《虚拟仪器概述》PPT课件
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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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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。
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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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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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。
虚拟仪器概述
2019/11/25
37
范例查找器
2019/11/25
38
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。
2019/11/25
39
编辑前面板
Control Panel
STOP
Conditioning
DISPL AND
CONTR
A/D
TI/O Timing
D ROM
2019/11/25
5
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。
2019/11/25
6
仪器技术的发展过程
2019/11/25
33
实时上下文帮助窗口
显示VI 路径
锁定上下 文相关帮 助
更多帮助 信息
单击此处访问 更详细的联机 帮助
2019/11/25
34
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。
2019/11/25
17
2019/11/25
18
1.2 什么是LabVIEW?
LabVIEW程序被称为VI（Virtual Instrument），即虚拟仪器。
LabVIEW的核心概念就是“软件即是仪 器”，即虚拟仪器的概念。
《虚拟仪器系统》课件
虚拟仪器系统的发展历程
起源
20世纪80年代，随着计算机技 术的不断发展，人们开始尝试 将计算机应用于测试和测量领
域。
发展阶段
20世纪90年代，随着计算机性 能的提高和软件技术的不断发 展，虚拟仪器系统开始得到广 泛应用。
当前状况
目前，虚拟仪器系统已经成为 测试和测量领域的主流技术之 一，被广泛应用于各种领域。
远程控制技术
远程控制技术是虚拟仪器系统 的关键技术之一，它负责实现
远程控制和监测功能。
远程控制技术需要具备跨网络 、安全可靠和实时性等特点， 以便在不同的地理位置和网络 环境下进行远程控制和监测。
远程控制技术还需要支持多种 通信协议和数据格式，以便与 各种设备和系统进行无缝集成 。
远程控制技术还需要提供易于 使用的API和用户界面，以便开 发人员能够快速地构建远程控 制应用程序。
随着测试数据的不断增加，如何高 效地处理和分析数据成为虚拟仪器
系统面临的技术挑战之一。
B
C
D
可靠性和稳定性
在长时间运行和高负载测试环境下，虚拟 仪器系统需要具备高可靠性和稳定性。
标准化和互操作性
为了实现不同虚拟仪器系统之间的互操作 和数据共享，需要制定统一的标准化规范 。
虚拟仪器系统的应用前景
工业自动化
虚拟仪器驱动技术还需要支持多种通 信协议和数据格式，以便与各种硬件 设备进行无缝集成。
虚拟仪器驱动技术需要具备跨平台、 可移植性和可扩展性等特点，以便在 不同的操作系统和硬件平台上运行。
虚拟仪器驱动技术还需要提供易于使 用的API和用户界面，以便开发人员 能够快速地构建虚拟仪器应用程序。
信号处理技术
数据库管理技术
数据库管理技术是虚拟仪器系 统的关键技术之一，它负责对 各种数据进行分析、处理和管 理。
虚拟仪器-labview-课件PPT
数据存储与回放
LabVIEW可以将采集的数据存储 到文件中，并支持数据的回放和 分析，便于后续的数据处理和挖
掘。
05
虚拟仪器与现实世界
虚拟仪器与现实世界的接口
硬件接口
虚拟仪器通过硬件接口与现实世界的 物理设备连接，实现数据采集和控制 。常见的硬件接口包括串口、USB、 GPIB等。
软件接口
虚拟仪器软件提供各种软件接口，如 函数面板、脚本语言等，方便用户进 行数据分析和处理。
集成与调试
对虚拟仪器进行集成和调试，确保其 功能和性能符合设计要求。
04
LabVIEW在虚拟仪器中 的应用
LabVIEW在信号处理中的应用
信号生成
LabVIEW提供了多种信号生成函数， 如正弦波、方波、噪声等，可用于模 拟各种实际信号。
信号分析
信号处理算法
