虚拟仪器设计.pptx
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虚拟仪器工程设计实例.pptx
第8章 虚拟仪器工程设计实例
教学重点虚拟仪器的设计原则虚拟仪器的设计步骤虚拟仪器软面板设计技术虚拟仪器工程设计实例
第1页/共39页
8.1 虚拟仪器的设计原则
硬件设计基本原则 经济合理 安全可靠 有足够的抗干扰能力 软件设计的基本原则 结构合理 操作性能好 具有一定的保护措施 提高程序的执行速度 给出必要的程序说明
第20页/共39页
2. 声卡数据采集的硬件结构
第21页/共39页
3. 声卡数据采集的软件实现
声卡的声道声卡的采样频率
第22页/共39页
4. 应用实例
在光学机械系统中，由于光路的需要，常将光学元件调整架固定在一套悬臂结构上。光学元件的基座振动常常会影响光学系统的传输性能，因此有必要对其加以采集、分析，并以此为据采取相应的解决方法。光学-机械系统如图
第30页/共39页
（2） 抗混叠低通滤波器
四阶低通滤波器的原理电路
第31页/共39页
（3）A/D卡
第32页/共39页
A/D卡原理框图
第33页/共39页
3. 软件设计
第34页/共39页
数据采集模块
第35页/共39页
完成一个周期信号采集的程序框图
读转换结果程序框图
第36页/共39页
测量结果
伏安测量及三相不平衡度测量的前面板
第37页/共39页
Thank You !
本章结束
第38页/共39页
第23页/共39页
应变片直流电桥测量电路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第24页/共39页
声卡采集程序框图
第25页/共39页
采集结果分析
第26页/共39页
8.4.3 虚拟化电能质量监测系统
教学重点虚拟仪器的设计原则虚拟仪器的设计步骤虚拟仪器软面板设计技术虚拟仪器工程设计实例
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8.1 虚拟仪器的设计原则
硬件设计基本原则 经济合理 安全可靠 有足够的抗干扰能力 软件设计的基本原则 结构合理 操作性能好 具有一定的保护措施 提高程序的执行速度 给出必要的程序说明
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2. 声卡数据采集的硬件结构
第21页/共39页
3. 声卡数据采集的软件实现
声卡的声道声卡的采样频率
第22页/共39页
4. 应用实例
在光学机械系统中，由于光路的需要，常将光学元件调整架固定在一套悬臂结构上。光学元件的基座振动常常会影响光学系统的传输性能，因此有必要对其加以采集、分析，并以此为据采取相应的解决方法。光学-机械系统如图
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（2） 抗混叠低通滤波器
四阶低通滤波器的原理电路
第31页/共39页
（3）A/D卡
第32页/共39页
A/D卡原理框图
第33页/共39页
3. 软件设计
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数据采集模块
第35页/共39页
完成一个周期信号采集的程序框图
读转换结果程序框图
第36页/共39页
测量结果
伏安测量及三相不平衡度测量的前面板
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Thank You !
