虚拟仪器技术A实验指导2017修订
虚拟仪器实验指导书XX版
虚拟仪器实验指导书XX版实验指导深圳大学测控技术与仪器目录实验一 LabVIEW编程环境与基本操作实验 (1)实验二 LabVIEW编程的结构实验1 (6)实验三LabVIEW编程的图形图表、数组与簇 (126)实验四 LabVIEW编程的数据采集实验 (150)实验五 NI ELVIS环境 (218)实验六 RC 瞬态电路与数字温度计设计 (215)实验一 LabVIEW 编程环境与基本操作实验一、实验目的1．熟悉LabVIEW 的编程环境。
2．掌握LabVIEW 的基本操作方法，并编制简单的程序。
3．学习建立子程序的过程与调用子程序的方法二、实验原理1．虚拟仪器虚拟仪器（Virtual Instrument ，简称VI ）是基于计算机的软硬件测试平台。
虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，很容易构建，因此应用面极为广泛。
20世纪80年代，随着计算机技术的进展，个人电脑能够带有多个扩展槽，就出现了插在计算机里的数据采集卡。
它能够进行一些简单的数据采集，数据的后处理由计算机软件完成，这就是虚拟仪器技术的雏形。
1986年，美国National Instruments 公司（简称NI 公司）提出了“软件即仪器”的口号，推出了NI-LabVIEW 开发与运行程序平台，以直观的流程图编程风格为特点，开启了虚拟仪器的先河。
2．LabVIEWLabVIEW （Laboratory Virtual instrument Engineering ）是一种图形化的编程语言，一个标准的数据采集与仪器操纵软件。
LabVIEW 集成了与满足GPIB 、VXI 、RS-232与RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。
它还内置了便于应用TCP/IP 、ActiveX 等软件标准的库函数。
这是一个功能强大且灵活的软件。
利用它能够方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。
虚拟仪器技术实验1
《虚拟仪器技术》实验指导书实验1数字温度计实验实验序号：1实验名称：数字温度计实验适用专业：电子信息工程、通信工程学时数：4学时一、实验目的该实验要求学生学会使用NI ELVIS II+的可调电源VPS，并在其上搭建热敏电阻电路，基于NI ELVIS II+的软件包，在LabVIEW中编写程序，构建一个数字温度计。
二、实验要求（1）学会使用NI ELVIS II+中的数字万用表、可调电源。
（2）学会基于NI ELVIS II+的软件包在LabVIEW中编写程序构建一个数字温度计。
（3）要求认真且独立完成电子电路的参数测量。
（4）在NI ELVIS II+的实验板上搭电路以及测量数据时，注意不能短路，以免烧坏实验平台中的元器件。
（5）注意仪器设备的规范使用以及测量步骤正确的顺序。
（6）编写程序要规范、正确，有问题的程序能够通过调试解决。
（7）做完实验后给出本实验的实验报告。
三、实验设备、环境（1）NI ELVIS II+实验平台（2）至少PIII计算机，装有LabVIEW软件和NI ELVIS II+硬件驱动。
四、实验中的元器件（1）10kΩ电阻R1（2）10kΩ热敏电阻R T五、实验步骤及内容1、电阻元件参数测量（1）使用数字万用表测量电阻R1和热敏电阻R T。
在表1中记录测量数据。
实测值标称值R19.9710KΩR T16.9110KΩ表1电阻的测量值（2）将热敏电阻拿在指尖处，使它升温，观察电阻阻值变化随着温度升高阻值降低。
2、可调电源的使用（1）在软面板中，选择VPS，如图1。
NI ELVIS II+有两个可控电源，-12V~0V和0~12V，每个最大都可以输出500mA电流。
图1可调电源（2）用数字电压表测试可变电源的电源输出。
将可变电源[supply+]和[ground]连接到DMM的电压输入。
旋转VPS电压旋钮，可看见DMM显示的电压随VPS电压变化而变化。
点击手动按钮，旋转工作台上旋钮，观察DMM的变化随旋钮变化而变化。
虚拟仪器设计.pptx
➢ （5）因此，软件是虚拟仪器的核心，NI 提出“软件即 仪器”（The software is the instrument）。
第6页
《虚拟仪器技术》
➢ 与传统仪器相比，虚拟仪器技术特点： ➢ （1）功能强、性价比高、开放性（可扩充性）好；
✓ 充分利用计算机丰富的软硬资源。 ✓ 仪器功能可通过软件灵活设计（基于相同的硬件，
通过软件设计可实现不同的虚拟仪器）。 ✓ 仪器升级方便，性价比高（一机多用）。 ✓ 基于计算机网络技术，可实现“网络化虚拟仪器”。 ➢ （2）操作方便； ✓ 通过图形用户界面（GUI）操作虚拟仪器面板。 ➢ （3）硬件模块化、系列化； ✓ 基于仪器总线技术，设计出模块化、系列化硬件。
第四代仪器系统 虚拟仪器
模拟式自动测试系统 第一代测试系统 第二代测试系统 第三代测试系统
数字化
标准化
模块化
扫描 测试系统
专用 测试系统
GPIB 仪器系统
模块化 仪器系统
及系统
软件仪器自定义 型
特定设计专用型 台式仪器积木型 模块仪器集成型
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《虚拟仪器技术》
（2）仪器与自动测试系统总线技术
➢ 总线（bus）：信号或信息传输的公共路径。
Vi 输入电路
D
RAM
控制系统
《虚拟仪器技术》
PC机
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➢ 虚拟数字电压表
➢ 基于虚拟仪器的 温度检测与控制
《虚拟仪器技术》
虚拟仪器课程设计实验报告
《微机化仪器综合设计与实践》实验指导书李扬周琦广东工业大学机电工程学院2015 6月印刷精选文库目录精选文库实验六基于PID算法的可控硅水温自动调节系统设计一、实验目的和要求1.掌握虚拟仪器高级语言Lab VIEW 或Lab Windows/CVI 的流程图和软仪器面板的编程设计方法，熟悉数据处理模块、信号分析模块、仪器控制模块等各种软件模块的应用。
2．掌握数据采集硬件的低层驱动程序（C 语言/汇编语言）设计、调试及嵌入Lab VIEW 的技术。
3.学习基于PID的比例积分微分程序编写方法。
4.了解可控硅的的温度控制特点和原理。
5.熟悉CB-68LP接线端子板各接口，利用CB-68LP端子板和PCI-6023E数据采集卡进行模拟量和数字量的转换及相关数据采集。