LabVIEW支持多种信号处理算法，如 傅里叶变换、小波变换、滤波器设计 等，可用于信号的降噪、特征提取和 模式识别。
可靠性
虚拟仪器应具备高可靠性和稳定性， 能够保证实验结果的准确性和可靠性。
虚拟仪器的硬件选型
01
02
03
04
数据采集卡
根据实验需求选择合适的数据 采集卡，确保能够采集到准确
、稳定的数据。
信号调理器
根据测试信号的类型和幅度选 择合适的信号调理器，确保信
号的质量和稳定性。
传感器
根据测试需求选择合适的传感 器，确保能够准确、稳定地测
实时控制系统
LabVIEW可以与硬件设备进行通信， 实现实时控制系统的构建和调试。
LabVIEW在数据采集中的应用
数据采集卡驱动
LabVIEW支持多种数据采集卡， 如示波器、数据采集卡等，可实
第一讲虚拟仪器概述ppt课件22页PPT
1.1 CVI简介
• CVI---C for virtual instrument; • CVI是NI(National instrument)公司推
出的交互式C语言开发环境； • CVI将C语言与用于数据采集分析和显示
的测控专业工具有机的结合；
• CVI是测控领域最受欢迎的软件开发平台 之一；
• 应用：建立检测系统、自动测试环境、 数据采集系统、过程监控系统、虚拟仪 器等。
• 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 净化项目
• 见各图片。
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。
• 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。
四. 虚拟仪器的发展方向
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
什么是虚拟仪器(PPT)PPT资料优选版
0 平台的八通道数据采集系统
件控制下可模拟替代 Shell, Mobil Research
0 平台的八通道数据采集系统
传统仪器。形象地说， 在监控过程中，技术人员可根据计算好的预警值和现场采集的数据采取相应措施，并通过email发送相应的信息。
开放、灵活，计算机技术同步发展 使得开发与维护费用降至最低
电子 – Sony, Siemens
工业自动化
石油化工
– Shell, Mobil Research 纺织
– Instron, Dupont, Eli Lilly, Albany International
制造
– Ericcson, Duracell 食品加工
– Sara Lee, Ben & Jerry, Shiner
催生虚拟仪器的土壤
芯片 硬件 软件 网络 LANs 总线 AT
Internet
计算机技术的进步
虚拟仪器技术的优点
VI 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
案例2：基于LabWindows/CVI 5.0 平台 的八通道数据采集系统
• 应用该测量系统测试电厂汽轮机开机和停机过 程中的振动情况并诊断汽机是否有故障
软 件 框 图
技术更新周期短(1～2年) 虚拟仪器技术的主要应用厂商 AT&T, Alcatel, Ericsson 鸟巢的监控系统十分严密的，比如大的风雪以及室内演出吊装等情况造成的结构的细微变化都将受到监控。 鸟巢的监控系统十分严密的，比如大的风雪以及室内演出吊装等情况造成的结构的细微变化都将受到监控。 0 平台的八通道数据采集系统 案例2：基于LabWindows/CVI 5. 案例1：NI为北京奥运加油，护航“鸟巢”，“水立方” 鸟巢的监控系统十分严密的，比如大的风雪以及室内演出吊装等情况造成的结构的细微变化都将受到监控。 灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。 虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。 灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。 计算机＋接口＋软件＝虚拟仪器 建筑物的健康可以通过结构形变、应力、索力，位移，温度等参数来进行实时在线监测。 价格低、可复用与可重配置性强 在监控过程中，技术人员可根据计算好的预警值和现场采集的数据采取相应措施，并通过email发送相应的信息。 使得开发与维护费用降至最低 使得开发与维护费用降至最低
件控制下可模拟替代 Shell, Mobil Research
0 平台的八通道数据采集系统
传统仪器。形象地说， 在监控过程中，技术人员可根据计算好的预警值和现场采集的数据采取相应措施，并通过email发送相应的信息。
开放、灵活，计算机技术同步发展 使得开发与维护费用降至最低
电子 – Sony, Siemens
工业自动化
石油化工
– Shell, Mobil Research 纺织
