虚拟仪器概述
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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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2020/12/5
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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2020/12/5
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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虚拟仪器概述
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。
n 在北京正负电子对撞机二期工程北京谱仪慢控制系 统中，大约有30种物理量共7000多点的现场数据点 需要实时采集控制和分析记录等。
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2020/12/5
虚拟仪器概述
1.4 LabVIEW的发展历程
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虚拟仪器概述
n LabVIEW程序被称为VI（Virtual Instrument），即虚拟仪器。
n LabVIEW的核心概念就是“软件即是仪 器”，即虚拟仪器的概念。
n LabVIEW还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。
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虚拟仪器概述
1.3 LabVIEW可以做什么?
n 可以选择View->Tools Palette选项来 显示工具选板
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虚拟仪器概述
善用LabVIEW联机帮助
n LabVIEW为用户提供了非常全面的帮助 信息，有效地利用帮助信息是快速掌握 LabVIEW的一条捷径。
n LabVIEW提供了各种获取帮助信息的方 法，包括实时上下文帮助（Show Context Help）、联机帮助、LabVIEW范 例查找器（Find Examples）、网络资源 （Web Resources）等。
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虚拟仪器概述
1.1 虚拟仪器的概念
虚拟仪器指的是具有虚拟仪器面板的个人 计算机仪器。它由通用个人计算机、模块 化功能硬件和控制软件所组成。操作人员 通过友好的图形用户界面以及图形化编程 语言来控制仪器的运行，以完成对被测试 量的采集、分析、判断、显示、存储以及 数据生成。
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虚拟仪器概述
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虚拟仪器概述
引子
n 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。
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信号调理 GPIB 接口仪器
数据采集卡 GPIB接口卡
串行口仪器/PLC
VXI 仪器
PC机或工作 站虚拟仪器 软件开发平台
现场总线（Fieldbus）设备
虚拟仪器构成框图
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虚拟仪器器概述
一些常用的虚拟仪器板卡
DAQ Card
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虚拟仪器概述
控件属性
n 前面板中的每个控件都有 自己的属性，如控件的颜 色、最大最小值、显示精 度和方式等。许多属性都 可以根据不同的需要进行 编辑。右击前面板任何一 个控件选择Properties选 项就可以弹出该控件的属 性配置窗口。
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虚拟仪器概述
仪器技术的发展过程
第一代：模拟式仪器仪表
如指针式电流、电压、万用表、模拟式信号产生 器等，它们对测量结果进行指示的基本结构是电磁机 械式结构。
第二代：数字化仪器
如数字电压表、数字频率计、数显表、记忆示波 器等。它是将模拟信号的测量转为数字信号的测量， 并以数字方式输出和显示结果。
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n 你也可以选择主菜单Help->Search the LabVIEW Help选项打开它。
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虚拟仪器概述
范例查找器
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虚拟仪器概述
范例查找器
n LabVIEW提供了大量的范例，这些范例 几乎包含了LabVIEW所有功能的应用实 例，并提供了大量的综合应用实例。
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虚拟仪器概述
1.3 LabVIEW可以做什么?
n LabVIEW不仅可以用来快速搭建小型自动化测 试测量系统，还可以被用来开发大型的分布式 数据采集与控制系统。
n 在美国Lawrence Livermore国家实验室，一个花费 2000万美金的极为复杂的飞秒激光切割系统就是基 于LabVIEW开发的。
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仪器技术的发展过程
第三代：智能仪器
内置有微处理器，能进行自动测试并具有一定的 数据处理功能。其功能模块是硬件和固化的软件，灵 活性差。 第四代：虚拟仪器
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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n 软件技术是虚拟仪器的核心技术。常用 的仪器用开发软件有LabVIEW、 LabWindows/CVI、VEE等等，其中以 LabVIEW应用最为广泛。
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1.2 什么是LabVIEW?
n LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种用图标代替文 本行创建应用程序的图形化编程语言。
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虚拟仪器概述
实时上下文帮助窗口
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显示VI 路径
锁定上下 文相关帮 助
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更多帮助 信息
单击此处访问 更详细的联机 帮助
虚拟仪器概述
实时上下文帮助窗口
n 选择菜单栏中Help->Show Context Help选项或按下Ctrl+H，就会弹出 Context Help窗口。
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虚拟仪器概述
(1) 输入控件（Controls）和显示控件（Indicator）
n 前面板中的一些控件既可以作为输入控 件也可以做作为显示控件。右击控件， 选择Change to Indicator或Change to Control可以进行输入控件与显示控 件之间的切换。
虚拟仪器概述
编辑程序框图
n 程序框图是图形化源代码的集合，这种 图形化的编程语言也称为G语言。
n 在菜单栏中选择Help->Find Examples 选项可以打开范例查找器。
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编辑前面板
n LabVIEW中的前面板是图形化的人机界 面，利用控件选项板提供的各种控件可 以所见即所得地编辑丰富多彩的人机界 面。
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虚拟仪器概述
n 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。
n 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。
n 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。
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虚拟仪器概述
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
传统仪器 开发与维护开销高 技术更新周期长(5～10年)
关键是硬件 价格昂贵
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虚拟仪器概述
1.1 虚拟仪器的概念
在虚拟仪器当中，PC机并不仅仅是起了显 示器的作用。虚拟仪器是把仪器的部分功 能软件化，封装形成模块，以供调用(即实 现软件功能的即插就用，Plug & Play)； 而系统必要的一些硬件，如数据采集电路 等也设计成各种功能模块，即各种硬件插 卡，以供选用。
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虚拟仪器概述
(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。
n 选择主菜单View->Controls Palette选项 或右击前面板空白处就可以显示控件选板。
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虚拟仪器概述
函数选板
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虚拟仪器概述
函数选板
n 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。
(1) 输入控件（Controls）和显示控件（Indicator）
n 利用输入控件可以输入相应的数据，例 如数字、布尔量、字符串和文件路径等。
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虚拟仪器概述
(1) 输入控件（Controls）和显示控件（Indicator）
n 显示控件用来显示数据。显示控件有数 字、温度计、LED指示灯、文本、波形图 等。
n 选择View->Functions Palette或右击 框图面板空白处就可以显示函数选板。
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虚拟仪器概述
工具选板
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虚拟仪器概述
工具选板
n 在前面板和程序框图中都可以使用工具 选板，使用其中不同的工具可以操作、 编辑或修饰前面板和程序框图中选定的 对象，也可以用来调试程序等。
1.5 初步认识LabVIEW
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虚拟仪器概述
LabVIEW 8.2 启动界面
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VI程序和工程 创建栏
新近打开的 工程和VI程 序列表栏
2020/12/5
帮助资源列 表栏
虚拟仪器概述
前面板和程序框图
n LabVIEW程序被称为VI，扩展名默认 为.vi
n 传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决 定程序执行顺序，而LabVIEW 则采用数据流编 程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了 程序的执行顺序。它用图标表示函数，用连线表 示数据流向。
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虚拟仪器概述
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虚拟仪器概述
1.2 什么是LabVIEW?
厂商定义仪器功能 封闭、固定
功能单一的独立设备
传统仪器:厂商定义
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虚拟仪器:用户定义
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程序解决方案
PXI DAQ VXI IMAQ GPIB Motion
硬件板卡
软件驱动模块
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软件
虚拟仪器概述
测 控 对 象
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IMAQ Card
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Field Point
Motion Control Card
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1.1 虚拟仪器的概念
n 虚拟仪器系统是由计算机、应用软 件和仪器硬件三大要素构成的。计 算机与仪器硬件又称为VI的通用仪 器硬件平台。
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虚拟仪器概述
1.1 虚拟仪器的概念
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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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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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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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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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。
n 在北京正负电子对撞机二期工程北京谱仪慢控制系 统中，大约有30种物理量共7000多点的现场数据点 需要实时采集控制和分析记录等。
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1.4 LabVIEW的发展历程
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虚拟仪器概述
n LabVIEW程序被称为VI（Virtual Instrument），即虚拟仪器。
n LabVIEW的核心概念就是“软件即是仪 器”，即虚拟仪器的概念。
n LabVIEW还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。
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1.3 LabVIEW可以做什么?
n 可以选择View->Tools Palette选项来 显示工具选板
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善用LabVIEW联机帮助
n LabVIEW为用户提供了非常全面的帮助 信息，有效地利用帮助信息是快速掌握 LabVIEW的一条捷径。
n LabVIEW提供了各种获取帮助信息的方 法，包括实时上下文帮助（Show Context Help）、联机帮助、LabVIEW范 例查找器（Find Examples）、网络资源 （Web Resources）等。
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1.1 虚拟仪器的概念
虚拟仪器指的是具有虚拟仪器面板的个人 计算机仪器。它由通用个人计算机、模块 化功能硬件和控制软件所组成。操作人员 通过友好的图形用户界面以及图形化编程 语言来控制仪器的运行，以完成对被测试 量的采集、分析、判断、显示、存储以及 数据生成。
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虚拟仪器概述
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虚拟仪器概述
引子
n 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。
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信号调理 GPIB 接口仪器
数据采集卡 GPIB接口卡
串行口仪器/PLC
VXI 仪器
PC机或工作 站虚拟仪器 软件开发平台
现场总线（Fieldbus）设备
虚拟仪器构成框图
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一些常用的虚拟仪器板卡
DAQ Card
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虚拟仪器概述
控件属性
n 前面板中的每个控件都有 自己的属性，如控件的颜 色、最大最小值、显示精 度和方式等。许多属性都 可以根据不同的需要进行 编辑。右击前面板任何一 个控件选择Properties选 项就可以弹出该控件的属 性配置窗口。
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2020/12/5
虚拟仪器概述
仪器技术的发展过程
第一代：模拟式仪器仪表
如指针式电流、电压、万用表、模拟式信号产生 器等，它们对测量结果进行指示的基本结构是电磁机 械式结构。
第二代：数字化仪器
如数字电压表、数字频率计、数显表、记忆示波 器等。它是将模拟信号的测量转为数字信号的测量， 并以数字方式输出和显示结果。
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n 你也可以选择主菜单Help->Search the LabVIEW Help选项打开它。
