3 动态调用VI方法之一——通过引用节点调用6.4.4 动态调用VI方法之二——通过调用节点调用6.5 控件的引用6.5.1 控件引用的创建方法6.5.2 控件引用的实际应用6.6 VI 脚本（VI Scripting）6.6.1 启动VI脚本6.6.2 使用VI脚本新建VI6.6.3 使用VI脚本新建VI对象6.6.4 VI脚本的用途6.6.5 VI脚本的第三方应用第7章文件处理7.1 文件间路径的关系7.1.1 文件常量与所引导的路径间关系7.1.2 非确定性文件路径的引导7.1.3 路径的简单拆分7.1.4 图形化应用程序与开发环境间的路径关系7.2 文件的读写7.2.1 文件的类型7.2.2 文本文件读写的操作过程7.2.3 二进制文件读写的操作过程7.2.4 波形文件读写的操作过程7.2.5 电子表格文件读写的操作过程7.3 配置文件（.ini文件）7.3.1 INI文件及INI文件格式7.3.2 LabVIEW中的INI文件函数7.3.3 LabVIEW中的INI文件实例第8章图形化语言的编程范式8.1 编程范式8.1.1 编程8.1.2 编程范式8.1.3 编程范式与编程思想8.2 几种常见的编程范式8.2.1 过程化（命令式）编程8.2.2 事件驱动编程8.2.3 面向对象编程8.3 LabVIEW图形化语言编程范式之一——过程化编程8.3.1 数据流编程思想导致过程化编程8.3.2 图形化语言中过程化编程的主要特点8.4 LabVIEW图形化语言编程范式之二——事件编程8.4.1 轮询与事件8.4.2 图形化语言中事件驱动编程的主要特点8.5 LabVIEW图形化语言编程范式之三——面向对象编程8.5.1 LabVIEW为什么要引入面向对象的编程范式8.5.2 LabVIEW中的类和对象8.5.3 LVOOP中的类和对象8.5.4 创建LabVIEW类8.5.5 LabVIEW 面向对象编程实例演示第9章图形化语言的设计模式9.1 设计模式概述9.1.1 设计模式9.1.2 LabVIEW图形化编程语言中的设计模式9.1.3 LabVIEW图形化编程语言的程序框架9.1.4 图形化语言设计模式的深入探讨9.2 图形化语言设计模式之一——标准状态机9.2.1 状态和状态机9.2.2 标准状态机9.3 图形化语言设计模式之二——队列消息处理器9.3.1 队列消息9.3.2 队列消息处理器图形化代码9.4 图形化语言设计模式之三——生产者队／消费者（事件）9.4.1 生产者／消费者结构9.4.2 导出生产者／消费者（事件）设计模式9.4.3 生产者／消费者设计模式（事件）的图形化代码9.5 图形化语言设计模式之四——生产者队／消费者（数据）9.5.1 导入生产者／消费者（数据）模板9.5.2 生产者／消费者（数据）设计模式的图形化代码9.6 图形化语言设计模式之五——用户界面事件处理器9.6.1 用户界面事件处理器9.6.2 用户界面事件处理器应用之一——鼠标双击事件9.6.3 用户界面事件处理器应用之二——用户按键操作9.6.4 用户界面事件处理器应用之三——用户菜单操作9.7 图形化语言设计模式之六——主／从设计模式9.7.1 主／从设计模式模板9.7.2 主／从设计模式图形化代码9.7.3 主／从设计模式用于数据传递的验证第10章在LabVIEW中管理项目10.1 项目浏览器（Project Explorer）10.1.1 创建一个新项目10.1.2 保存这个新项目10.2 在项目中添加相关的文件夹10.2.1 创建文档文件夹10.2.2 实现文档文件夹内容自动升级10.2.3 为文档文件夹添加其它的子文件夹10.2.4 创建LabVIEW代码文件夹10.3 在项目中添加VI10.3.1 创建Top Level VI10.3.2 添加子VI及自定义控件10.3.3 添加读取文件的路径VI10.3.4 添加动态调用的VI10.4 生成应用程序和应用程序安装包10.4.1 生成应用程序10.4.2 生成应用程序安装包第2部分：LabVIEW高级编程第11章LabVIEW图形化语言的基本设计准则11.1 应用开发中所必要的工作11.1.1 创建完善的需求文档11.1.2 依据需求文档进行硬件设计11.1.3 软件开发环境的规范化参考文献及附录附录A：LabVIEW 版本25年来的变迁第1部分：LabVIEW编程思想LabVIEW是一个划时代的图形化编程系统。