– Instron, Dupont, Eli Lilly, Albany International
制造
– Ericcson, Duracell 食品加工
– Sara Lee, Ben & Jerry, Shiner
催生虚拟仪器的土壤
芯片 硬件 软件 网络 LANs 总线 AT
Internet
计算机技术的进步
虚拟仪器技术的优点
VI 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
案例2：基于LabWindows/CVI 5.0 平台 的八通道数据采集系统
• 应用该测量系统测试电厂汽轮机开机和停机过 程中的振动情况并诊断汽机是否有故障
软 件 框 图
技术更新周期短(1～2年) 虚拟仪器技术的主要应用厂商 AT&T, Alcatel, Ericsson 鸟巢的监控系统十分严密的，比如大的风雪以及室内演出吊装等情况造成的结构的细微变化都将受到监控。 鸟巢的监控系统十分严密的，比如大的风雪以及室内演出吊装等情况造成的结构的细微变化都将受到监控。 0 平台的八通道数据采集系统 案例2：基于LabWindows/CVI 5. 案例1：NI为北京奥运加油，护航“鸟巢”，“水立方” 鸟巢的监控系统十分严密的，比如大的风雪以及室内演出吊装等情况造成的结构的细微变化都将受到监控。 灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。 虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。 灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。 计算机＋接口＋软件＝虚拟仪器 建筑物的健康可以通过结构形变、应力、索力，位移，温度等参数来进行实时在线监测。 价格低、可复用与可重配置性强 在监控过程中，技术人员可根据计算好的预警值和现场采集的数据采取相应措施，并通过email发送相应的信息。 使得开发与维护费用降至最低 使得开发与维护费用降至最低
《虚拟仪器简介》课件
《虚拟仪器简介》ppt课件
目 录
• 虚拟仪器概述 • 虚拟仪器的核心技术 • 虚拟仪器的优势与局限性 • 虚拟仪器的典型案例 • 虚拟仪器的发展趋势与未来展望
01
虚拟仪器概述
定义与特点
01
02
03
定义
虚拟仪器是一种基于计算 机的测试和测量系统，通 过软件实现传统仪器的功 能。
特点
可定制性、灵活性、高效 性、易用性、可扩展性。
案例三：基于虚拟仪器的远程实验系统
总结词
该பைடு நூலகம்统利用虚拟仪器技术，实现远程实验的实时监测和控制，具有方便、安全和高效的 特点。
详细描述
基于虚拟仪器的远程实验系统通过互联网等技术手段，实现对远程实验的实时监测和控 制。该系统具有强大的数据传输和处理能力，可以实时传输实验数据、控制实验设备， 并提供友好的用户界面和数据分析工具。该系统广泛应用于科研、教学、工程等领域，
为远程实验提供了方便、安全和高效的解决方案。
05
虚拟仪器的发展趋势与未来展望
发展趋势
云计算技术的融合
人工智能与机器学习的应用
随着云计算技术的不断发展，虚拟仪器将 与云计算技术深度融合，实现远程控制和 数据共享。
人工智能和机器学习技术在虚拟仪器中的 应用将进一步拓展，提高测试和测量效率 。
无线连接与物联网的集成
信号处理
对采集到的数据进行滤波、放 大、转换等处理。
相关技术
数字信号处理、频谱分析、小 波变换等。
应用领域
测试测量、自动化控制、故障 诊断等。
仪器驱动程序与接口标准
仪器驱动程序
作用
用于控制和操作实验仪器的软件程序 。
实现虚拟仪器与硬件设备的通信和控 制。
目 录
• 虚拟仪器概述 • 虚拟仪器的核心技术 • 虚拟仪器的优势与局限性 • 虚拟仪器的典型案例 • 虚拟仪器的发展趋势与未来展望
01
虚拟仪器概述
定义与特点
01
02
03
定义
虚拟仪器是一种基于计算 机的测试和测量系统，通 过软件实现传统仪器的功 能。
特点
可定制性、灵活性、高效 性、易用性、可扩展性。
案例三：基于虚拟仪器的远程实验系统
总结词
该பைடு நூலகம்统利用虚拟仪器技术，实现远程实验的实时监测和控制，具有方便、安全和高效的 特点。
详细描述
基于虚拟仪器的远程实验系统通过互联网等技术手段，实现对远程实验的实时监测和控 制。该系统具有强大的数据传输和处理能力，可以实时传输实验数据、控制实验设备， 并提供友好的用户界面和数据分析工具。该系统广泛应用于科研、教学、工程等领域，
为远程实验提供了方便、安全和高效的解决方案。
05
虚拟仪器的发展趋势与未来展望
发展趋势
云计算技术的融合
人工智能与机器学习的应用
随着云计算技术的不断发展，虚拟仪器将 与云计算技术深度融合，实现远程控制和 数据共享。
人工智能和机器学习技术在虚拟仪器中的 应用将进一步拓展，提高测试和测量效率 。
无线连接与物联网的集成
信号处理
对采集到的数据进行滤波、放 大、转换等处理。