二、实验主要仪器设备和材料（1）装有lab windows/CVI 软件PC 一台（2）PC-DAQ/PCI 卡（3）CB-68LP端子板（4）变送器（型号 SBWZ-2460）（5）可控硅（6）热电偶三、实验内容和要求1、实验内容1）、对水温进行数据采样：先把水温加热至某个温度值（100℃左右，利用万能表测试相应引脚的输出电压，温度每下降1 摄氏度，就马上记录输出电压值。
2）、对采样数据进行处理：通过观察可知，电压与温度不成线性关系，是一条曲线，因此，本设计采用分段直线拟合。
得出电压与温度的对应关系。
3）、用户界面设计：用Lab windows/CVI 软件进行用户界面开发，并进行编程。
具体程序见后面。
4）、进行调试：把PC 和其他设备连接好，测试程序，设置PID 参数，观察控制效果，确立PID 参数。
5）、重新对数据采样：开始采样时，因为温度和电压值都不断发生变化，而温度计显示变化相对于电压变化有一定的滞后，造成微机上温度显示数值比温度计发生一定量的偏移，造成较大误差。
因此，此次采样利用刚开发的程序控制炉温恒定，观察电压变化范围，记录多个电压值，求其平均值。
虚拟电子测量仪器技术
虚拟电子测量仪器技术作者：马晟来源：《电子技术与软件工程》2017年第02期摘要近年来出现的虚拟仪器突破了传统仪器的束缚，是仪器发展史上的一次革命。
虚拟仪器技术是以计算机为核心的测试测量仪器组建技术，由计算机操纵，利用高性能的软硬件平台及模块化硬件板卡，结合高效灵活的应用软件，完成各种测量、测试任务。
【关键词】虚拟仪器测量 LabVIEW1 虚拟仪器概述虚拟仪器（Virtual Instrumentation）是一种计算机控制的仪器系统，以通用化计算机作为核心的硬件平台，由使用者自己设计定义，具有计算机操作界面，测试功能由软件来实现。
它通过应用程序，将通用化计算机与功能化硬件相结合，这样使用者可以通过友好图形界面，自己操作计算机，完成对被检测量的采集、判断、分析、显示、存储数据等功能。
1.1 虚拟仪器与传统仪器的比较虚拟仪器是以计算机为基础的软硬件测试平台，它可代替传统测量仪器并自由构建专有仪器系统。
传统的测量仪器受到硬件的限制不能发挥很大的互联。
而虚拟仪器将仪器硬件搭载到计算机平台，再加上应用软件，将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合，大大缩小硬件成本和体积，通过软件实现对数据的显示、存储及分析处理。
1.2 虚拟仪器系统的构成虚拟仪器系统由硬件和软件构成，硬件是基础，软件是核心。
基本硬件是计算机和信号采集调理部件。
计算机自身包括微处理器、储存器、显示器等部件；信号采集调理部件为GPIB 仪器控制模块，VXI/PXI，仪器模块/总线标准模块以及数据采集卡。
软件构成主要有开发平台软件和用户应用软件。
目前使用最多的计算机语言是美国国家仪器公司（national instruments，NI）的LabVIEW。
LabVIEW全称laboratory virtual instrument engineering workbench（实验室虚拟仪器集成环境），是功能强大灵活的仪器和分析软件应用开发工具，图形化，用图标来代替文本行，创建应用程序。
基于虚拟仪器技术的实验教学改革探讨
二 、实验 教 学 现 状 ｑ
近 年 来 ，随着 教学 改 革 的不 断深入 发展 以及 计 算机 收稿 日期 ： ２ ０ － ３ ０ ０ ９ ０－ ９
４ 实 验 资源不 能 有效 利用 ， 开放程 度较 差 ，管理 维 ．
护 不便
作者 简介：魏宏 波， 士，讲 师。 硕
９２
２ ９第 １ （第 １） ０年 １ 总 ８ ０ 期 期
统不 便维护 。
中国 现代教有装 备
括 模 块 化 的传 动 部 分 （ 轴 器 、轴 承 、离 合 器 、变 载 联 荷 以及 减速 器 、带 、链 、三 角 带轮 、链 轮库 等 组成 ） 、 驱 动源 及模 拟 负载 。其 布置 形 式可 呈平 面和 空 间两 种形
及其 优势 。
一
技术 的发 展及 深入 应 用 ，教学 条件有 了很大 的改 善 ，但
是 由于一 些主 客观 原 因 ，实验 教学仍 然存 在着 许 多不尽
人意 的地 方 ，主要表 现在 以下 几个 方面 ： １ 实验 教学地 位 重视不 足 ． 现 在 高校 普遍 存在 的 问题 是重课 堂 教学而 忽视 实 验 教 学 ，学生大 多 数时 间都 在进 行理 论学 习 。实验 是理 论 的验 证和 进 一步深 化 ，特 别是 工科 学 生，如 果没 有足够 的 实验就 像 是纸 上谈 兵 ，学生 对所 学知 识没 有一 个感 性 认 识 ，从 而不 会有 创造 的灵感 和基 础 。 ２ 实验 设施 不 能满 足 实验 需求 ． 在 实 验设 施方 面 的不足 主 要表现 在 ：一 方面 ，现 在 实 验室 大 多采用 是一 些传 统 的实验 仪器 与 设备 ，这些 仪 器 与设 备功 能单 一 、技术 落后 、通 用性 很 差 ，不 能适 应 学 科 的发展 。 另一方 面 ，不 断扩大 的 学生数 量与 现有 的 实 验设 备数 量之 间 的矛盾 已经 非 常 明显 ，许 多普 通 院校 都 没有 足够 的经 费购 置 大量 的实验 设 备 ，如何在 不 降低 教 学质 量 的前提 下使 学校 以最 少 的经 费投 资达到 最优 的
虚拟仪器技术实验指导书
2、设计一个虚拟比较功能检验仪，该检验仪能对输入的信号进行比较；
三、实验内容
1、设计一个铁—康铜热电偶非线性校正仪，该非线性校正仪能在(0－400)℃的温度范围内自动校正铁—康铜热电偶的非线性，所用公式如下：
2）设定3个数值型控件和开关型控件的属性，编写主程序main；
3）令y＝20.65，在(0-30)范围内输入x值，观察校验仪显示状态。将开关分别拨向“校验”和“不校验”观察校验仪显示状态；
四．实验总结
对实验中运用Labwindows/CVI编程经验进行总结，在实验报告中提交本实验所编写的程序。
实验二基于LabVIEW的基础设计与应用
其中 ， ， ，
1）仪器面板上放置2个数字值控件和2个按钮；1个数值型控件为输入数值E，由用户键入铁—康铜热电偶的热电势值E的数值，另外1个数值型控件为显示输出值，显示对应热电势E的温度T；按钮用来启动校正和停止程序；
2）设定2个数值型控件和开关型控件的属性，编写主程序main；
3）检验输入热电势的值E＝0mV、5.268mV、10.777mV、16.325mV和21.846mV，校正仪应相应显示温度：T＝0℃、100℃、200℃、300℃、400℃
