基于Labview模板

基于Labview的虚拟示波器设计院部：电气与信息工程学院学生姓名：邓静专业：自动化班级：自本1004班第1章绪论1.1虚拟仪器的基本概念电子测量仪器发展到今天，总体上经过了四个历程，按出现的时间顺序依次为;模拟仪器，数字仪器，智能仪器，虚拟仪器。

其中，为了与虚拟仪器区别开来，我们又把前三种称为传统仪器。

虚拟仪器是电子计算机技术与现代测量技术深层次结合的产物，是用户在普通PC机上，应用各种软件平台，根据自身的需要，设计和定义的软硬件相结合的一种测量仪器。

利用计算机强大的图形显示功能，建立虚拟仪器的控制面板，用户通过对面板的操作实现对虚拟仪器的操作，就像操作一台普通的测量仪器一样。

1.2虚拟仪器的构成从构成要素上讲，虚拟仪器主要由计算机，仪器硬件（如数据采集卡）和应用软件构成；从总线标注上讲，包括有PC-DAQ系统，GPIB系统,VXI系统等。

1.3虚拟仪器的较传统仪器的优势（1）传统仪器的控制面板只有一个，在这个操作面板上，需要放置各种按钮，容易导致混乱和混淆。

而虚拟仪器可以有多个控制面板，各个面板之间的切换十分方便，使每个面板变得简单，从而提高了操作的正确性和方便性。

（2）虚拟仪器大量用应用软件来替代传统仪器中的硬件，从而使仪器的硬件变得简单。

（3）虚拟仪器使仪器的功能可以有用户自定义，而不是只能由厂家来定义，从而使得仪器更加好用，方便。

（4）由于用软件替代硬件，仪器的更新升级大都只要更新软件，从而使得仪器的升级换代更加迅速，研发周期缩短。

（5）虚拟仪器的发展可与计算机的发展同步，与网络及周边设备同步。

1.4虚拟仪器的现状及发展方向虚拟仪器的概念最初是由美国国家仪器公司（National Instruments Corp，简称NI）于1986年提出，NI公司在80年代研制和推出了许多总线系统的虚拟仪器，后来，美国HP公司，Tektronic公司，Racal公司也在此方面有了很多进展。

虚拟仪器在国外发展很快，以NI公司为首的很多公司已经在市场上推出了大量基于虚拟仪器技术的电子仪器产品。

据“世界仪表及自动化”杂志预测，虚拟仪器在21世纪中期将占到仪器市场50%左右的份额。

虚拟仪器在本世纪发展很快，大有取代传统仪器的趋势。

近年来，世界很多公司推出了不少虚拟仪器软件开发平台，使仪器的使用者可以开发组建自己需要的虚拟仪器。

其中，比较具有代表性的是NI公司Labview 平台和Labwindows/CVI平台。

相比而言，Labwindows是为熟悉C语言的传统软件开发人员所设计的。

作为一本新兴技术，虚拟仪器在国内尚属于起步阶段，但也初步取得了一些成果。

国内已有几家厂家在开发研制虚拟仪器，在数据处理软件方面做出了一些成就。

比如测量结果的频谱分析，快速傅里叶变换，各种数字滤波器，卷积分析，微积分等。

1.5本论文的主要工作我国在科学技术方面与世界顶级国家还有一定距离，我国的高档仪器大部分还要依赖进口，这种仪器往往价格昂贵，使用面窄，花很多的外汇只能起到有限的作用，因此，研究虚拟仪器对我国来说具有很重要的意义。