相关技术
数字信号处理、频谱分析、小 波变换等。
应用领域
测试测量、自动化控制、故障 诊断等。
仪器驱动程序与接口标准
仪器驱动程序
作用
用于控制和操作实验仪器的软件程序 。
实现虚拟仪器与硬件设备的通信和控 制。
《虚拟仪器系统》PPT课件
概述
三. 虚拟仪器的发展前景
第一阶段称为初级虚拟仪器。它是利用计算机来增强传统仪器的功能。 随着GPIB总线标准的确立，人们把传统仪器通过GPIB和RS-232C同计算机连 接，从而可以用计算机来控制仪器。随着计算机的普及，传统仪器的功能 通过这种方式得以较大扩展。
第二阶段称为开放式虚拟仪器。随着插入式数据处理卡的出现，如基于 台式计算机PCI总线的数据采集卡(DAQ)、基于笔记本计算机PCMCIA总线的 数据采集卡，特别是VXI及PXI总线的确立，使得虚拟仪器进入了开放式时 代。目前比较流行的开放式虚拟仪器的开发系统是NI公司的LabVIEW图形编 程系统。
无
8TTL触发线 2ECL触发线
扩展能力 结构规模
多接口卡 大
由系统或扩展机箱 可用插槽决定
使用MⅪ接口
小
中
使用MXI接口 中
虚拟仪器的结构
三. 虚拟仪器的软件结构
根据VPP系统规范的定义，虚拟仪器系统的软件结构包括仪器I/O接口 软件、仪器驱动程序和应用软件三部分。
1.I/O接口软件
I/O接口软件存在于仪器(即I/O接口设备)与仪器驱动程序之间，是一 个完成对仪器寄存器进行直接存取数据操作，并为仪器与仪器驱动程序 提供信息传递的底层软件，是实现开放的、统一的虚拟仪器系统的基础 与核心。在VPP系统规范中，详细规定了虚拟仪器的I/O接口软件的特点、 组成、内部结构与实现规范，并将符合VPP规范的虚拟仪器I/O接口软件 定义为虚拟仪器软件结构 (VISA)软件。
虚拟仪器的结构
一.虚拟仪器的结构
虚拟仪器除了测控对象、信号调理器外，其内部主要由三大功能模块构 成：信号的采集与控制、信号分析与处理、结果的表达与输出。虚拟仪 器的结构图如图7.1所示。
虚拟仪器和LabVEW.ppt
数据流方式编程
LabVIEW程序的编制过程
• 建立前面板 • 构建图形化的流程图 • 程序模块化和层次化
建立前面板
从控制模块上选择你需要的对 象 ,放在虚拟仪器的前面板上 。控制模板上的对象包括数字 显示、表头、压力计、热敏计 外壳、表、图片等。
构建图形化的程序框图
从功能模板上选择对象 (用图标表 示 )，并用线将它们连接起来以便 数据进行传递。功能模块上的对象 包括简单的数学运算、高级数据采 集和分析方法、以及网络和文件输 入输出操作。
• 字符串运算子模板：包含各种字符串操 作函数、数值与字符串之间的转换函数， 以及字符(串)常数等。
• 数组子模板：包括数组运算函数、数组 转换函数，以及常数数组等。
功能模板（三）
• 比较子模板：包括各种比较运算函数， 如大于、小于、等于。
• 文件输入/输出子模板：包括处理文件输 入/输出的程序和函数。
控制模板
数值子模板、布尔值子模板、字符串子 模板、数组和群子模板、图形子模板、 路径和参考名子模板、控件容器库子模 板、对话框子模板、用于修饰子模板、 用户自定义的控制和显示、调用存储在 文件中的控制和显示的接口。
LabVIEW的功能模板
功能模板是创建框图 程序的工具。该模板 上的每一个顶层图标 都表示一个子模板。
Motion Control
PXI
虚拟仪器的特点
• 一种功能上而非物理意义上的仪器 •具有图形化的用户界面 •更新速度快，可维护性好 •系统具有良好的开放型和可扩展性
传统仪器与虚拟仪器的比较
传统仪器
虚拟仪器
关键是硬件
关键是软件
开发与维护的费用高
开发与维护的费用低
技术更新周期长
第1章 虚拟仪器概论 PPT课件
3
注意事项
• 学生因病因事不能上课须在学院教学秘书处办理请假手续， 请假时数累计超过该课程教学时数1/3以上者，按缺课处理， 无故旷课达6学时（迟到两次折合1学时）以上者，缺交作业 （含实验报告）达1/3以上者，或未完成教师要求的报告、 实验者，不得参加该课程考核，并在成绩记载时注明“缺考” 字样，缺考的课程必须重修。旷课、迟到、缺交作业等由任 课教师负责记录。
系统和仪器设计中尽量用软件代替硬件，充分利用计算机技 术来实现和扩展传统测试系统与仪器的功能。即：“软件就 是仪器” 。
• 常见的虚拟仪器方案
被 测 对 象
传 感 器
信 号 调 理
数 据 采 集
信 号 处 理
仪 器 面 板
2020/8/4
西北农林科技大学电子系
16
虚拟仪器组成
• 计算机：提供虚拟仪器通用平台，数据存储，显示等； • 仪器硬件：获取被测信号，产生激励信号等； • 应用软件：控制数据采集、控制、分析、处理和显示等，是虚
西北农林科技大学电子系
21
虚拟仪器的分类
按总线接口类型划分：
• 插卡式（PC-DAQ）虚拟仪器
• GPIB虚拟仪器
• VXI/PXI/LXI虚拟仪器
• 串行口（RS232/422）虚拟仪器
• USB接口虚拟仪器