本章结束
第38页/共39页
第23页/共39页
应变片直流电桥测量电路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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声卡采集程序框图
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采集结果分析
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8.4.3 虚拟化电能质量监测系统
虚拟仪器设计第2章1操作入门42198.pptx
２
用于选择、移动或改变对象的大小。当用于改变对象的大小时，鼠标指针会变成各种方向的箭头形状。
３
用于输入标签或标题说明的文本或者创建自由标签。
４
用于在框图上连线及在前面板上建立连结器。把该工具放在任一条连线上，会在“即时帮助”中显示连线的数据类型。
５
使用该工具在对象上单击鼠标左键，可以弹出对象的快捷菜单。
第二章 第一讲LabVIEW 操作入门
※本课程使用软件为LabVIEW 8.5
本讲授课内容：LabVIEW 概述LabVIEW 的程序结构及一般设计过程LabVIEW 的工作环境LabVIEW的操作选板 LabVIEW的基本数据类型LabVIEW的数据运算LabVIEW帮助（涵盖了书本第四章的全部内容）
②节点端口：函数图标的连线端口连线：端口间传递数据的路径。（3）程序的调试：正常运行、高亮方式、探针、单步等。
LabVIEW程序的一般设计过程：
例：由一个按钮开关和一个指示灯组成，该VI的功能是：当按下按钮时，指示灯点亮；当弹起按钮时，指示灯熄灭。
见录像：2-1 开关和指示灯.wmv（5’55”）
LabVIEW具有三种用来创建和运行程序的选板：工具选板（Tools Palette ）：包括了程序的创建、修改和调试时使用的工具；控件选板（Controls Palette ）：主要用于在前面板中添加指示器和控制器；函数选板（Functions Palette ）：用于创建流程框图，它包括了很多函数子选板。
数据结构是程序设计的基础，不同的数据类型和数据结构在LabVIEW中存储的方式是不一样的。选择合适的数据类型不但能提高程序的性能，而且还能节省内存的使用。数值数据类型：可以分为浮点数、整数和复数3种基本形式。书本第76页，表4-4。数据类型之间可以相互转换（见下页）。布尔数据类型：只有“真”、“假”两种取值。布尔类型常量有： 通过单击，可以取反。 布尔型输入控件的一个重要属性叫作“机械动作”，使用该属性可以模拟真实开关的动作特性。书本第81页，表4-5
虚拟仪器课程设计.ppt
❖ 前置面板的设计
数据文件的将记录存储
4基于labview函数发生器的设计
❖ 一个用声卡实现的基本信号发生器，它可以产生正弦波、矩形波等，并 实现频率、幅值等的控制。前面版如下
三、小组分配
学生可根据喜好和兴趣，从设计题目中选择或经老师同意的其它题目 进行设计，但每人必须完成两个任务。
四、成绩评定
❖ 1基于labview交通灯的设计
❖ 此次设计可以用六盏灯来指示路口的红绿灯状况，它们分 别是下文中的东红、东黄、东绿、北红、北黄、北绿。
❖ 信号灯按一定规律循环点亮，每盏红灯亮35秒，每盏黄灯 亮5秒，每盏绿灯亮30秒。每个循环包括四个阶段。第一 阶段：北黄和东红灯点亮，时间为5秒。第二阶段：北红 和东绿灯点亮，时间为30秒。第三阶段：东黄和北红灯点 亮，时间为5秒。第四阶段：北绿和东红灯点亮，时间为 30秒。每个循环用时70秒。东、北两个方向分别放置一个 时间显示器来显示离下一个信号到来的时间。
一、设计题目
❖ 1．基于labview交通灯的设计 ❖ 2．基于labview声卡的虚拟仪器设计 ❖ 3．基于labview压力表设计 ❖ 4．基于labview函数发生器的设计 ❖ 5．其它征得老师同意的自选方案。
二、设计要求
❖ 自觉遵守实验室各项规章制度，认真完成所选题 目的程序调试，编写设计说明书。
前面版如下
2基于labview声卡的虚拟仪器设计
❖ 根据题目要求，整个过程可以分为三大部分：声音信号的采集、分析与 处理、声音信号回放。
❖ 声音面版
3基于labview压力表设计
❖ 了解力转换成电信号的工作原理， 设计虚拟压力测量仪，要求绘制出压 力随时间的变化曲线，以表格的形式存放采集的数据。
❖ 成绩评定由3部分组成： ❖ 实验成绩演示:（占40%） ❖ 课程设计报告:（占40%） ❖ 考勤:（20%）
数据文件的将记录存储
4基于labview函数发生器的设计
❖ 一个用声卡实现的基本信号发生器，它可以产生正弦波、矩形波等，并 实现频率、幅值等的控制。前面版如下
三、小组分配
学生可根据喜好和兴趣，从设计题目中选择或经老师同意的其它题目 进行设计，但每人必须完成两个任务。
四、成绩评定
❖ 1基于labview交通灯的设计