2、设计一个虚拟比较功能检验仪，该检验仪能对输入的信号进行比较：用户键入输入量x、参考量y；将x和y的值进行比较。当x<y则显示True，当x>=y则显示False；校验仪具有状态控制开关。校验仪有2种工作模式：“校验”和“不校验”；
1）仪器面板上放置3个数字值控件、1个开关型控件和2个按钮；2个数值型控件为输入数值，由用户分别键入输入量x和参考量y的数值，另外1个数值型控件为显示输出值，可显示“True”或“False”；开关型控件实现两种状态：“校验”和“不校验”的转换，当开关在“不校验”状态时，输出显示“No Result”；按钮用来启动校验和停止程序；
虚拟仪器实验指导书
虚拟仪器实验指导书一、实验目的本实验旨在通过使用虚拟仪器软件，使学生能够掌握虚拟仪器的基本操作和应用，以及了解虚拟仪器在科学研究和实验中的重要性。
二、实验原理虚拟仪器是一种基于计算机软件的仿真工具，可以模拟各种实际仪器的功能和操作。
通过虚拟仪器软件，我们能够进行各种实验操作，获取数据，并进行数据分析和处理。
三、实验器材与软件1. 个人计算机2. 虚拟仪器软件（例如LabVIEW、VirtualBench等）四、实验步骤1. 安装虚拟仪器软件a. 下载虚拟仪器软件安装包并运行安装程序。
b. 按照安装向导的指示完成软件的安装。
2. 打开虚拟仪器软件a. 双击桌面上的虚拟仪器软件图标。
b. 等待软件加载完成，进入软件的主界面。
3. 创建新的虚拟仪器实验项目a. 在软件主界面上，点击“新建实验”按钮。
b. 输入实验名称和实验目的，并选择实验类型。
c. 点击“确定”按钮，创建新的虚拟仪器实验项目。
4. 配置虚拟仪器a. 在实验项目界面上，点击“配置仪器”按钮。
b. 选择需要使用的虚拟仪器设备，并进行连接和配置。
c. 确认仪器配置无误后，点击“确定”按钮。
5. 进行实验操作a. 在实验项目界面上，选择需要进行的实验操作。
b. 按照实验指导书或实验要求，进行相应的操作。
c. 注意观察仪器显示和数据采集情况，并记录实验数据。
6. 数据分析与处理a. 在实验项目界面上，点击“数据分析”按钮。
b. 使用软件提供的数据分析工具，对实验数据进行处理和分析。
c. 根据实验要求，生成相应的数据图表或报告。
7. 实验结果与讨论a. 在实验项目界面上，点击“实验结果”按钮。
b. 总结实验结果，进行结果讨论，并提出相应的结论。
c. 可以将实验结果导出为文件，保存到本地或共享给他人。
五、实验注意事项1. 在进行虚拟仪器实验前，务必阅读实验指导书或实验要求，并了解实验目的和操作步骤。
2. 在进行实验操作时，要注意仪器的正确使用方法和安全操作规范。
虚拟仪器实验指导书
《虚拟仪器技术》实验指导书实验一Labview编程环境一、实验目的<1）熟悉Labview的编程环境。
<2）掌握VI程序三个要素：前面板、框图程序和图标/连接器的使用方法。
二、实验类型验证型三、实验仪器计算机，Labview软件。
四、实验原理使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为VI。
VI包括三个部分：程序前面板、框图程序和图标/连接器。
b5E2RGbCAP程序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。
p1EanqFDPw每一个程序前面板都对应着一段框图程序。
框图程序用LabVIEW图形编程语言编写，可以把它理解成传统程序的源代码。
框图程序由端口、节点、图框和连线构成。
其中端口被用来同程序前面板的控制和显示传递数据，节点被用来实现函数和功能调用，图框被用来实现结构化程序控制命令，而连线代表程序执行过程中的数据流，定义了框图内的数据流动方向。
DXDiTa9E3d五、实验内容和要求1.1编写VI程序完成，已知三角形三个边长A、B、C，计算三角形的面积S。
此程序目的是熟悉前面板、框图程序和图标/连接器的使用方法，由于三角型面积为,其中,为实现上述功能，可编写如图1－1所示的程序前面板和框图程序：RTCrpUDGiT前面板框图图1－1 求三角型面积具体的编程步骤如下：(1>前面板：在前面板上放置三个数值控制器<Controls/numeric/digital control），分别将标识改成A、B和C，用于输入三角形的三个边长。
然后放置一个数值指示器S，用于显示三角形面积计算结果。
5PCzVD7HxA(2>框图程序：如图选择计算节点并进行连线。
labview测试实验指导方案
北京理工大学珠海学院工程测试技术实验指导书前言测试技术是具有实验性质的测量技术,与计算机技术、自动控制技术、通信技术构成完整的信息技术学科，主要研究各种物理量的测量原理和测量信号的分析处理方法,是进行各种科学实验研究和生产过程参数检测等必不可少的手段。
随着现代信息技术的不断发展,机械工程测试作为一门与之密切相关的课程,其（ Laboratory Virtual Instrument Engineering Work Bench）是NI公司开发的、采用图形化程序语言——G语言, 通过各功能图标间的逻辑连接实现程序功能的图形化程序设计软件,是虚拟仪器的主要支持技术之一。
该软件提供了灵活强大的函数库，在数据处理控制方面有动态连接库、共享库、数字信号处理和产生、频谱分析、滤波、平滑窗口、概率统计等VI。
LabVIEW也提供了大量的通过ActiveX等与外部代码或软件进行连接的功能。
例如可以与C/C++、VC、VB、Matlab 等软件相连。
二.LabVIEW在机械工程测试实验教学中的应用机械工程测试课程的主要教学内容包括信号时域波形的统计分析、频域的频谱和功率谱分析、时差域的相关分析等信号分析方法和信号的滤波、采样、截断、调制与解调等信号的调理方法，以及信号发生、存储、显示等辅助设计。
实验项目可分为验证性实验和综合性、设计性实验。
2.1验证性虚拟实验系统设计图1 虚拟测试实验系统总体结构图2.2 LabVIEW在综合性、设计性虚拟测试实验中的应用综合性、设计性实验主要体现机械工程测试技术的工程实际应用价值，按照实际测试信号的特点由学生综合运用所学的测试知识，自行设计完成对信号的分析处理，来提取反映被测对象状态和特征的明确信息。
LabVIEW在综合性、设计性虚拟实验项目中的应用更加广泛，在熟练掌握LabVIEW软件运用技巧的前提下，学生可以以工程实际应用为例，自主设计工程实际测试信号采集和处理系统，从而综合考查学生对机械工程测试技术的掌握程度和运用能力。
《计算机虚拟仪器技术》实验指导书