• IEEE1394虚拟仪器
•现场总线虚拟仪器
• ……
2020/8/4
西北农林科技大学电子系
17
常用虚拟仪器板卡
PXI DAQ Card
IMAQ Card
2020/8/4
Field Point
西北农林科技大学电子系
Motion Control Card
虚拟仪器实验ppt课件
虚拟仪器实验
1
====================================== 实验教材： 虚拟仪器实验指导书（自编） ======================================
虚拟仪器技术室软、硬件介绍
=============================================
LabVIEW程序被称为VI（Virtual Instrument），即虚 拟仪器。
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。
41
三、实验内容
8、属性节点
利用“报警信息”控件的blinking属性，实现在输出 报警信息的同时伴随闪烁，如下图所示。为了能看到 闪烁效果，需要将采样间隔设到5秒以上。
LabVIEW程序被称为VI（Virtual Instrument），即虚 拟仪器。
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。
17
三、实验内容
1、数据操作
编写一个温度监测器，如右图所示，当 温度超过报警上限，而且开启报警时，报警 灯点亮。温度值可以由随即数发生器产生。
（三）、实验仪器与设备
34
参考程序-4
35
参考程序-5
36
参考程序-6
37
参考程序-7
38
实验三 LabVIEW软件基本操作（三） （本实验为设计性实验）
39
一、实验目的
1、熟悉虚拟仪器编程软件LabVIEW的基本操作 和熟悉虚拟仪器实验平台；
1
====================================== 实验教材： 虚拟仪器实验指导书（自编） ======================================
虚拟仪器技术室软、硬件介绍
=============================================
LabVIEW程序被称为VI（Virtual Instrument），即虚 拟仪器。
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。
41
三、实验内容
8、属性节点
利用“报警信息”控件的blinking属性，实现在输出 报警信息的同时伴随闪烁，如下图所示。为了能看到 闪烁效果，需要将采样间隔设到5秒以上。
LabVIEW程序被称为VI（Virtual Instrument），即虚 拟仪器。
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。
17
三、实验内容
1、数据操作
编写一个温度监测器，如右图所示，当 温度超过报警上限，而且开启报警时，报警 灯点亮。温度值可以由随即数发生器产生。
（三）、实验仪器与设备
34
参考程序-4
35
参考程序-5
36
参考程序-6
37
参考程序-7
38
实验三 LabVIEW软件基本操作（三） （本实验为设计性实验）
39
一、实验目的
1、熟悉虚拟仪器编程软件LabVIEW的基本操作 和熟悉虚拟仪器实验平台；
虚拟仪器概述部分设计课件(PPT 61页)
（或）软件使之具有传统独立仪器功能的组合。
美国国家仪器公司(National Instruments Corporation,NI)这样定义，虚拟仪器是由计算机硬件资源、 模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通信及图形用户界 面的软件组成的测控系统,是一种计算机操纵的模块化仪 器系统。
虚拟仪器主要由通用的计算机资源、应用软件和仪器 硬件等构成。使用者利用应用软件将计算机资源和和仪器 硬件结合起来,通过友好的图形界面来操作计算机,完成对 测试信号的采集、分析、判断、显示和数据处理等功能。
• 第一代：模拟仪器，这类仪器是以电磁感应基本定律为基 础的模拟指针试仪表。如指针式万用表、晶体管电压表等。
• 第二代：数字式仪表，这类仪器目前相当普及，如数字电 压表、数字频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化为 数字信号测量，并以数字方式输出最终结果，适用于快速 响应和较高准确度的测量。
• 第三代：智能仪器，这类仪器内置微处理器，既能进行自 动测试又具有一定的数据处理能力，可取代部分脑力劳动， 所以习惯上称为智能仪器。但是它的功能块全部都是以硬 件（或固化的软件）形式存在的，无论是在开发还是应用 中，都缺乏灵活性。
数字示波器DPO4034
传统仪器-操作台面板
传统仪器-内部结构
传统仪器-内部结构
信号调理电路