❖ 此次设计可以用六盏灯来指示路口的红绿灯状况，它们分 别是下文中的东红、东黄、东绿、北红、北黄、北绿。
❖ 信号灯按一定规律循环点亮，每盏红灯亮35秒，每盏黄灯 亮5秒，每盏绿灯亮30秒。每个循环包括四个阶段。第一 阶段：北黄和东红灯点亮，时间为5秒。第二阶段：北红 和东绿灯点亮，时间为30秒。第三阶段：东黄和北红灯点 亮，时间为5秒。第四阶段：北绿和东红灯点亮，时间为 30秒。每个循环用时70秒。东、北两个方向分别放置一个 时间显示器来显示离下一个信号到来的时间。
一、设计题目
❖ 1．基于labview交通灯的设计 ❖ 2．基于labview声卡的虚拟仪器设计 ❖ 3．基于labview压力表设计 ❖ 4．基于labview函数发生器的设计 ❖ 5．其它征得老师同意的自选方案。
二、设计要求
❖ 自觉遵守实验室各项规章制度，认真完成所选题 目的程序调试，编写设计说明书。
前面版如下
2基于labview声卡的虚拟仪器设计
❖ 根据题目要求，整个过程可以分为三大部分：声音信号的采集、分析与 处理、声音信号回放。
❖ 声音面版
3基于labview压力表设计
❖ 了解力转换成电信号的工作原理， 设计虚拟压力测量仪，要求绘制出压 力随时间的变化曲线，以表格的形式存放采集的数据。
❖ 成绩评定由3部分组成： ❖ 实验成绩演示:（占40%） ❖ 课程设计报告:（占40%） ❖ 考勤:（20%）
《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。
第二章 虚拟仪器讲稿 ppt课件
–如指针式万用表，它们的基本特征是采用模 拟电子技术实现，采用指针显示结果。
• 第二代仪器：数字化仪器
–数字化仪器目前相当普及，如数字电压表、 频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化 为数字信号的测量，并以数字方式输出最终 结果。
薛晓 /dian Email:
总结
• 虚拟仪器是新一代仪器，是仪器的发展 方向；
• 虚拟仪器的核心－－软件算法代替硬件 电路；
• 虚拟仪器=总线模块＋算法； • 常用总线：PXI和VXI
薛晓 /dian Email:
二、PXI与VXI的比较与选择
• PXI总线介绍 • VXI总线介绍 • PXI与VXI选择
薛晓 /dian Email:
仪器的构成元素
传统仪器 硬件（电子线路）
硬件（电子线路） 硬件（显示器与旋钮）
数据采集
信号处理
结果表达 与仪器控制
虚拟仪器
硬件（电子线路）
计算机软件（算法） 计算机硬件 （显示器与虚拟旋钮）
薛晓 /dian Email:
PCI
开放的PXI系统规范
软件规范
规范
S
版本： 1.0
1997.8.20
机械规范
薛晓 /dian Email:
电气规范
机械规范
• 冷却 • 系统级环境规范：EMC，抗振，防尘等 • 控制器定义在最左边的槽位上
薛晓 /dian Email:
PXI环境要求
• PXI模块进行温度测试，推荐进行湿度、振 动、冲击测试。
• EMC执行IEC61326-1标准，相当于GB/T 18268-2000标准。
薛晓 /dian Email:
PXI 几 何 尺 寸
• 欧洲标准卡尺寸
• 第二代仪器：数字化仪器
–数字化仪器目前相当普及，如数字电压表、 频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化 为数字信号的测量，并以数字方式输出最终 结果。
薛晓 /dian Email:
总结
• 虚拟仪器是新一代仪器，是仪器的发展 方向；
• 虚拟仪器的核心－－软件算法代替硬件 电路；
• 虚拟仪器=总线模块＋算法； • 常用总线：PXI和VXI
薛晓 /dian Email:
二、PXI与VXI的比较与选择
• PXI总线介绍 • VXI总线介绍 • PXI与VXI选择
薛晓 /dian Email:
仪器的构成元素
传统仪器 硬件（电子线路）
硬件（电子线路） 硬件（显示器与旋钮）
数据采集
信号处理
结果表达 与仪器控制
虚拟仪器
硬件（电子线路）
计算机软件（算法） 计算机硬件 （显示器与虚拟旋钮）
薛晓 /dian Email:
PCI
开放的PXI系统规范
软件规范
规范
S
版本： 1.0
1997.8.20
机械规范
薛晓 /dian Email:
电气规范
机械规范
• 冷却 • 系统级环境规范：EMC，抗振，防尘等 • 控制器定义在最左边的槽位上
薛晓 /dian Email:
PXI环境要求
• PXI模块进行温度测试，推荐进行湿度、振 动、冲击测试。
• EMC执行IEC61326-1标准，相当于GB/T 18268-2000标准。
薛晓 /dian Email:
PXI 几 何 尺 寸
• 欧洲标准卡尺寸
基于LabVIEW的虚拟仪器设计 PPT课件
仪器面板控制软件 数据分析处理软件 仪器驱动程序 输入/输出接口软件
虚拟仪器软件框架
虚拟仪器的组成