《计算机虚拟仪器技术》实验指导书机械与电气工程学院舒华胡晓编2010年秋季2007级信息工程专业1班用广州大学2010年目录实验1 熟悉LabVIEW编程环境 .......................................................................................... - 1 - 实验1-1............................................................................................................................... - 1 - 实验1-2............................................................................................................................... - 4 - 实验2 控件与程序框图应用................................................................................................. - 5 - 实验2-1............................................................................................................................... - 5 - 实验2-2............................................................................................................................... - 6 - 实验3 子VI程序设计 .......................................................................................................... - 8 - 实验3-1............................................................................................................................... - 8 - 实验3-2............................................................................................................................. - 10 - 实验4 程序结构（1）......................................................................................................... - 13 - 实验4-1............................................................................................................................. - 13 - 实验4-2............................................................................................................................. - 14 - 实验4-3............................................................................................................................. - 15 - 实验5 程序结构（2）......................................................................................................... - 17 - 实验5-1............................................................................................................................. - 17 - 实验5-2............................................................................................................................. - 18 - 实验6 数据的图形显示....................................................................................................... - 20 - 实验6-1............................................................................................................................. - 20 - 实验6-2............................................................................................................................. - 21 - 实验6-3............................................................................................................................. - 22 - 实验6-4............................................................................................................................. - 23 - 实验7 非连线的数据传递方式........................................................................................... - 25 - 实验8 文件操作................................................................................................................... - 28 - 实验9 网络通讯................................................................................................................... - 32 -实验1 熟悉LabVIEW编程环境实验1-1目的：创建一个VI程序，完成两个数加、减、乘、除法的运算功能。