虚拟仪器实例：一体化工作站AWS-8248
虚拟仪器—数据采集卡PCI-6259
A/D D/A I/O
虚拟仪器—调理电路
调理电路—底板+插板
1.2.3 虚拟仪器的构成
虚拟仪器系统主要由计算机、硬件板卡、软件及附件 组成，用户可以根据要求,灵活地构建自己的测试仪器(系 统)，下面是其典型结构：
虚拟仪器中的硬件主要用于解决信号的调理、以及输 入、输出问题。软件主要用于实现对数据的读取、分析和 处理、显示以及对硬件的控制等功能,这些功能在传统电 子仪器中往往通过硬件来实现。
美国国家仪器公司(National Instruments Corporation,NI)这样定义，虚拟仪器是由计算机硬件资源、 模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通信及图形用户界 面的软件组成的测控系统,是一种计算机操纵的模块化仪 器系统。
虚拟仪器主要由通用的计算机资源、应用软件和仪器 硬件等构成。使用者利用应用软件将计算机资源和和仪器 硬件结合起来,通过友好的图形界面来操作计算机,完成对 测试信号的采集、分析、判断、显示和数据处理等功能。
• 第一代：模拟仪器，这类仪器是以电磁感应基本定律为基 础的模拟指针试仪表。如指针式万用表、晶体管电压表等。
• 第二代：数字式仪表，这类仪器目前相当普及，如数字电 压表、数字频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化为 数字信号测量，并以数字方式输出最终结果，适用于快速 响应和较高准确度的测量。
• 第三代：智能仪器，这类仪器内置微处理器，既能进行自 动测试又具有一定的数据处理能力，可取代部分脑力劳动， 所以习惯上称为智能仪器。但是它的功能块全部都是以硬 件（或固化的软件）形式存在的，无论是在开发还是应用 中，都缺乏灵活性。
数字示波器DPO4034
传统仪器-操作台面板
传统仪器-内部结构
传统仪器-内部结构
信号调理电路
虚拟仪器实例：一体化工作站AWS-8248
虚拟仪器—数据采集卡PCI-6259
A/D D/A I/O
虚拟仪器—调理电路
调理电路—底板+插板
1.2.3 虚拟仪器的构成
虚拟仪器系统主要由计算机、硬件板卡、软件及附件 组成，用户可以根据要求,灵活地构建自己的测试仪器(系 统)，下面是其典型结构：
虚拟仪器中的硬件主要用于解决信号的调理、以及输 入、输出问题。软件主要用于实现对数据的读取、分析和 处理、显示以及对硬件的控制等功能,这些功能在传统电 子仪器中往往通过硬件来实现。
虚拟仪器 PPT
• 虚拟仪器应用软件的编写，大致可分为两种方式
①通用编程软件：主要有Microsoft公司的Visual Basic与 Visual C++、Borland公司的Delphi、Sybase公司的PowerBuilder；
②专业图形化编程软件：如HP公司的VEE、 NI公司的 LabVIEW 和Lab windows/CVI等。
带来的灵活性，而无需忍受传统开发环境的复杂编程 工作。
1.虚拟仪器
1.4虚拟仪器的开发介绍
前面板
后面板
1.虚拟仪器
• 虚拟仪器一词中“虚拟”有以
下两方面的含义：
• （1）虚拟仪器面板；
• （2）由软件编程来实现仪器
的功能。
1.虚拟仪器
1.4虚拟仪器的系统结构
• 由计算机硬件资源、模块化仪器硬
件和用于资料分析、过程通信及图 形用户接口的软件组成。
• 由三大功能块构成：信号的采集与
控制、信号的分析与处理、数据结 果的表达与输出。
用 户
被测对象
1.虚拟仪器
1.4虚拟仪器的系统结构
• 硬件（虚拟仪器工作的基础）
通用计算机： 笔记本电脑、台式计算 机或工作站等。
外围硬件设备：可以选择GPIB系统、 VXI系统、PXI系统、数据采集或其 它标准体系结构。也可以选择两种 或两种以上构成混合系统。
• 软件（虚拟仪器最核心的思想）
输入/输出接口软件：底层的信息传 递软件
美国国家仪器公司（National Instruments Corp.简称NI）于1986年 提出。
概念：
虚拟仪器是指在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户自己 设计定义，具有虚拟的操作面板，测试功能由测试软件来实现的 一种计算机仪器系统。
①通用编程软件：主要有Microsoft公司的Visual Basic与 Visual C++、Borland公司的Delphi、Sybase公司的PowerBuilder；
②专业图形化编程软件：如HP公司的VEE、 NI公司的 LabVIEW 和Lab windows/CVI等。
带来的灵活性，而无需忍受传统开发环境的复杂编程 工作。
1.虚拟仪器
1.4虚拟仪器的开发介绍
前面板
后面板
1.虚拟仪器
• 虚拟仪器一词中“虚拟”有以
下两方面的含义：
• （1）虚拟仪器面板；
• （2）由软件编程来实现仪器
的功能。
1.虚拟仪器
1.4虚拟仪器的系统结构