虚拟仪器系统
22
被 测 信 号
传 感 器
信 号 调 理 电 路
数 据 采 集 卡
设 备 驱 动
面板程序
应用程序 虚拟仪器开发平台 PC
虚拟仪器系统整体结构图
虚拟仪器的特点
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
基于LabVIEW的虚拟仪器设计
Virtual Instrument Design Base-on LabVIEW
教学大纲
2
序号
内
容
基本要求 学时
了解
1
虚拟仪器技术概论
2
2
3 4 5 6 7 8
LabVIEW基础知识
程序结构 字符串、数组、簇和矩阵 图形显示 文件操作 子VI与人机界面设计 数学分析与信号处理
被 测 对 象 信 号 调 理 数 据 采 集 信 号 处 理 仪 器 面 板
传 感 器
虚拟仪器的主要特点：
17
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。
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。 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。
应用领域
声学测试 军工设备测试 设备的自动测试ATE 自动光学检验 汽车性能测试 生物医学信号测量 计量校准 电子测试 光纤校准 光学度量和测定 功率测量与谐波分析 半导体器件性能测试 电子通信测试 振动测试 工厂生产线自动化测控 食品质量监测 电工电子实验平台构建 实验室管理自动化 机械测控 机器视觉 石油和天然气信号处理 制药生产质量监控 工业机器人 过程自动化 SCADA系统 统计流程控制 晶片传送手臂 电机特性参数检测
虚拟仪器软件框架
虚拟仪器的组成
虚拟仪器系统
22
被 测 信 号
传 感 器
信 号 调 理 电 路
数 据 采 集 卡
设 备 驱 动
面板程序
应用程序 虚拟仪器开发平台 PC
虚拟仪器系统整体结构图
虚拟仪器的特点
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
基于LabVIEW的虚拟仪器设计
Virtual Instrument Design Base-on LabVIEW
教学大纲
2
序号
内
容
基本要求 学时
了解
1
虚拟仪器技术概论
2
2
3 4 5 6 7 8
LabVIEW基础知识
程序结构 字符串、数组、簇和矩阵 图形显示 文件操作 子VI与人机界面设计 数学分析与信号处理
被 测 对 象 信 号 调 理 数 据 采 集 信 号 处 理 仪 器 面 板
传 感 器
虚拟仪器的主要特点：
17
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。
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。 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。
应用领域
声学测试 军工设备测试 设备的自动测试ATE 自动光学检验 汽车性能测试 生物医学信号测量 计量校准 电子测试 光纤校准 光学度量和测定 功率测量与谐波分析 半导体器件性能测试 电子通信测试 振动测试 工厂生产线自动化测控 食品质量监测 电工电子实验平台构建 实验室管理自动化 机械测控 机器视觉 石油和天然气信号处理 制药生产质量监控 工业机器人 过程自动化 SCADA系统 统计流程控制 晶片传送手臂 电机特性参数检测
《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。
虚拟医学仪器设计_PPT幻灯片
(3)端口写控制
3.2 虚拟医学仪器硬件接口设计 3.2.2 面向ISA总线的设计
(4)端口读寄存器 或锁存器控制
3.2 虚拟医学仪器硬件接口设计 3.2.2 面向ISA总线的设计
(5)利用端口读寄 提供控制脉冲
3.2 虚拟医学仪器硬件接口设计 3.2.2 面向ISA总线的设计
3．IBMPC/AT总线对XT总线的扩充
3.2 虚拟医学仪器硬件接口设计 3.2.3 面向PCI总线的设计
PCI总线的基本传输规则：突发传输方式； PCI总线传输周期：由一个地址周期加上一个或多个数据周期构成； PCI的基本传输控制信号：FRAME#、IRDY#和TRDY#3个信号。 PCI总线传输包：读、写和中止3个内容。
PCI中的信号类型定义包括： (1)in lnput是一种只用于输入的标准信号。 (2)out Output是—种标准的有效驱动器。 (3)t/s Tri-state是一种双向、三态期入／输出引脚。 (4)s／t／s Sustained Tri-state是一种每次由一个且只由一个单元拥有并驱动的 低有效三态信号。 (5)o／d Open Drain允许多器件共用,可作线或操作.
