虚拟仪器概述

C o n d it io n s
STO P
D IS P O AN NT DR
A /D D /A D I/O T I/O
M a th礟 礟
D /A
T I/O T im in g
P R O C E S STO i Rm iBnUg S C o n d itio n in g
488 PORT
D I/O
ROM
图标
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控件选板
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控件选板
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。
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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工具选板
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。
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
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。
传统仪器:厂商定决方案
PXI DAQ VXI IMAQ GPIB Motion
硬件板卡
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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
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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。
控件属性
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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编辑程序框图
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。
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(1) 输入控件（Controls）和显示控件（Indicator）
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。
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LabVIEW的核心概念就是“软件即是 仪器”，即虚拟仪器的概念。
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?
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。
范例查找器
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范例查找器
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。
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
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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程序框图中的控件对象
程序框图中的控件对象实际上是前面板 相应控件的接线端
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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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
功能单一的独立设备
C o n d itio n in g
h
at
Y
M
礟R
礟 ROM
O
PROCESSOR BUS
A /D
488 PO RT
M
E
M
LA Y OL
T e m p e ra tu r e
C o n tr o l P an el F lo w
DISPLAY AND
CONTROL
MEMORY
C
P r es su r e A la r m
更多帮助 信息
单击此处访问 更详细的联机 帮助
实时上下文帮助窗口
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。
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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虚拟仪器构成框图
PC机或工作 站虚拟仪器 软件开发平台
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一些常用的虚拟仪器板卡
DAQ Card
2021/7/24 IMAQ Card
Field Point
Motion Control Card
1.1 虚拟仪器的概念
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。
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。
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1.3 LabVIEW可以做什么?
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。
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。
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。
2021/7/24
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虚拟仪器概述
2021年7月24日星期六
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。
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1.1 虚拟仪器的概念
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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
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
厂商定义仪器功能 封闭、固定
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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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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虚拟仪器 用户定义功能
DISPLAY AND
CONTROL
ROM
C o n d itio n in g
D
T
I /O T im
in g
A /D
C o n tr o l P a n e l F lo w
STO P
T e m p er a tu r e
P re s s u r e A la rm
联机帮助文档
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。
你也可以选择主菜单Help->Search the LabVIEW Help选项打开它。
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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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1.1 虚拟仪器的概念
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?
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。
1.4 LabVIEW的发展历程
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1.5 初步认识LabVIEW
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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
帮助资源列 表栏
前面板和程序框图
LabVIEW程序被称为VI，扩展名默认 为.vi
框图窗口 前面板窗口
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函数选板
2021/7/24
函数选板
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。
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工具选板
L O
AY L
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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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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
C o n d it io n s
1.1 虚拟仪器的概念
传统仪器 厂商定义功能
礟 ROM M E M O礟M Ra t hY 488 PO R T
A /D D /A D I/O T I/O
P R O C E S TS iOmR i nB gU S C o n d itio n in g
C
D IS P OA N N TD R
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(1) 输入控件（Controls）和显示控件（Indicator）
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）
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 。
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。
2021/7/24
2021/7/24
1.2 什么是LabVIEW?
LabVIEW程序被称为VI（Virtual Instrument），即虚拟仪器。
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。
2021/7/24
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。