虚拟仪器技术实验报告
虚拟仪器技术实验报告虚拟仪器技术实验报告一、引言虚拟仪器技术是近年来快速发展的一项技术，它将传统的仪器与计算机技术相结合，通过软件模拟实现仪器的功能，具有成本低、灵活性高等优势。
本实验旨在通过使用虚拟仪器技术，探索其在实验过程中的应用和优势。
二、实验背景虚拟仪器技术的出现，为科学实验提供了全新的方式。
传统的实验仪器通常需要较高的投资成本，并且受限于物理空间，无法满足大规模实验的需求。
而虚拟仪器则通过软件仿真实现实验，大大降低了实验成本，并且可以实现多种实验的切换，提高了实验效率。
三、实验内容本次实验使用了一款虚拟示波器软件，通过连接计算机和示波器，模拟了示波器的功能。
首先，我们通过软件界面设置了示波器的参数，包括时间基准、电压基准等。
然后，将待测电路与示波器连接，观察电路输出的波形。
通过调整示波器的参数，我们可以清晰地观察到电路中的信号变化，分析电路的性能。
四、实验结果通过虚拟示波器软件，我们成功地观察到了待测电路的波形，并且可以对波形进行测量和分析。
与传统示波器相比，虚拟示波器具有以下优势：1. 成本低廉：虚拟示波器软件的价格相对较低，不需要购买昂贵的物理示波器设备。
2. 灵活性高：虚拟示波器软件可以根据需要进行功能扩展和升级，满足不同实验的需求。
3. 数据处理方便：虚拟示波器软件可以将测量的数据导出到电脑中，方便进行后续的数据处理和分析。
五、实验讨论虚拟仪器技术在实验教学中具有广阔的应用前景。
首先，虚拟仪器可以模拟各种实验现象，提供更直观、生动的实验过程，增强学生的实验感受和理解能力。
其次，虚拟仪器可以实现实验参数的灵活调整，让学生能够自主设计实验方案，培养创新思维和实验能力。
此外，虚拟仪器还可以实现实验过程的远程访问和共享，方便教师进行实验指导和学生进行交流合作。
六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了虚拟仪器技术的原理和应用。
虚拟仪器技术具有成本低、灵活性高等优势，可以在实验教学中发挥重要作用。
《虚拟仪器》实验指导书
《虚拟仪器》实验指导书电气与信息工程学院实验中心前言现代化技术的进步以计算机技术的进步为代表。
不断革新的计算机技术，从各个层面上影响着、引导着各行业的技术更新。
基于计算机技术的虚拟仪器系统技术正以不可逆转的力量推动着测控技术的革命。
虚拟仪器系统的概念不仅推进了以仪器为基础的测控系统的改造，同时也影响了以数据采集为主的测控系统的传统构造方法的进化。
过去独立分散、互不相干的许多领域，在虚拟仪器系统的概念之下，正在逐渐靠拢、相互影响，并形成新的技术方法和技术规范。
虚拟仪器系统技术的基础是计算机系统，核心是软件技术。
因此，美国国家仪器公司提出其著名的口号：软件就是仪器。
可以说，组建现代化测控系统的成败很大程度上取决于软件平台和工具以及相关硬件设备的选择。
《虚拟仪器》实验分为软件实验部分和硬件实验部分：实验一至实验三为软件实验部分，主要学习图形化编程软件LabVIEW的原理及编程方法，按照实验内容和要求进行操作，循序渐进地掌握VI 程序及子程序的创建和调用，编辑和调试，各种结构、图表、图形和数组的使用，以及字符串和文件I/O的操作，熟悉LabVIEW的各种函数以及菜单，选项的作用和功能。
实验四至实验十一为硬件实验部分，主要了解NI ELVIS II平台的使用方法，NI ELVIS II与全新驱动软件NI ELVISmx配合使用更佳。
它具有更轻的重量、更好的控制布局、更多的接口、集成数据采集设备、及高速USB连接性。
我们可在NI ELVIS II开发板上创建真实电路，并用与设计调试同样的工具进行测试(软面板[SFP]仪器)。
本指导书可供我校自动化、通信工程及电子信息工程等专业的实验指导书，同时也可作为其他电气信息类和相近专业的实验参考书。
目录实验一LabVIEW软件基本操作（一）（验证性实验） (4)实验二LabVIEW软件基本操作（二）（设计性实验） (9)实验三LabVIEW软件基本操作（三）（设计性实验） (11)实验四NI ELVISII平台工作环境（验证性实验） (14)实验五电子温度计实验（设计性实验） (21)实验六AC电路工具实验（验证性实验） (23)实验七运放滤波器实验（设计性实验） (30)实验八LED营救实验（设计性实验） (35)实验九磁场传感器实验（设计性实验） (37)实验十数字I/O实验（设计性实验） (40)实验十一机械运动实验（综合性实验） (43)实验一LabVIEW软件基本操作（一）（验证性实验）一、实验目的1、了解LabVIEW的编程与运行环境；2、掌握LabVIEW的基本操作方法，并编制简单的程序；3、掌握使用调试工具调试VI程序；4、掌握VI子程序的建立和调用过程。
虚拟仪器实验指导书3
虚拟仪器实验指导书3虚拟仪器是现代⾃动化控制与测量重要的技术之⼀，被越来越多的学习与应⽤，虚拟仪器测量在科研设计平台及⽣产⼀线中也较为普遍，因此把虚拟检测技术综合实验作为⾃动化⼯程系学⽣所必须掌握的⼀项课程。
检测是⼀个复杂的系统，学⽣们需要检测技术的综合知识和相关实验技能，通过本实验的学习和实践，可以使学⽣在检测⽅⾯的技能得到提⾼，具备虚拟仪器检测的应⽤能⼒。
加深理论的理解，提⾼动⼿的能⼒。
实验周期内完成的基本任务包括：基LabVIEW 软件安装与基本操作，虚拟信号发⽣器，LabVIEW 软件程序实现，数据采集虚拟仪器设计，教学实验虚拟仪器设计等试验。
车辆现代检测技术综合实验主要包括以下⼏个⽅⾯的内容：⼀、课前预习及实验准备实验前，⼀定要提前预习各种应具备的基础知识，以便顺利进⾏实验。
⼆、理论讲解，观摩实验通过教师地讲解与演⽰，学⽣能够了解实验的原理与步骤。