3.1 概述 3.1.1 虚拟医学仪器的特点
虚拟医学仪器的特点：计算机参与测试，即集控制、计算与测量于一体， 充分利用计算机资源，使传统医学仪器的部分硬件软件化(尤其是控制面 板设计等)。 与传统的医学仪器相比，它有以下几个优点：
(1) 打破了传统医学仪器功能为厂家定义，用户无法修改的模式。 (2) 大大缩短了仪器的开发周期，降低了仪器的开发成本。 (3) 大大提高了医学仪器的性能．特别是通信联网功能。 (4) 具有可重复使用、可移植、可重构的优势，所以可为今后虚拟医学 仪器的开发所利用、用户系统性能升级也极为方便，甚至通过网络下载程 序即可升级。
3.2 虚拟医学仪器硬件接口设计 3.2.2 面向ISA总线的设计
(4)端口读寄存器 或锁存器控制
3.2 虚拟医学仪器硬件接口设计 3.2.2 面向ISA总线的设计
(5)利用端口读寄 提供控制脉冲
3.2 虚拟医学仪器硬件接口设计 3.2.2 面向ISA总线的设计
3．IBMPC/AT总线对XT总线的扩充
3.2 虚拟医学仪器硬件接口设计 3.2.3 面向PCI总线的设计
PCI总线的基本传输规则：突发传输方式； PCI总线传输周期：由一个地址周期加上一个或多个数据周期构成； PCI的基本传输控制信号：FRAME#、IRDY#和TRDY#3个信号。 PCI总线传输包：读、写和中止3个内容。
PCI中的信号类型定义包括： (1)in lnput是一种只用于输入的标准信号。 (2)out Output是—种标准的有效驱动器。 (3)t/s Tri-state是一种双向、三态期入／输出引脚。 (4)s／t／s Sustained Tri-state是一种每次由一个且只由一个单元拥有并驱动的 低有效三态信号。 (5)o／d Open Drain允许多器件共用,可作线或操作.