Labview第1章概述

➢ 虚拟仪器的基本功能
信号调理与采集功能数据分析和处理功能参数设置和结果表达
➢ 虚拟仪器的构成
❖ 通用仪器硬件平台(简称硬件平台)
❖ 应用软件两大部分构成
虚拟仪器的构成方式
I/O接口设备 PC-DAQ板
GPIB仪器
测
控对
串口仪器
计算
象
机
VXI模块
PXI模块
虚拟仪器的软件
▪ 基于图形化编程语言开发工具 : LabVIEW（NI 公司） HP VEE （HP 公司）
➢ 虚拟仪器的发展方向
• 网络技术应用到虚拟仪器领域中是虚拟仪器发展的大趋势。
• 网络化虚拟仪器特征：是将虚拟仪器、外部设备、被测试点以及数据库等资源纳入网络, 实现资源共享, 共同完成测试任务。
• 网络化虚拟仪器适合异地或远程控制、数据采集、故障监测、报警等。
LabVIEW 工作环境
➢ LabVIEW 6.i启动画面（演示）
–前面板和框图窗口 –主菜单栏简介 –快捷工具栏简介
➢ LabVIEW的操作模板
–工具模板（Tools Palette） –控制模板( Controls Palette ) –功能模板 ( Functions Palette )
➢ 数字子模板
➢ 什么是虚拟仪器
• 所谓虚拟仪器, 即是以计算机为基础 , 配以相应测试功能的硬件作为信号输入输出的接口, 完成信号的采集、测量与调理,从而完成各种测试功能的一种计算机化仪器系统。
模拟仪器->数字化仪器->智能仪器; 单台仪器->层叠式仪器系统阶段从80年代进入虚拟仪器系统时代
虚拟仪器与传统仪器的比较
的VI

第一章虚拟仪器概述

第一章
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。
– 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。 – 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。
– 前面板用于设置输入数值和观察输出量，用于模拟真实仪表的前面板。在程序前面板上，输入量被称为控制（Controls），输出量被称为显示（ Indicators ）。控制和显示是以各种图标形式出现在前面板上，如旋钮、开关、按钮、图表、图形等，这使这得前面板直观易懂。
流程图（block diagram）
创建一个VI程序•Fra bibliotek在前面板上放置三个控件，如下图所示：
打开框图程序窗口
• 完成的程序如图所示： • 运行
• 进入框图程序窗口
LabVIEW操作模板
控制模板(Controls Palette)
• 控件选板在前面板显示，它包含创建前面板时可用的全部对象。控件选板中的基本常用控件可以以现代（modern）、经典（classic）和系统（system）三种风格显示
• 功能模板 (Functions Palette)函数选板只能在编辑程序框图时使用，与控件选板的工作方式大体相同。创建框图程序常用的 VI 和函数对象都包含在该选板中。 • 选择View->Functions Palette或右击框图面板空白处就可以显示函数选板。
LabVIEW是什么？
• 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。

第1章 LabVIEW概述(正式版)

LabVIEW概述第1章 LabVIEW概述
1.2.3 LabVIEW软件包内容简介
LabVIEW5.1主对话框中有七个项目,LabVIEW软件包内容分别包含在这七个项目中。
LabVIEW概述第1章 LabVIEW概述
1) New VI：创建一个新的VI。
2) Open VI：打开一个已存在的VI。 3) DAQ Solution Wizard：启动一个交互式应用，在这个应用中，容许用户创建一个客户数据采集应用方案。 4) Search Examples 5) LabVIEW Tutorial：启动交互式在线指导课程。 6) Next：屏幕包含一个快速提示，选择Next按钮将看到更多的提示。 7) Exit：退出LabVIEW应用。
LabVIEW概述第1章 LabVIEW概述
传统仪器面板上的器件都是“实物”，而且是由“手动”、“触摸”来进行操作的，而虚拟仪器面板控件是外形与实物相像的“图标”， “通”、“断”、“放大”等，对应着相应的软件程序。这些软件已经设计好了，用户不必设计，只需选用代表该种软件程序的图形“控件”即可，由计算机的鼠标“键击”来对其进行操作。因此，设计虚拟面板的过程就是在 “前面板”设计窗口中，从控制模板选取、摆放所需的图形“控件”。
端口是只有一路输入/输出，且方向固定的节点。 LabVIEW 有三类端口：前面板对象端口、全局与局部变量端口和常量端口。对象端口是数据在框图程序部分和前面板之间传输的接口。一般来说，一个VI 的前面板上的对象在框图中有一个对象端口与之一一对应。当在前面板创建或删除前面板对象时，可自动创建或删除相应的对象端口。控制对象对应的端口在框图中是用粗框，如框图程序中的A 和B 端口。它们只能在VI 程序框图中作为数据流源点。显示对象对应的端口在框图中是用细框。如例子中的A+B 和A-B 端口。它们只能在VI 程序框图中作为数据流终点。常量端口永远只能在VI 程序框图中作为数据流源点。