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虚拟仪器概述
范例查找器
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范例查找器
n LabVIEW提供了大量的范例，这些范例 几乎包含了LabVIEW所有功能的应用实 例，并提供了大量的综合应用实例。
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虚拟仪器概述
1.3 LabVIEW可以做什么?
n LabVIEW不仅可以用来快速搭建小型自动化测 试测量系统，还可以被用来开发大型的分布式 数据采集与控制系统。
n 在美国Lawrence Livermore国家实验室，一个花费 2000万美金的极为复杂的飞秒激光切割系统就是基 于LabVIEW开发的。
2020/12/5
虚拟仪器概述
仪器技术的发展过程
第三代：智能仪器
内置有微处理器，能进行自动测试并具有一定的 数据处理功能。其功能模块是硬件和固化的软件，灵 活性差。 第四代：虚拟仪器
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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n 软件技术是虚拟仪器的核心技术。常用 的仪器用开发软件有LabVIEW、 LabWindows/CVI、VEE等等，其中以 LabVIEW应用最为广泛。
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1.2 什么是LabVIEW?
n LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种用图标代替文 本行创建应用程序的图形化编程语言。
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虚拟仪器概述
实时上下文帮助窗口
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显示VI 路径
锁定上下 文相关帮 助
2020/12/5
更多帮助 信息
单击此处访问 更详细的联机 帮助
虚拟仪器概述
实时上下文帮助窗口
n 选择菜单栏中Help->Show Context Help选项或按下Ctrl+H，就会弹出 Context Help窗口。
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虚拟仪器概述
(1) 输入控件（Controls）和显示控件（Indicator）
n 前面板中的一些控件既可以作为输入控 件也可以做作为显示控件。右击控件， 选择Change to Indicator或Change to Control可以进行输入控件与显示控 件之间的切换。
虚拟仪器概述
编辑程序框图
n 程序框图是图形化源代码的集合，这种 图形化的编程语言也称为G语言。
n 在菜单栏中选择Help->Find Examples 选项可以打开范例查找器。
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虚拟仪器概述
编辑前面板
n LabVIEW中的前面板是图形化的人机界 面，利用控件选项板提供的各种控件可 以所见即所得地编辑丰富多彩的人机界 面。
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虚拟仪器概述
n 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。
n 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。
n 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。
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虚拟仪器概述
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
传统仪器 开发与维护开销高 技术更新周期长(5～10年)
关键是硬件 价格昂贵
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虚拟仪器概述
1.1 虚拟仪器的概念
在虚拟仪器当中，PC机并不仅仅是起了显 示器的作用。虚拟仪器是把仪器的部分功 能软件化，封装形成模块，以供调用(即实 现软件功能的即插就用，Plug & Play)； 而系统必要的一些硬件，如数据采集电路 等也设计成各种功能模块，即各种硬件插 卡，以供选用。
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虚拟仪器概述
(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。
n 选择主菜单View->Controls Palette选项 或右击前面板空白处就可以显示控件选板。
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函数选板
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函数选板
n 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。
(1) 输入控件（Controls）和显示控件（Indicator）
n 利用输入控件可以输入相应的数据，例 如数字、布尔量、字符串和文件路径等。
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(1) 输入控件（Controls）和显示控件（Indicator）
n 显示控件用来显示数据。显示控件有数 字、温度计、LED指示灯、文本、波形图 等。
n 选择View->Functions Palette或右击 框图面板空白处就可以显示函数选板。
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虚拟仪器概述
工具选板
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虚拟仪器概述
工具选板
n 在前面板和程序框图中都可以使用工具 选板，使用其中不同的工具可以操作、 编辑或修饰前面板和程序框图中选定的 对象，也可以用来调试程序等。
1.5 初步认识LabVIEW
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虚拟仪器概述
LabVIEW 8.2 启动界面
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VI程序和工程 创建栏
新近打开的 工程和VI程 序列表栏
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帮助资源列 表栏
虚拟仪器概述
前面板和程序框图
n LabVIEW程序被称为VI，扩展名默认 为.vi
n 传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决 定程序执行顺序，而LabVIEW 则采用数据流编 程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了 程序的执行顺序。它用图标表示函数，用连线表 示数据流向。
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虚拟仪器概述
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1.2 什么是LabVIEW?
厂商定义仪器功能 封闭、固定
功能单一的独立设备
传统仪器:厂商定义
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虚拟仪器:用户定义
虚拟仪器概述
程序解决方案
PXI DAQ VXI IMAQ GPIB Motion
硬件板卡
软件驱动模块
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软件
虚拟仪器概述
测 控 对 象
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IMAQ Card
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Field Point
Motion Control Card
虚拟仪器概述
1.1 虚拟仪器的概念
n 虚拟仪器系统是由计算机、应用软 件和仪器硬件三大要素构成的。计 算机与仪器硬件又称为VI的通用仪 器硬件平台。
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虚拟仪器概述
1.1 虚拟仪器的概念