3.1 概述 3.1.1 虚拟医学仪器的特点
虚拟医学仪器的特点：计算机参与测试，即集控制、计算与测量于一体， 充分利用计算机资源，使传统医学仪器的部分硬件软件化(尤其是控制面 板设计等)。 与传统的医学仪器相比，它有以下几个优点：
(1) 打破了传统医学仪器功能为厂家定义，用户无法修改的模式。 (2) 大大缩短了仪器的开发周期，降低了仪器的开发成本。 (3) 大大提高了医学仪器的性能．特别是通信联网功能。 (4) 具有可重复使用、可移植、可重构的优势，所以可为今后虚拟医学 仪器的开发所利用、用户系统性能升级也极为方便，甚至通过网络下载程 序即可升级。
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labview程序结构.pptx
case 1:语句1； case 2:语句2；
case n:语句n； default:语句n+1； }
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5.3 条件结构
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5.3 条件结构
Case结构的组成 最基本的Case结构由：Case框架、选择端 口、框图标识符和递增/递减按钮构成。
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5.3 条件结构-应用
第30页/共39页
5.6 公式节点
假如程序中有一些复杂的数学计算，编写图 形代码是比较麻烦的。如x>0,y=mx3+3nx2-x+1; x<=0,y=-2mx3+x-5。
第31页/共39页
5.6 公式节点
假如程序中有一些复杂的数学计算，编写图 形代码是比较麻烦的。如,y=x3+6，z=5y+x。
第13页/共39页
5.3 条件结构-应用
第14页/共39页
5.4 顺序结构
在代码式的传统编程语言中，默认的情况是， 程序语句按照排列顺序执行，称为控制流程； 但LabVIEW中不同，它是一种图形化的数据流 式编程语言，具有并发、多任务的特点。
在LabVIEW7.0 以前只有一种顺序结构。 从 LabVIEW7.0开始，旧版本的顺序结构称 为Stacked Sequence Structure(堆叠顺序 结构)，同时引入新的Flat Sequence Structure(平铺顺序结构)。
3.公式节点框架内每个公式后以分 号”;”结束。
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5.6 属性节点
前面板对象属 性是指前面板 上控件的外观 和功能特征， 如显示的颜色、 可见性、闪烁、 位置、比例等。 以达到最佳的 人机交互效果。
case n:语句n； default:语句n+1； }
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5.3 条件结构
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5.3 条件结构
Case结构的组成 最基本的Case结构由：Case框架、选择端 口、框图标识符和递增/递减按钮构成。
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5.3 条件结构-应用
第30页/共39页
5.6 公式节点
假如程序中有一些复杂的数学计算，编写图 形代码是比较麻烦的。如x>0,y=mx3+3nx2-x+1; x<=0,y=-2mx3+x-5。
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5.6 公式节点
假如程序中有一些复杂的数学计算，编写图 形代码是比较麻烦的。如,y=x3+6，z=5y+x。
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5.3 条件结构-应用
第14页/共39页
5.4 顺序结构
在代码式的传统编程语言中，默认的情况是， 程序语句按照排列顺序执行，称为控制流程； 但LabVIEW中不同，它是一种图形化的数据流 式编程语言，具有并发、多任务的特点。
在LabVIEW7.0 以前只有一种顺序结构。 从 LabVIEW7.0开始，旧版本的顺序结构称 为Stacked Sequence Structure(堆叠顺序 结构)，同时引入新的Flat Sequence Structure(平铺顺序结构)。
3.公式节点框架内每个公式后以分 号”;”结束。
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5.6 属性节点
前面板对象属 性是指前面板 上控件的外观 和功能特征， 如显示的颜色、 可见性、闪烁、 位置、比例等。 以达到最佳的 人机交互效果。
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。
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➢ （4）虚拟仪器之“虚拟”含义： ✓ 虚拟仪器面板； ✓ 软件实现仪器功能。如：基于高速数据采集硬件， 通过计算机软件编程可实现“虚拟示波器”、“虚 拟频谱仪”、“虚拟交流数字电压表”、“虚拟频 率计”、“虚拟相位计”等不同仪器。