开发虚拟仪器不仅可以实现仪器的自我生产，而且虚拟仪器易于改进，提升性能，通过软件和硬件的更换，还可以实现多方面的用途，大大提高了仪器的性价比。

本论文主要介绍虚拟示波器硬件和软件的开发过程，以及相关数据处理的基础知识。

虚拟示波器主要有硬件和软件两部分构成。

硬件部分主要是普通PC机和数据采集卡；软件部分则包括了前面板，采集卡驱动程序及相关的应用软件（主要有频谱分析，数字滤波，数据存储和读取，波形显示等）本论文主要分为以下几个部分：第1章绪论第2章软件开发平台Labview的有关介绍第3章系统硬件部分第4章系统软件部分第5章系统调试第6章结论和展望第2章系统软件的开发平台Labview简介2.1 labview的基本概述Labview是美国国家仪器公司开发的，基于G语言（Graphics Language）的虚拟仪器开发工具。

其特点是用图形化的符号来代替传统的文本语言，从而达到直观，简洁，易懂的目的。

1992年8月labVIEW2.5实现了从MaCintosh平台到Windows又砰台的移植，从LabVIEW3.0版本开始，LabVIEW作为一个完整优异的图形化软件开发环境得到了工业界和学术界的认可，并开始迅速占领市场，赢得了广大用户的青睐。

它的基本特点是(1)具有良好的用户接口其用户接口类似于传统仪器的面板，包括按钮、旋钮、图形显示组件、控制组件等。

通过鼠标和键盘向程序输入数据，操作结果由软件在计算机屏幕上生成。

(2)编程方式简单、直观采用图形语一言(G语言)、图标和联机代替文本形式编写程序，是对具体编程问题的图形化解决方案。

(3)具有层次结构和模块化的特点每一个VI可以作为顶层程序，也可以作为其它程序的子程序。

(4)提供程序调试功能程序调试工具包括在源代码中可以设置断点，可以单步执行，也可以启动。

LabVIEW创建虚拟仪器过程创建虚拟仪器的过程分为四步:(1)创建前面板。

前面板是图形化用户界面，用于设置输入数值和观察输出量。

它模仿了实际仪器的面板。

前面板包含了旋钮、按钮、图形和其他控制与显示对象。

通过鼠标和键盘输入数据、控制按钮，也可在计算机显示器上直接观看结果。

若想要在数字控制中输入或修改数值，只需要用操作工具(见工具模板)点击控制部件和增减按钮，或者用操作工具或标签工具双击数值栏进行输入数值修改。

(2)创建框图程序。

在前面板窗口的主菜单windows中选择ShowDiagram将前面板窗口切换到框图程序窗口，此时会看到与前面板对象对应的端口。

根据需要在功能模板中找到所需的节点，并将节点图标放置到框图程序窗口。

用数据连线将这些端口和节点的图标连接起来，形成一个完整的框图程序。

(3)创建图标。

一个虚拟仪器的图标/连接端口就像一个图形(表示某一虚拟仪器)的参数列表。

这样，其它的虚拟仪器才能将数据传输给子仪器。

图标和连接允许将此仪器作为最高级的程序，也可以作为其它程序或子程序的子程序。

运行和调试程序。

运行和调试程序是任何一门编程语言编程的最重要的一步。

在LabVIEW中，用户可以通过两种方式来运行程序:运行和连续运行。

如果一个VI程序存在语法错误，则在面板工具条上的运行按钮将会变成一个折断的箭头，表示程序不能被执行。

这时这个按钮被称作错误列表。

点击它，则LabVIEW弹出错误清单窗口，点击其中任何一个所列出的错误，选用Find功能，则出错的对象或端口就会变成高亮。

调试程序时可以利用单步执行、设置断点、设置探针来显示数据流动方向。

图2-1 Labview前面板图2-2 Labview程序框图2.2 labview的模板分析labVIEW是一种图形化设计语言，在一个虚拟仪器VI的开发过程中，主要利用模板创建和运行程序。