• 由计算机硬件资源、模块化仪器硬
件和用于资料分析、过程通信及图 形用户接口的软件组成。
• 由三大功能块构成：信号的采集与
控制、信号的分析与处理、数据结 果的表达与输出。
用 户
被测对象
1.虚拟仪器
1.4虚拟仪器的系统结构
• 硬件（虚拟仪器工作的基础）
通用计算机： 笔记本电脑、台式计算 机或工作站等。
外围硬件设备：可以选择GPIB系统、 VXI系统、PXI系统、数据采集或其 它标准体系结构。也可以选择两种 或两种以上构成混合系统。
• 软件（虚拟仪器最核心的思想）
输入/输出接口软件：底层的信息传 递软件
美国国家仪器公司（National Instruments Corp.简称NI）于1986年 提出。
概念：
虚拟仪器是指在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户自己 设计定义，具有虚拟的操作面板，测试功能由测试软件来实现的 一种计算机仪器系统。
虚拟仪器概述分析33页PPT
45、自己东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
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虚拟仪器设计
• 编著：詹惠琴 等 • 制作：计算机与信息工程学院 • 主讲：晏密英 • 授课：16课时 • 实验：16课时(含8个实验)
a
1
教学参考书
• 1．《虚拟仪器软件开发环境 LabWindows/CVI6.0编程指南》张毅刚， 乔立岩等，机械工业出版社 2002.8
• 2．《基于LabWindows/CVI的虚拟仪 器设计》刘君华，电子工业出版社 2004.1
• 其中硬件平台包括：计算机和I/O接口 设备（1.3）；
• 开发软件也有两大类：文本式编程语言 （如VC++、VB、CVI等）和图形化编程 语言（LabView、HPVEE等）(1.4)。
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10
三. 虚拟仪器的发展及特点
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
a
15
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16
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17
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。
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18
实例三 净化项目
• 见各图片。
a
19
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。 a
20
a
2
学习本书的前导知识
• 主要是C语言的编程技术； • 计算机的硬件与接口技术（如串口、PCI总线
等）； • 测试的硬件技术（如单片机）； • Windows的运行机制（如程序的加载和卸载）； • 各种高级的数据分析和处理技术（如FFT变
换）、控制技术（如各种控制理论）等。
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3
本课程构架
• 软件开发环境介绍； • 应用程序设计； • 基本函数库的使用； • 高级函数库（略讲）； • 数据库应用程序开发； • 高级程序设计（略讲）。
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；
aLeabharlann 11• 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；
• 应用：建立检测系统、自动测试环境、 数据采集系统、过程监控系统、虚拟仪 器等。
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7
1.2 虚拟仪器概述
• 虚拟仪器（VI）是现代计算机技术和仪 器技术深层次结合的产物，是当今计算 机辅助测试（CAT）领域的一项重要技 术。
• 虚拟仪器技术是计算机硬件资源、仪器 与测控系统硬件资源和虚拟仪器软件资 源三者的有机结合。
• 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。
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12
四. 虚拟仪器的发展方向
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5
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.