➢ （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
第9页
《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
第3页
➢ 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》
第4页
《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：
➢ （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 的测量功能硬件）；
被测 对象
《虚拟仪器技术》
第1章 虚拟仪器概述
本章概述 1.1 虚拟仪器的基本概念 1.2 虚拟仪器的形成和发展 1.3 虚拟仪器的系统结构 1.4 虚拟仪器的软件系统 1.5 虚拟仪器系统设计及系统集成 1.6 虚拟仪器技术应用 本章总结
第1页
《虚拟仪器技术》
1.1 虚拟仪器的基本概念
1. 虚拟仪器的定义
✓ 内总线：板级总线。如个人计算机的PC/XT、PC/AT、 ISA、EISA、MCA、PCI，及工业控制的STD、VME、 CompatPCI，仪器与测量系统的CAMAC、VXI、 PXI等。
✓ 外总线：外部通信总线。如RS-232/485、USB、 IEEE1394、EPP、SCSI；现场总线CAN、LONworks、 FF；仪器与测量系统的GPIB、CAMAC、HP-IL、 MXI等。
➢ 计算机（PC机）处于核心地位，计算机软件技术和仪器 与测试系统更紧密结合成了一个有机整体。
➢ 在上述的背景下，提出了全新概念的仪器——虚拟仪器。 ➢ 1986年，美国国家仪器公司（NI, National Instrument）
（1）电子测量仪器(Electronic Instruments)及自动测 试系统(Automatic Test System, ATS)的发展
第一代电子仪器 第二代电子仪器 第三代电子仪器 第四代电子仪器
数字化
计算机化
模块化
模拟仪器
数字仪器
智能仪器
计算机嵌入到 仪器中
个人仪器
仪器模块嵌入 计算机中
➢ 传统仪器：特定功能和仪器外观。
➢ 虚拟仪器（VI，Virtual 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 心所构成的，并且在计算机显示屏幕上虚拟的仪器面 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。
第2页
➢ 如：虚拟示波器
第12页
《虚拟仪器技术》
（2）虚拟仪器是技术发展的结果
➢ 计算机技术、软件技术、总线技术、网络技术、微电子 技术的发展，及其在电子测量技术与仪器领域中的应用， 使新测试理论、测试方法、测试技术不断出现，仪器与 系统的结构不断推陈出新，电子测量仪器及自动测试系 统的结构也发生了质的变化，功能与性能得到不断提高。
长（5~10年） 价格昂贵
功能可塑性
用户定义仪器功能，柔性
厂商定义仪器功能，刚 性
系统开放性
开放、灵活，与计算机技术同步发展 封闭、固定
构成复杂系统能 力
易与网络及其他周边设备互连
功能单一的独立设备
人机交互
无限的显示选项、界面友好
有限的显示选项
第8页
《虚拟仪器技术》
1.2 虚拟仪器的形成和发展
1. 虚拟仪器形成的背景
采集 信号
调理、采集 硬件
测量 数据
软件 计算机
输出 数据
仪器面板、 鼠标、键盘
用户
激励信号
控制参数
数据命令
采集和产生
控制和处理
键入命令 显示和输出
➢ （2）良好的人机界面。虚拟仪器的面板（或称软面板）是 虚拟的（通过“控件”虚拟出面板）；
➢ （3）功能强。虚拟仪器的功能是由用户软件定义的。
第5页
《虚拟仪器技术》
第10页
➢ 通过总线技术，可实现： ✓ 模块化硬件设计； ✓ 标准化； ✓ 便于生产、维护（维修）、升级； ✓ 较好的经济性。
《虚拟仪器技术》
第11页
《虚拟仪器技术》
➢ 仪器与自动测试系统几种常用总线的比较
➢ 摘自：Evaluating PXI and VXI Platforms for your Measurement and Automation Needs，NI
第7页
《虚拟仪器技术》
虚拟仪器与传统仪器的比较：
比较内容
虚拟仪器
传统仪器
系统构成
软件和通用硬件。软件是关键
专用硬件系统
开发周期 开发费用
开发时间短、技术要求低、系统通用 性强
软件使得开发和维护费用降至最低
开发时间长、技术要求 高、系统功能较专 一
开发与维修开销高
技术更新周期 价格
短（1~2年） 价格低、可复用与可重配置性强
✓ 片内总线：微处理器芯片内连接内部各逻辑单元；
✓ 片间总线：元件级总线（如典型的微机“三总线结 构”）。还有串行总线，如：Motorola的SPI（Serial Peripheral Interface，串行外围接口）、Philips的I2C （Inter IC bus，片间总线）、NS的MicroWire（串行 同步双工通信接口）等。
➢ （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）。
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《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》