虚拟仪器概述(1)

功能单一的独立设备
传统仪器:厂商定义
2020/8/16
虚拟仪器:用户定义
程序解决方案
PXI DAQ VXI IMAQ GPIB Motion
硬件板卡
2020/8/16
ห้องสมุดไป่ตู้
软件驱动模块
软件
信号调理
数据采集卡
测
GPIB 接口仪器
GPIB接口卡
控
串行口仪器/PLC
对 VXI 仪器
象
现场总线（Fieldbus）设备
虚拟仪器概述(1)
2020/8/16
引子
所有的测量仪器主要功能可由①数据采集②数据测试和分析③结果输出显示等三大部分组成，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，就可构成由计算机组成的测量仪器。
2020/8/16
1.1 虚拟仪器的概念
是计算机技术、数据通信技术和测量技术相结合的产物，它几乎克服了传统硬件化仪器的所有缺点，是测试仪器的发展方向。
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(2) 虚拟仪器的发展现状
国外：20世纪80年代以来，NI公司研制和推出了多种总线系统的虚拟仪器，其代表产品LabVIEW图形编程系统已广泛使用。随后HP公司也推出了 HPVEE编程系统。后来世界上又陆续百家公司如Tektronix公司、Racal公司也相继推出了各自的产品。 1988年，全球只有5家制造商推出的30余种产品；1994年，已有90余家近 1000多种产品问世。
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VI 软件使得开发与维护费用降至最低
技术更新周期短(1～2年) 关键是软件
价格低、可复用与可重配置性强用户定义仪器功能
开放、灵活，计算机技术同步发展与网络及其它周边设备互联

虚拟仪器概述

虚拟仪器概述作者：彭先进来源：《今日湖北·下旬刊》2015年第01期摘要本文从虚拟仪器的起源、发展入手，介绍了虚拟仪器的功能，比较了虚拟仪器与传统仪器的不同，简单的介绍了虚拟仪器设计技术。

本文还从市场出发对虚拟仪器的配置做了具体阐述。

关键词虚拟仪器设计配置仪器是人类认识世界的基本工具。

随着信息时代的来临，传统仪器已不能满足科技以及社会生产的需要。

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，这就是所谓的虚拟仪器（virtualinstruments）。

它通过充分利用计算机资源，配以独特设计的软硬件，来实现传统仪器的全部功能和一些在传统仪器上无法实现的功能。

一、仪器的发展随着电子技术的发展，仪器的发展经历了四个时期：1、第一代仪器：模拟仪器。

如指针式万用表、晶体管电压表，它们均采用模拟电子技术实现，用指针显示测量结果。

2、第二代仪器：数字化仪器。

如数字电压表、频率计等。

可将模拟信号转化为数字信号进行测量，结果以数字方式输出。

3、第三代仪器：智能仪器。

智能仪器内置微处理器，能自动测量，具有一定的数据处理能力。

4、第四代仪器：虚拟仪器。

是现代计算机技术和测量技术结合的产物。

二、虚拟仪器与传统仪器的比较独立的传统仪器，如示波器和波形发生器等，虽性能强大，但价格昂贵，且功能被厂家限定，只能完成特定的工作，用户通常都不能够对其加以扩展或自定义其他功能。

开发这些仪器还要用专门的技术和高成本的元部件，使它们身价高也不容易更新。

我们把虚拟仪器与传统仪器进行了比较，比较结果如表1所示。

表1 传统仪器与虚拟仪器的比较从表1中可见，传统仪器与虚拟仪器最重要的区别在于：虚拟仪器的功能由用户使用时自己定义，而传统仪器的功能是由厂商事先定义。

虚拟仪器相关课程设计

虚拟仪器相关课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解虚拟仪器的概念、原理及其在工程测试中的应用。

2. 掌握虚拟仪器软件LabVIEW的基本操作、编程方法及数据采集、处理与分析技巧。

3. 了解虚拟仪器在不同领域的实际应用案例，拓展知识视野。

技能目标：1. 培养学生运用LabVIEW软件设计简单的虚拟仪器系统，进行数据采集与处理的能力。

2. 能够独立完成虚拟仪器的搭建、调试与优化，提高实际操作技能。

3. 学会查阅相关资料，对虚拟仪器系统进行改进与创新，培养解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对虚拟仪器技术的学习兴趣，培养主动探索、勇于实践的精神。