三、进⾏实验能够按照步骤进⾏检测并得出数据。
1．LabVIEW 软件安装与基本操作。
了解LabVIEW 软件安装与基本操作；掌握LabVIEW安装⽅法；熟悉LabVIEW软件的基本操作。
2．虚拟信号发⽣器设计实验。
熟悉labview及ELEVIS；掌握使⽤数字万⽤表、阻抗分析仪、函数发⽣器、⽰波器及波特图分析仪的⽅法。
3．LabVIEW 软件程序实现实验。
熟悉LabVIEW的程序结构；应⽤程序结构设计实现对温度的检测和简单控制。
4．数据采集虚拟仪器设计实验——⽤数据采集卡实现多路数据（温度、压⼒/差压、流量、电压、频率等）采集，具有数据存储、显⽰、报警等功能。
了解多路数据采集的⼏种⽅法；掌握数据存储的⽅法。
5．教学实验虚拟仪器设计实验。
利⽤模拟信号发⽣器，设计⼀个数据的分析处理程序，包括滤波、幅值及频率测量等功能。
，训练学⽣⼯程研究创新的能⼒。
通过实验，理解这些设备的功能与检测⼯作原理。
四、完成实验报告虚拟仪器综合实验报告包括以下基本内容和要求：1.实验名称2.专业名称，班级代码、学号，实验者姓名，实验⽇期，同实验者3.实验⽬的4.实验设备5. 实验步骤可以截图，说明实验步骤。
虚拟仪器实验指导书课案
虚拟仪器技术实验指导书二○一零年九月目录实验一储液罐状态监控仿真系统 (1)实验二集合成员数据类型的使用 (4)实验三结构和属性的使用 (6)实验四数据的图形显示 (9)实验五信号的分析与处理 (10)实验六初始化前面板控件 (12)实验七数据的记录和回放 (15)实验八曲线拟合 (26)实验一储液罐状态监控仿真系统一、实验（上机）目的1、熟悉LabVIEW程序的组成；2、熟悉、掌握前面板设计和框图程序设计的基本方法；3、了解如何创建子VI；二、实验（上机）内容设计一个储液罐状态监控仿真系统。
要求如下1、监测一个储液罐的实际液位、温度、进口压力、出口压力（各个参数由给定值加扰动组成）；2、用曲线图显示被测量液位随时间的变化情况；3、液位超标时用指示器报警；4、手动和自动两种方式调节储液罐的液位高度；5、用调节步长按钮决定自动调节的快慢程度；三、实验（上机）步骤前面板设计1、启动LabVIEW，打开一个空白的VI；2、从控件模版中的各个子模版找出图1-1所示的各个控件；其中压力表为数值子模版中的量表3、修改各个控件外形，并合理排列各个控件；同时修改控件的属性，使其符合系统的要求同时保证前面板的美观；程序框图设计1、在程序框图窗口中观察显示件和控制件的图表的异同；2、利用随机数生成函数模拟温度及压力的扰动；3、双指针压力表的输入为一个由两个数值型数据捆绑成的簇；4、用选择函数来切换自动与手动调节，调节步长控件用于自动调节；5、用While循环结构控制仿真的停止；参考程序框图如图1-2.子VI设计（将该VI设计成一个子VI）1、点击前面板右上角的图标/连接器如图1-3红色方框所示。
图1-1 系统前面板图1-2 仿真系统程序框图2、编辑自己喜欢的图标；3、从图标/连接器的快捷菜单中切换图标/连接器至连接器状态。
编辑连接器，输入为调节步长、自动控制按钮及设定高度，输出为温度压力及实际液位。
4、保存刚才建立的VI，以”学号+姓名”为文件名称，如090220101王华5、新建一个VI，在程序框图中调用刚刚的VI，观察其特点。
虚拟仪器实验指导书课案
虚拟仪器技术实验指导书二○一零年九月目录实验一储液罐状态监控仿真系统 (1)实验二集合成员数据类型的使用 (4)实验三结构和属性的使用 (6)实验四数据的图形显示 (9)实验五信号的分析与处理 (10)实验六初始化前面板控件 (12)实验七数据的记录和回放 (15)实验八曲线拟合 (26)实验一储液罐状态监控仿真系统一、实验（上机）目的1、熟悉LabVIEW程序的组成；2、熟悉、掌握前面板设计和框图程序设计的基本方法；3、了解如何创建子VI；二、实验（上机）内容设计一个储液罐状态监控仿真系统。
要求如下1、监测一个储液罐的实际液位、温度、进口压力、出口压力（各个参数由给定值加扰动组成）；2、用曲线图显示被测量液位随时间的变化情况；3、液位超标时用指示器报警；4、手动和自动两种方式调节储液罐的液位高度；5、用调节步长按钮决定自动调节的快慢程度；三、实验（上机）步骤前面板设计1、启动LabVIEW，打开一个空白的VI；2、从控件模版中的各个子模版找出图1-1所示的各个控件；其中压力表为数值子模版中的量表3、修改各个控件外形，并合理排列各个控件；同时修改控件的属性，使其符合系统的要求同时保证前面板的美观；程序框图设计1、在程序框图窗口中观察显示件和控制件的图表的异同；2、利用随机数生成函数模拟温度及压力的扰动；3、双指针压力表的输入为一个由两个数值型数据捆绑成的簇；4、用选择函数来切换自动与手动调节，调节步长控件用于自动调节；5、用While循环结构控制仿真的停止；参考程序框图如图1-2.子VI设计（将该VI设计成一个子VI）1、点击前面板右上角的图标/连接器如图1-3红色方框所示。
图1-1 系统前面板图1-2 仿真系统程序框图2、编辑自己喜欢的图标；3、从图标/连接器的快捷菜单中切换图标/连接器至连接器状态。
编辑连接器，输入为调节步长、自动控制按钮及设定高度，输出为温度压力及实际液位。
4、保存刚才建立的VI，以”学号+姓名”为文件名称，如090220101王华5、新建一个VI，在程序框图中调用刚刚的VI，观察其特点。
《虚拟仪器技术》课程介绍
考核方式
• 课堂情况(20%)
• 课程设计ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ80%)
参考资源
• 参考书
• 网络参考资源
– (LabVIEW 图形化 设计中文门户网站) – (NI公司官方网站)
• 通过课程设计 (Project) 建立起系统设计的概念，同时
培养创新、独立思考与解决实际问题的能力
课时安排
周时 1周 2周 3周 4-13 周 课程内容 虚拟仪器技术概念与LabVIEW编程基础 LabVIEW程序设计 基于LabVIEW的数据采集与数据处理 课程设计 方式 课堂讲授 课堂讲授 课堂讲授 个人自主完成
虚拟仪器技术基础
胡春光 天津大学精密仪器与光电子工程学院 第5教学楼210室
QQ:23395128
Email: cghu@
课程背景
• 虚拟仪器技术
– 最早于上世纪90年代由美国国家仪器（National Instruments）公司提 出概念 – 主要思想是利用模块化硬件，结合软件完成各种测试、测量和自 动化应用 – 使测控领域充分利用计算机技术发展, 带来仪器技术的革新
上课地点：综合实验楼2层204机房 时间：每周一和周四18点半 注：带上机卡和鞋套，保持机房卫生