第4页
《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：
➢ （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 的测量功能硬件）；
被测 对象
《虚拟仪器技术》
第1章 虚拟仪器概述
本章概述 1.1 虚拟仪器的基本概念 1.2 虚拟仪器的形成和发展 1.3 虚拟仪器的系统结构 1.4 虚拟仪器的软件系统 1.5 虚拟仪器系统设计及系统集成 1.6 虚拟仪器技术应用 本章总结
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《虚拟仪器技术》
1.1 虚拟仪器的基本概念
1. 虚拟仪器的定义
✓ 内总线：板级总线。如个人计算机的PC/XT、PC/AT、 ISA、EISA、MCA、PCI，及工业控制的STD、VME、 CompatPCI，仪器与测量系统的CAMAC、VXI、 PXI等。
✓ 外总线：外部通信总线。如RS-232/485、USB、 IEEE1394、EPP、SCSI；现场总线CAN、LONworks、 FF；仪器与测量系统的GPIB、CAMAC、HP-IL、 MXI等。
➢ 计算机（PC机）处于核心地位，计算机软件技术和仪器 与测试系统更紧密结合成了一个有机整体。
➢ 在上述的背景下，提出了全新概念的仪器——虚拟仪器。 ➢ 1986年，美国国家仪器公司（NI, National Instrument）
（1）电子测量仪器(Electronic Instruments)及自动测 试系统(Automatic Test System, ATS)的发展
第一代电子仪器 第二代电子仪器 第三代电子仪器 第四代电子仪器
数字化
计算机化
模块化
模拟仪器
数字仪器
智能仪器
计算机嵌入到 仪器中
个人仪器
仪器模块嵌入 计算机中
➢ 传统仪器：特定功能和仪器外观。
➢ 虚拟仪器（VI，Virtual 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 心所构成的，并且在计算机显示屏幕上虚拟的仪器面 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。
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➢ 如：虚拟示波器
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《虚拟仪器技术》
（2）虚拟仪器是技术发展的结果
➢ 计算机技术、软件技术、总线技术、网络技术、微电子 技术的发展，及其在电子测量技术与仪器领域中的应用， 使新测试理论、测试方法、测试技术不断出现，仪器与 系统的结构不断推陈出新，电子测量仪器及自动测试系 统的结构也发生了质的变化，功能与性能得到不断提高。
长（5~10年） 价格昂贵
功能可塑性
用户定义仪器功能，柔性
厂商定义仪器功能，刚 性
系统开放性
开放、灵活，与计算机技术同步发展 封闭、固定
构成复杂系统能 力
易与网络及其他周边设备互连
功能单一的独立设备
人机交互
无限的显示选项、界面友好
有限的显示选项
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《虚拟仪器技术》
1.2 虚拟仪器的形成和发展
1. 虚拟仪器形成的背景
采集 信号
调理、采集 硬件
测量 数据
软件 计算机
输出 数据
仪器面板、 鼠标、键盘
用户
激励信号
控制参数
数据命令
采集和产生
控制和处理
键入命令 显示和输出
➢ （2）良好的人机界面。虚拟仪器的面板（或称软面板）是 虚拟的（通过“控件”虚拟出面板）；
➢ （3）功能强。虚拟仪器的功能是由用户软件定义的。
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《虚拟仪器技术》
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➢ 通过总线技术，可实现： ✓ 模块化硬件设计； ✓ 标准化； ✓ 便于生产、维护（维修）、升级； ✓ 较好的经济性。
《虚拟仪器技术》
第11页
《虚拟仪器技术》
➢ 仪器与自动测试系统几种常用总线的比较
➢ 摘自：Evaluating PXI and VXI Platforms for your Measurement and Automation Needs，NI
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《虚拟仪器技术》
虚拟仪器与传统仪器的比较：
比较内容
虚拟仪器
传统仪器
系统构成
软件和通用硬件。软件是关键
专用硬件系统
开发周期 开发费用
开发时间短、技术要求低、系统通用 性强
软件使得开发和维护费用降至最低
开发时间长、技术要求 高、系统功能较专 一
开发与维修开销高
技术更新周期 价格
短（1~2年） 价格低、可复用与可重配置性强
✓ 片内总线：微处理器芯片内连接内部各逻辑单元；
✓ 片间总线：元件级总线（如典型的微机“三总线结 构”）。还有串行总线，如：Motorola的SPI（Serial Peripheral Interface，串行外围接口）、Philips的I2C （Inter IC bus，片间总线）、NS的MicroWire（串行 同步双工通信接口）等。