2. 培养学生的团队合作意识，学会与他人共同解决问题，提高沟通能力。

3. 通过课程学习，使学生认识到虚拟仪器在现代工程技术中的重要性，树立正确的价值观。

课程性质：本课程为专业选修课，以实践为主，理论联系实际，注重培养学生的动手能力和创新能力。

学生特点：学生具备一定的电子技术、计算机编程基础，对新技术具有较强的好奇心，喜欢实践操作。

教学要求：结合学生特点，采用任务驱动、案例教学等方法，引导学生主动参与实践，提高综合运用知识的能力。

在教学过程中，注重分层教学，满足不同层次学生的学习需求。

通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为未来从事相关领域工作打下基础。

二、教学内容1. 虚拟仪器概述：介绍虚拟仪器的定义、发展历程、分类及其在现代工程测试中的应用。

教材章节：第一章虚拟仪器概述2. LabVIEW软件基础：学习LabVIEW软件的安装、界面、操作方法、编程基本概念和流程。

教材章节：第二章 LabVIEW编程基础3. 数据采集与处理：学习虚拟仪器的数据采集原理、硬件接口、数据采集卡的使用及数据处理方法。

教材章节：第三章数据采集与处理4. 虚拟仪器设计实例：分析不同领域的虚拟仪器应用案例，学习虚拟仪器的搭建、调试与优化。

教材章节：第四章虚拟仪器设计实例5. 创新设计与实践：结合所学知识，指导学生进行虚拟仪器创新设计，提高实际操作和创新能力。

第一讲虚拟仪器概述

光盘的使用说明
• CVI 5.0的安装版说明；
• 实用例程的使用及演示，如设安装路径在 D盘，则串口的使用例程在 D:\CVI\samples\rs232\serial.prj\,读者可以直接在其开发环境下运行； • 参考文档说明：打开工程文件（*.prj）的help选项或按快捷键F1,可以查找到有关的帮助文件。 CVI的主要目录说明：见P7.
机
多路 I/O口
D/A
实例二蓄电池容量测试仪
• 系统的构成：硬件平台、计算机的 I/O接口、软件（VCVI）； • 系统的演示。
实例三
• 见各图片。
净化项目
深一步的应用
• • • • • • • • CVI与MATLAB的接口；基于一般信号分析技术的虚拟仪器设计；基于相关伪随机技术的虚拟仪器设计；基于神经网络的虚拟仪器设计；基于小波分析的虚拟仪器设计；基于混沌技术的虚拟仪器设计；基于模糊理论的虚拟仪器设计；网络化虚拟智能传感器系统设计。
电子仪器发展至今，大致经历过四代： • 第一代模拟仪器：如指针式万用表； • 第二代分立元件仪器：由20世纪50年代出现的电子管和60年代出现的晶体管组成的电子电路仪器； • 第三代数字化仪器：70年代出现的以集成电路芯片为基础的仪器，如数字电压表等；
• 第四代智能仪器：以微处理器为核心的智能式仪表，既能进行自动测试，又能进行一定的数据处理，可取代部分脑力劳动。其缺点是其功能全部是以硬件（或固化软件）的形式存在，无论是开发还是应用，都缺乏灵活性； • 目前，随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，测试技术与计算机的深层次结合引起了测试仪器领域里一场新的革命一种全新的仪器结构概念导致了新一代仪器---虚拟仪器的出现。 • 国际上从1988年开始陆续有虚拟仪器产品面市，当时有5家制造商推出了30种产品。此后，虚拟仪器产品成倍增加。

南邮虚拟仪器课程设计

南邮虚拟仪器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解虚拟仪器的概念、原理及其在工程测试中的应用。

2. 学生掌握虚拟仪器的设计流程，包括硬件选择、软件配置和数据采集分析。

3. 学生能够描述至少三种常用的虚拟仪器模块功能及其操作方法。

技能目标：1. 学生能够运用所学的虚拟仪器知识，设计简单的数据采集系统。

2. 学生能够操作相关软件，对采集的数据进行有效的处理和分析。

3. 学生通过小组合作，解决虚拟仪器在使用过程中遇到的技术问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对虚拟仪器技术的兴趣，激发其探索精神和创新意识。