这些操作模板可以随意在屏幕上移动，并可以放置在屏幕的任意位置。

操纵模板共有三类:工具(Too1s)选板、控制(Controls)选板和功能(Functions)选板或称函数选板。

图2-3 工具选版2.2.1工具模板工具选板为编程者提供了各种用于创建、修改和调试VI程序的工具(如图所示)。

该模板可以在windows菜单下选择ShowToolsPalette命令以显示该模板。

当从模板内选择了任一种工具后，鼠标箭头就会变成该工具相应的形状，它包括了以下工具包。

操作工具:使用该工具来操作前面板的控制和显示。

使用它向数字或字符串控制中键入值时，工具会变成标签工具的形状。

选择工具，用于选择、移动或改变对象的大小当它用于改变对象的连框大小时，会变成相应形状。

标签工具:用于输入标签文本或者创建自由标签。

当创建自由标签时它会变成相应形状。

连线工具:用于在框图程序上连接对象。

如果联机帮助的窗口被打开时，把该工具放在任一条连线上，就会显示相应的数据类型。

对象弹出菜单工具:用左鼠标键可以弹出对象的弹出式菜单。

漫游工具:使用该工具就可以不需要使用滚动条而在窗口中漫游断点工具:使用该工具在VI的框图对象上设置断点。

探针工具:可以在框图程序内的数据流线上设置探针。

程序调试员可以通过控针窗口来观察该数据流线上的数据变化状况。

颜色提取工具:使用该工具来提取颜色用于编辑其他的对象。

颜色工具:用来给对象定义颜色。

它也显示出对象的前景色和背景色。

自动选择工具2.2.2 控件选板图2-4 控件选版控件选板拟仪器的面板是通过软件实现的。

就是LabVIEW将传统仪器上的各种旋纽、开关.、显示屏等所有可能涉及到的操作部件，都做成外形相似的“控件”分类存于控制模板上。

设计仪器模板时，只需根据需要选择合适的“控件”放在面板相应的位置上即可。

每个图标代表一个子模板(如图所示)。

控制模板可以用Wind。

，s菜单的ShowControlsPalette功能打开它，也可以在前面板的空白处,点击鼠标右键，以弹出控制模板。

它只有当打开前面板窗口时才能调用2.2.3函数选板图2-5 函数选板图2-6 函数选板子选板函数选板编程子选板功能模板就是LabVIEW将传统仪器上的各种测试功能、信号分析文件操作以及输入/输出(1/0)接口设备的驱动做成可供直接调用的库函数。

使用时只需根据预完成的功能与操作，从子模板上选择相应的“图标”放在流程图编辑窗口中相应的位置上即可。

该模板上的每一个顶层图标都表示一个子模板(如图所示)。

它可以用Windows菜单下的Show Funetionspalette功能打开它，也可以在框图程序窗口的空白处点击鼠标右键以弹出功能模板。

而且它只有打开了框图程序窗口后才能出现。

它包括结构子模板、数值运算子模板、布尔逻辑子模板、字符串运算子模板、数组子模板、类子模板、比较子模板、时间和对话框子模板、文件输入/输出子模板、仪器控制子模板、仪器驱动程序库、数据采集子模板、信号处理子模板、数学模型子模块、图形与声音子模块、通讯子模板、应用程序控制子模块、底层接口子模块、文档生成子模板、示教课程子模板、用户自定义的子Vl模板和选择…VI子程序等子模板。

编制软件时通过对控制和功能模块中子模块的灵活调用，选取相应的功能子模块，分别置于前后面板内，使用连线工具即可完成虚拟仪器设计。

本章介绍了当今在测控领域内的虚拟仪器开发软件LabVIEw语言，它满足了实现虚拟测试仪器的条件，是虚拟仪器开发环境中图形化语言的杰出代表之一。

LabvIEW语言是一种面向工程技术人员的图形化编程语言，是一种面向对象的模块化编程语言，使面向对象技术程序的复用性达到最佳，被誉为工程师和科学家的语言。

第3章系统硬件设计3.1数据采集技术对计算机进行总线扩展以便将其用于实验室研究、工业控制、测试和测量、这些都要用到基于计算机的数据采集技术。