作业、实验、课程设计
• 使用软件
– LabVIEW学生版
– 需提交有清楚注释的LabVIEW源程序文件(.vi文件)
• 使用硬件
– 实验室基于NI ELVIS多功能实验平台
– 课后练习及课程设计基于NI myDAQ数据采集平台
虚拟仪器技术的内涵与外延
自动化测试 自动控制
图形化编程环境或基于文本语言的开发环境
各种硬件模块
课程学习内容与目标
1.1 虚拟仪器导论
第1章虚拟仪器导论引言测试、测量活动是人类认识客观世界最基本的方法，测量仪器则是实施测量活动所必须的工具和手段。
随着现代科学技术的不断发展和进步，电子测量仪器逐渐发展演变成为测量仪器的主体。
多年来电子测量仪器的发展大致经历了这样几个阶段：模拟仪表——以19世纪电磁、磁电技术、钟表技术为基础，以电工类仪器为主数字仪表——以20世纪60年代的半导体晶体管、集成电路为基础，进入电子测量阶段智能仪器——以20世纪70年代嵌入式计算机、大规模集成电路、精密模拟电路为基础虚拟仪器——以20世纪80年代计算机技术、微电子技术和数字信号处理技术、精密模数转换技术为基础虚拟仪器（Virtual Instruments）的概念源自于美国国家仪器公司（National Instruments Corporation，简称NI公司，成立于1976年）。
1983年，NI公司创新的提出了虚拟仪器的概念。
并将虚拟仪器的理念贯穿到1986年它们发明的LabVIEW图形化编程语言中。
并最终形成了NI LabVIEW图形化虚拟仪器开发环境。
初期的虚拟仪器应用主要体现在构建基于数字仪表的自动化测试系统（仪器控制）方面。
设置在计算机上的GPIB控制器通过数字仪表的GPIB接口控制、管理着数字式测量仪器，并将测量数据的分析结果在计算机的屏幕上显示出来。
参考下图。
GPIB不同的接线方式二十多年后的今天，虚拟仪器技术已经得到了长足进步和发展。
这得益于现代计算机技术、微电子技术和数字信号处理技术获得的突破性进展。
正因为如此，以这些技术为依托的虚拟仪器也得到了不断地发展从而导致电子测量仪器进入到一个创新的发展阶段。
实质上，虚拟仪器已经成为现代电子测量仪器的一个重要的组成部分。
我们的实验室已成为以虚拟仪器为主要仪器设备的现代化、自动化的实验室。
在虚拟仪器出现之后，人们为了与过去所生产、使用的仪器能够相区别，改称那些仪器为传统仪器。
本章主要介绍虚拟仪器的一些基本概念，目的是为了更好的了解LabVIEW，因为LabVIEW的核心思想就是虚拟仪器。
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《虚拟仪器技术A》实验指导书黎莲花编桂林电子科技大学二零一七年九月目录实验一创建子VI，模拟温度采集与数据保存 3 实验二网络通信 6 实验三、四数据采集 14 实验五串口通信 26 实验六仪器控制 31 实验七 LabVIEW在信号处理中的应用 34实验八考试 38实验一创建子VI，模拟温度采集与数据保存一、实验目的1.了解LabVIEW图形化程序开发环境，掌握LabVIEW开发环境的编辑方法和程序调试工具；2．创建一个子程序；3．使用循环结构和波形图表实时的采集和显示数据；4．学习使用CASE结构和顺序结构，文件IO.二、实验要求1.熟悉LabVIEW开发环境，如菜单、工具条、控件模块、函数模块、工具模块和调试工具等，并能编写一个简单的LabVIEW程序，熟悉VI的运行过程。
2.检测温度是否超出范围，当温度超出上限时，前面板上的LED灯点亮，并且有一个蜂鸣器发声，温度不超过显则正常且灯灭。
3.程序可以显示华氏温度和摄氏温度、程序可以调节采样时间间隔、程序可以点击“终止采集”停止循环并显示温度曲线、最大值、最小值和平均值。
4.点击“终止采集”程序停止采集数据，自动生成指定文件名文件，文件头包含操作者名字、温度值、上限值，采集数据附文件头后，如图1-1所示。
图1-1 温度保存三、实验内容编写一个温度模拟测量程序（Thermometer.vi），以了解开发环境，熟练运用程序调试工具。
已知华氏温度=摄氏温度×9/5+32，摄氏温度单位为℃，华氏温度单位为℉，编写程序实现功能：1、假设用现场摄氏温度被测量采集到，要求转换成华氏温度；2、有按键选择显示摄氏或华氏温度；如图1-2所示3、把这个程序创建成sub VI;4、把上限值和温度值显示在波形图表上，求出最大值、最小值和平均值；5、把数据保存到电子表格文件。
参考程序如图1-3所示。
图1-2 模拟温度采集图1-3 温度显示与保存四、思考题1、VI包括哪两个主要的部分？如何在它们之间切换？2、为什么头文件和数据可以以电子表格显示？3、顺序结构中数据是怎样传递？4、LabVIEW有哪几种文件格式？本实验中采用什么文件输入输出函数？实验二网络通信一、实验目的1、学习基于TCP/IP协议和UDP协议的网络通信原理；2、采用LabVIEW编程实现C/S通信。
二、实验设备计算机、网线三、实验要求1、使用TCP/IP协议编程实现网络通信，在不同计算机测试数据通信；2、使用DataSocket技术实现网络通信；3、客户端远程控制服务器端发布的程序，控制方式包括远程面板和浏览器访问。
四、实验内容1、TCP协议点对点通信（可靠的连接）：编程实现，服务器端侦听客户端连接，并发数据给客户端，要求发送一个周期的波形数据。
服务器端三步骤：侦听——发送数据——关闭连接；客户端三步骤：连接——接收数据——关闭连接。
参考程序见图8-1，图8-2，图8-3。
2、UDP通信（不可靠连接）无服务器客户端之分，基本上也是三步骤：连接——发送或接收数据——关闭连接，编程实现三角波数据传输。
：参考程序见图8-4、图8-5、图8-63、DataSocket 通信(TCP/IP协议的高度封装)打开DataSocket服务管理器，在数据通信选板——DataSocket子选板，可以看到有读写数据的高级函数，方便简洁。
通信设置及程序，参考图9-1、图9-2、图9-3、图9-4。
4、发布网页客户可以通过浏览器访问网页和远程面板。
需要启用服务器，设置及程序参见图9-5、图9-6、图9-7。
图2-1 TCP通信服务器程序图2-2 TCP通信客户端程序图2-3 TCP通信客服界面图2-4 UDP通信客发送端程序图2-5 UDP通信客接收端程序图2-6 UDP通信前面板图2-7 DataSocket server图2-8 DataSocket通信程序及前面板图2-9 DataSocket通信控件设置图2-10 DataSocket通信变量传输图2-11 web服务器设置图2-12浏览器访问打开发布网页图2-13 访问或控制远程控制面板五、思考题1、你了解的网络通信有哪些协议？2、TCP/IP协议或UDP协议有何不同？实验三、四数据采集一、实验目的1、在前期LabVIEW编程知识的基础上，学习如何把软件和硬件相结合，开发出实用的数据采集系统。
