虚拟仪器技术ppt课件
合集下载
(完整版)虚拟仪器的系统结构PPT文档
01 常用虚拟仪器板卡
信号调理（信号幅度、频率、驱动、隔离等）；
信号调理（信号幅度、频率、驱动、隔离等）；
NI 提出“软件即仪器” 硬件是基础，软件是核心
韩 君 张胜宇
团队：晏 凯 肖迎春
计算机＋接口＋软件＝虚拟仪器
为简化硬件板卡编程和控制，NI和Agilent标准化了数D百A种Q常C用仪ar器d、板卡的驱动，它们已成为虚拟仪器开发平台的一部分M，o开ti发on时可C直o接nt复ro用l这C些a硬rd件驱动代码。
用户界面
软件驱动
02 应用软件
LabView
Agilent VEE
DASYLab
DirectView
ProcessControl
02 示例
THANK YOU FOR WATCHING
感谢观看
Serial
应用软件 仪器驱动程序 I/O 接口软件（VISA 库）
VXI
GPIB 等
02 I/O接口软件（VISA库）
I/O接口软件存在于仪器设备（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，并为仪器设备与仪器驱动程序提供信息 传递的底层软件。
VPP规范了虚拟仪器的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VISA（虚拟仪器软件结构）软件。
计算机
韩 君 张胜宇
信号调理（信号幅度、频率、驱动、隔离等）；
PXI 系统
I/O接口软件存在于仪器设备（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，并为仪器设备与仪器驱动程序提供信息传递的底层软件。
串口系统
01 通用硬件平台的基本功能
虚拟仪器技术ppt课件
虚拟仪器主要是以计算机为核心，通过最大 限度地利用计算机的软硬件资源，使计算机 不但能完成传统仪器测量控制、数据运算和
处理工作，而且可以用强大的软件去代替传
统仪器的某些硬件功能。
.
3
虚拟仪器技术
结果表达
图形显示
文件
数据采集与控制
打印
数据采集卡
网络输出
测
GPIB接口仪器
控
VXI仪器
对 象
PXI仪器
控制对象(输入)
显示对象 (输出)
.
17
LabVIEW应用程序构成
框图程序
端口 节点 图框 连线
函数：随机 数发生器
与前面板控件对 应的连线端子
与前面板控件对 应的连线端子
结构：循环
随机信号发生器的流程图
.
18
LabVIEW应用程序构成
图标/连结器（Icon/Connector）
是子VI被其它VI调用的接口。图标是子VI在其 他程序框图中被调用的节点表现形式；而连接器则 表示节点数据的输入/输出口，就象函数的参数。必 须指定连接器端口与前面板的控制和显示一一对应。
.
29
（Functions Palette）子模板1
１
Structure （结构）
包括程序控制结构命令，例如循环控制 等，以及全局变量和局部变量。
２
Numeric （数值运算）
包括各种常用的数值运算，还包括数制 转换、三角函数、对数、复数等运算，
以及各种数值常数。
３
Boolean （布尔运算）
包括各种逻辑运算符以及布尔常数。
包括簇的处理函数，以及群常数等。这里 的群相当于C语言中的结构。
包括各种比较运算函数，如大于、小于、 等于。
处理工作，而且可以用强大的软件去代替传
统仪器的某些硬件功能。
.
3
虚拟仪器技术
结果表达
图形显示
文件
数据采集与控制
打印
数据采集卡
网络输出
测
GPIB接口仪器
控
VXI仪器
对 象
PXI仪器
控制对象(输入)
显示对象 (输出)
.
17
LabVIEW应用程序构成
框图程序
端口 节点 图框 连线
函数：随机 数发生器
与前面板控件对 应的连线端子
与前面板控件对 应的连线端子
结构：循环
随机信号发生器的流程图
.
18
LabVIEW应用程序构成
图标/连结器（Icon/Connector）
是子VI被其它VI调用的接口。图标是子VI在其 他程序框图中被调用的节点表现形式；而连接器则 表示节点数据的输入/输出口，就象函数的参数。必 须指定连接器端口与前面板的控制和显示一一对应。
.