2. 培养学生团队协作精神，提高沟通与协作能力。

3. 学生能够认识到虚拟仪器在现代工程技术中的重要性，增强其专业认同感。

本课程针对南邮学生特点，结合虚拟仪器课程性质，注重理论知识与实践操作的相结合。

通过本课程的学习，使学生具备虚拟仪器的基本知识和操作技能，为后续相关课程及工程实践打下坚实基础。

同时，注重培养学生的团队协作能力和创新精神，提高其综合素质。

教学要求明确，课程目标具体可衡量，以便于教学设计和评估的实施。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 虚拟仪器概述：介绍虚拟仪器的定义、发展历程、分类及特点，使学生全面了解虚拟仪器的基本概念。

2. 虚拟仪器原理：讲解虚拟仪器的硬件组成、软件架构及工作原理，重点阐述数据采集、处理和显示的过程。

3. 虚拟仪器设计流程：详细讲解虚拟仪器设计的方法和步骤，包括硬件选择、软件配置、数据采集与处理等。

4. 常用虚拟仪器模块：介绍至少三种常用的虚拟仪器模块（如DAQ模块、信号发生器模块、数字万用表模块等）的功能、操作及应用案例。

5. 虚拟仪器软件：讲解虚拟仪器软件（如LabVIEW、MATLAB等）的基本操作、编程方法和数据分析方法。

6. 实践操作：安排学生进行虚拟仪器的设计、搭建和调试，巩固所学知识，提高实际操作能力。

教学内容依据教材章节进行安排，具体如下：第1章虚拟仪器概述第2章虚拟仪器原理第3章虚拟仪器设计流程第4章常用虚拟仪器模块第5章虚拟仪器软件第6章实践操作课程进度安排合理，保证学生在掌握基本理论知识的基础上，有足够的时间进行实践操作，提高教学效果。

第1章虚拟仪器基础-LabVIEW虚拟仪器设计与应用(第2版)-胡乾苗-清华大学出版社

对
象
串口仪器/PLC
现场总线设备
其他总线类设备等
计
算
机
网
或
工
络
作
站
虚拟仪器软件
从组成结构上虚拟仪器可分为通用仪器硬件平台（简称硬件平台）和应用软件两大部分。
1. 虚拟仪器的硬件平台作用是获取测试对象的被测信号，由计算机和I/O接口设备组成。 (1) 计算机是虚拟仪器硬件平台的核心，一般为PC或者工作站。
都是一个计算机插件，每种仪器都没有硬件构成的仪器面板，而由计算机显示屏替代。
VXI（VMEbus eXtensions for Instrumentation）总线是一种高速计算机总线在仪器领域的扩展。VXI总线系统由一个VXI总线主机箱、若干VXI总线器件、一个VXI总线资源管理器和主控制器组成。
根据构成虚拟仪器接口总线的不同，虚拟仪器系统可以分为PC-DAQ系统、GPIB系统、 VXI/PXI/LXI系统、串口系统、现场总线系统等。
1. PC-DAQ系统 P件平台组成的插卡式虚拟仪器系统。它采用PCI或ISA计算机总线，故将数据采集卡插入计算机的PCI槽即可。
虚拟仪器中的“虚拟”一词主要包含以下两个方面的含义：
(1)虚拟仪器的面板是虚拟的虚拟仪器面板上的“开关”、“旋钮”等图标，外形与传
统仪器的“开关”、“旋钮”等实物相像，实现的功能也相同，只是虚拟仪器上的控件是通过计算机的鼠标和键盘来操作，实际功能通过相应的软件程序来实现。 (2) 虚拟仪器的测量功能是通过软件编程来实现的
虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种表达形式输出控制信号或检测结果；利用计算机强大的软件功能实现信号的运算、分析、处理；利用I/O接口设备完成信号的采集与调理，从而完成各种测试功能的计算机测试系统。

1章虚拟仪器概述概述

虚拟仪器概述

第1章 LabVIEW概述

虚拟仪器技术

虚拟仪器1

第1章 虚拟仪器与LabVIEW概述

《虚拟仪器与LabVIEW程序设计》章节思考与练习题含答案(大学期末复习资料)

LabVIEW概述

LabVIEW-编程思想(第2版)

Labview第1章概述

第一章 虚拟仪器概述

第1章 LabVIEW概述(正式版)

虚拟仪器概述(1)

虚拟仪器概述

虚拟仪器相关课程设计

第一讲 虚拟仪器概述

南邮虚拟仪器课程设计

第1章 虚拟仪器基础-LabVIEW虚拟仪器设计与应用(第2版)-胡乾苗-清华大学出版社

第1章虚拟仪器与LabVIEW概述

第一章虚拟仪器概述

第一讲虚拟仪器概述

第1章虚拟仪器基础-LabVIEW虚拟仪器设计与应用(第2版)-胡乾苗-清华大学出版社