2、掌握数据采集卡的测试方法、模拟信号的输入输出、数字信号的输入输出等。
二、实验设备NI ELVIS II 或NI USB-6343数据采集卡、函数发生器、示波器三、采集卡介绍1、NI USB-6343图3-1 采集卡2、教学实验虚拟仪器套件(NI ELVIS)图3-2 NI ELVIS II3、采集卡模拟输入设置图3-3 采集卡模拟输入接线方式四、实验内容1、数据采集卡(包括 ELVIS)的设置和测试（1）测试与自动资源管理器MAXMAX 是访问计算机中NI公司的各种软硬件资源的接口，如图5-1所示MAX窗口，它在LabVIEW完全安装时自动安装或和驱动程序一起安装。
在我的系统项下可以完成任务有：●创建新的通道、任务和标度等；●查看连接的系统得设备和仪器；●对NI硬件进行安装与设置；●执行系统诊断●计划NI软件升级图3-4 MAX窗口一个设备正确安装以后，会出现在“设备和接口”项下，这里列出所有检测到的硬件，如图5-1所示，USB-6343数据采集卡出现在项中，说明这种卡在数据采集系统中都可以工作。
(2)进行设备设置与测试a. 设备测试面板单击在MAX的设备和接口项中的设备名NI USB-6343， 5-2所示的对话框，对各个标签下的内容进行设置或测试。
例如，将“模拟输入”标签下的模式选择为参考单端Referenced Single Ended（RSE）。
图3-5 设置对话框b. 设备测试测试前按参考单端方式（RSE）将接线端子的AI4（17针）与AO2（47针）、AIGND（19针）与AOGND（48针）连接起来，使模拟输出通道AO2为模拟输入通道AI4提供信号。
再将PO.0（65针）与PO.8（97针）针连接起来。
(a)、模拟输出测试在测试面板上选择“模拟输出”标签，如图5-3所示。
选择通道2输出，选择一个直流或正弦波信号，设置大小或幅值，点击“开始”按钮，这时数据采集卡模拟输出2通道将会有相应信号输出。
这里我们以输出正弦波为例，如图5-3所示。
图3-6 DAQmx模拟输出测试面板(b)、模拟输入测试选“模拟输入”标签，如图5-4所示。
选择0通道输入，选择默认显示模式，可以看见输入的正弦波。
观察是否跟随模拟输出信号设置变化。
测试结束后，回到“模拟输入”标签面板，把直流电压设置为0，否则输出电压一直保持到关机。
图3-7 DAQ模拟输入测试面板（c）、数字输入输出测试选数字 I/O标签，如图5-5所示。
前面把pO.21（110针）与P0.23（112）针连接起来了，一个设置为输入，一个设置为输出，点开始按钮，拨动输出开关输出逻辑电平，则输入方灯跟随亮灭。
图3-8 DAQ数字输入输出测试面板（d）计数器测试选择一个计数器，给PFI13脚输入脉冲，点“开始”，可以看到计数器值变化图3-9 DAQ计数器测试面板2、Elvis的仪器功能例如放大器的测试如图3-10所示接入电路，输入端函数发生器输入信号经放大器放大，输出信号给示波器显示，改变频率大小，观察记录输入输出的峰值，计算放大倍数图3-10 放大器测试1、信号的输出输入（1）、信号发生器信号发生器见图5-7所示，可以产生频率、幅度和初相位可调的信号。
图4-1 信号发生器程序框图（2）模拟输出模拟输出分单点输出和波形输出两种，这里只介绍波形输出。
如图5-8所示程序框图，向数据采集卡的模拟输出通道2分输出三角波。
图4-2输出连续的波形数据（3）模拟输入数据输入分为单点采集和波形采集，这里只介绍波形采集。
从数据采集卡的模拟输出通道0和模拟输出通道1采集波形数据。
图4-3模拟输入连续的波形数据（4）数据采集调试助手实现模拟输入输出图4-4 模拟输入输出（5）数字输出输入将数据采集卡的DIO0和DIO1连接起来，数字通道DIO0向DIO1线写数据，数字虚拟通道DIO0从DIO1线读数据，由输出通道控制输入通道显示件的明灭。
图4-5 数字信号输出输入图4-6 ELVSmx数字输入输出（6）计数器计数图4-6 E计数器脉冲输出及计数3、设计任务（可选其中的2个）设计题一将信号发生器程序产生的波形数据从一个模拟通道输出到数字存储示波器。
要求：频率可调：1Hz～10kHz幅值可调：1V～5V初始相位可调：0～180波形点数：256～1024设计题二函数发生器产生一个幅值为5V，频率为10Hz的正弦波，通过数据采集卡的模拟输入通道送入，连接好硬件，编写程序以显示波形。
设计题三从数据采集卡一个模拟输出通道输出波形，再采集波形信号。
完成硬件连接后，编程实现。
设计题四编写一个DAQmx单通道输出幅值可调的三角波的程序。
设计题五创建一个DAQmx立即方式读数据线的程序；创建一个DAQmx立即方式写数据端口的程序。
设计题六编程实现：计数器1产生一个300毫秒为周期的脉冲；计数器2在1s内计数显示。
四、实验要求1、编程序之前必须学会数据采集卡的设置与测试。
2、参考教材和参考程序，完成所选设计任务程序，并完成连线。
五、思考题1、数据采集设备有哪几种信号连接方式？2、创建任务常量有什么好处？3、连续采集数据和有限采集数据有什么不同？实验五串口通信一、实验目的使用LabVIEW编程实现串口通信。
二、实验设备两台带串口计算机、串口线（自己制作）。
三、实验内容编写调试串口读写字符串程序，参考程序图5-1~5-4所示；编写读波形数据程序。
图5-1串口写字符程序图5-2 串口读写字符程序图5-3写波形数据串口程序图5-4读串口波形数据面板四、实验要求1、将PC机的COM1和COM2用串口线连接起来或将两台PC机的串口连接起来，（1）传输字符串数据；（2）编程传输数字或波形数据，并将数字或波形显示。
2、将PC机的串口与开发板串口连接起来，上位机控制下位机数码管显示。
五、思考题1、串口通信中读字符串数据和读波形数据有什么区别？实验六仪器控制一、实验目的编程实现控制和操作GPIB仪器和VXI总线模块仪器二、实验设备计算机、网线、网关、GPIB接口线、任意波形发生器(33250A、数字万用表(E1412A)、数字示波器(54622D)三、实验内容通过LAN、网关，实现对GPIB仪器、VXI总线模块仪器的控制、操作和读写信号，重点是编程实现对函数发生器和示波器设置和控制。
采用VISA函数，SCPI 命令利用图形化编程语言LabVIEW，开发任意波形发生器(33250A)、数字万用表(E1412A)、数字示波器(54622D)等仪器、模块的应用程序。