• 网络化虚拟仪器：可在任何时刻、 任何地点都能获取测量数据信息。
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实例一：数据采集系统
—含RS-232接口的I/O卡的测试环境
• 系统的总体功能设计； • 系统的底层硬件设计(见下图）； • 系统的界面功能设计； • 演示如下两个功能界面窗体：
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定时控制
PC
单
片
A/D
机
D/A
多路 I/O口
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8
一. 虚拟仪器的基本概念
• 见P1页的定义。 • “虚拟”二字含义： • （1）虚拟仪器的硬件是通用的（P1）； • (2) 虚拟仪器的面板是虚拟的； • 如各种开关、按钮与实际仪器上的实物
有区别。
• (3)虚拟仪器测量功能是由软件来实现的。 （软件就是仪器）
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9
二. 虚拟仪器的构成
• 虚拟仪器由通用仪器硬件平台（简称硬 件平台）和应用软件两大部分构成；
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6
1.1 CVI简介
• CVI---C for virtual instrument; • CVI是NI(National instrument)公司推
出的交互式C语言开发环境； • CVI将C语言与用于数据采集分析和显示
的测控专业工具有机的结合；
• CVI是测控领域最受欢迎的软件开发平台 之一；
a
4
主要内容
• LabWindows/CVI 5.0(8.0) • (文本编程环境 C for Virtual
Instrument) • LabView 7.0 • (图形化编程环境 ，G语言，实验室虚拟
仪器工程平台，Virtual Instrument Engineering Workbench)
• 编著：詹惠琴 等 • 制作：计算机与信息工程学院 • 主讲：晏密英 • 授课：16课时 • 实验：16课时(含8个实验)
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教学参考书
• 1．《虚拟仪器软件开发环境 LabWindows/CVI6.0编程指南》张毅刚， 乔立岩等，机械工业出版社 2002.8
• 2．《基于LabWindows/CVI的虚拟仪 器设计》刘君华，电子工业出版社 2004.1
• 其中硬件平台包括：计算机和I/O接口 设备（1.3）；
• 开发软件也有两大类：文本式编程语言 （如VC++、VB、CVI等）和图形化编程 语言（LabView、HPVEE等）(1.4)。
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三. 虚拟仪器的发展及特点
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
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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。
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实例三 净化项目
• 见各图片。
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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；
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网络化虚拟智能传感器系统设计。 a
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学习本书的前导知识
• 主要是C语言的编程技术； • 计算机的硬件与接口技术（如串口、PCI总线
等）； • 测试的硬件技术（如单片机）； • Windows的运行机制（如程序的加载和卸载）； • 各种高级的数据分析和处理技术（如FFT变
换）、控制技术（如各种控制理论）等。
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本课程构架
• 软件开发环境介绍； • 应用程序设计； • 基本函数库的使用； • 高级函数库（略讲）； • 数据库应用程序开发； • 高级程序设计（略讲）。
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；
aLeabharlann 11• 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；
• 应用：建立检测系统、自动测试环境、 数据采集系统、过程监控系统、虚拟仪 器等。
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1.2 虚拟仪器概述
• 虚拟仪器（VI）是现代计算机技术和仪 器技术深层次结合的产物，是当今计算 机辅助测试（CAT）领域的一项重要技 术。
• 虚拟仪器技术是计算机硬件资源、仪器 与测控系统硬件资源和虚拟仪器软件资 源三者的有机结合。
• 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。
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四. 虚拟仪器的发展方向
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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.
• 网络化虚拟仪器：可在任何时刻、 任何地点都能获取测量数据信息。
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实例一：数据采集系统
—含RS-232接口的I/O卡的测试环境
• 系统的总体功能设计； • 系统的底层硬件设计(见下图）； • 系统的界面功能设计； • 演示如下两个功能界面窗体：
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定时控制
PC
单
片
A/D
机
D/A
多路 I/O口
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一. 虚拟仪器的基本概念
• 见P1页的定义。 • “虚拟”二字含义： • （1）虚拟仪器的硬件是通用的（P1）； • (2) 虚拟仪器的面板是虚拟的； • 如各种开关、按钮与实际仪器上的实物
有区别。
• (3)虚拟仪器测量功能是由软件来实现的。 （软件就是仪器）
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二. 虚拟仪器的构成
• 虚拟仪器由通用仪器硬件平台（简称硬 件平台）和应用软件两大部分构成；
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1.1 CVI简介
• CVI---C for virtual instrument; • CVI是NI(National instrument)公司推
出的交互式C语言开发环境； • CVI将C语言与用于数据采集分析和显示
的测控专业工具有机的结合；
• CVI是测控领域最受欢迎的软件开发平台 之一；
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主要内容
• LabWindows/CVI 5.0(8.0) • (文本编程环境 C for Virtual
Instrument) • LabView 7.0 • (图形化编程环境 ，G语言，实验室虚拟
仪器工程平台，Virtual Instrument Engineering Workbench)