29
（Functions Palette）子模板1
１
Structure （结构）
包括程序控制结构命令，例如循环控制 等，以及全局变量和局部变量。
２
Numeric （数值运算）
包括各种常用的数值运算，还包括数制 转换、三角函数、对数、复数等运算，
以及各种数值常数。
３
Boolean （布尔运算）
包括各种逻辑运算符以及布尔常数。
包括簇的处理函数，以及群常数等。这里 的群相当于C语言中的结构。
包括各种比较运算函数，如大于、小于、 等于。
现代检测技术：虚拟仪器技术PPT共40页
，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
第3章虚拟仪器ppt课件
不易与其他设备连接
虚拟仪器 关键是软件 开发与维护费用低 技术更新周期短 价格低，并且可重用性与可配置性强 用户定义仪器功能 系统开放、灵活，与计算机的进步同
容易与其他设备连接
仪器 = A/D + CPU+ 软件 The Software Is Instruments
3. 虚拟仪器的体系结构
• 基于数据采集卡的虚拟仪器 • 基于GPIB总线方式的虚拟仪器 • 基于VXI总线方式的虚拟仪器 • 基于PXI总线方式的虚拟仪器 • 基于LXI总线方式的虚拟仪器
第3 章
虚拟仪器
第3章 虚拟仪器
教学重点 虚拟仪器的基本概念 虚拟仪器的开发工具 虚拟仪器的数据采集 虚拟仪器的信号处理
3.1 概述
微处理器 MPU
程序存储器 （ROM）
数据存储器 （ROM）
I/O接口
键盘显示接口
被测量
A/D 转换器
D/A 转换器
信号 调理
模仿 执行器
键盘
显示
模拟量输入输出
人机接口
3)计数器数据采集与控制程序
前面板
程序框图
3.4 信号产生
信号产生是仪器系统的重要组成部分，要评价任 意一个网络或系统的特性，必须外加一定的测试 信号，其性能方能显示出来。
最常用的测试信号有正弦波、三角波、方波、锯齿 波、噪声波及多频波〔由不同频率的正弦波叠加而 形成的波形〕等。
1.数字化频率的概念
LabVIEW8.2菜单
LabVIEW8.2的工具栏
中 止 执 行
单 步 步 入单 步 步 出 文 本 设 置
分 布 对 象 显 示 即 时 帮 助 窗 口
单 步 步 过
对 齐 对 象
虚拟仪器 关键是软件 开发与维护费用低 技术更新周期短 价格低，并且可重用性与可配置性强 用户定义仪器功能 系统开放、灵活，与计算机的进步同
容易与其他设备连接
仪器 = A/D + CPU+ 软件 The Software Is Instruments
3. 虚拟仪器的体系结构
• 基于数据采集卡的虚拟仪器 • 基于GPIB总线方式的虚拟仪器 • 基于VXI总线方式的虚拟仪器 • 基于PXI总线方式的虚拟仪器 • 基于LXI总线方式的虚拟仪器
第3 章
虚拟仪器
第3章 虚拟仪器
教学重点 虚拟仪器的基本概念 虚拟仪器的开发工具 虚拟仪器的数据采集 虚拟仪器的信号处理
3.1 概述
微处理器 MPU
程序存储器 （ROM）
数据存储器 （ROM）
I/O接口
键盘显示接口
被测量
A/D 转换器
D/A 转换器
信号 调理
模仿 执行器
键盘
显示
模拟量输入输出
人机接口
3)计数器数据采集与控制程序
前面板
程序框图
3.4 信号产生
信号产生是仪器系统的重要组成部分，要评价任 意一个网络或系统的特性，必须外加一定的测试 信号，其性能方能显示出来。
最常用的测试信号有正弦波、三角波、方波、锯齿 波、噪声波及多频波〔由不同频率的正弦波叠加而 形成的波形〕等。
1.数字化频率的概念
LabVIEW8.2菜单
LabVIEW8.2的工具栏
中 止 执 行
单 步 步 入单 步 步 出 文 本 设 置
分 布 对 象 显 示 即 时 帮 助 窗 口
单 步 步 过
对 齐 对 象
计算机虚拟仪器技术
计算机虚拟仪器技术
9、催生虚拟仪器的土壤
芯片
硬件 软件 网络 LANs 总线 AT
PPT文档演模板
Internet
计算机技术的进步
计算机虚拟仪器技术
10、基于虚拟仪器的新型工业测控系统架构
数据采集
自动化 软件
串行口 PLC
公司 Intranet or Internet
个人计算机或 工作站
过程
现场总线
PPT文档演模板
2020/12/8
计算机虚拟仪器技术
80 0
计算机虚拟仪器技术
设计样例：
-50
50
数字电压表
PPT文档演模板
x=120 y=70 Fillbar x,y,140,120,10904646 Arc x+70,y+100-15,80,45,135,14 Fillcircle x+70,y+90,4,14 Line x+70,y+100-10,x+14,y+27,14 Line x+70,y+100-10,x+127,y+27,14 Line x+70,y+5,x+70,y+15,14 Textout x+30,y+70,15,"-50" Textout x+90,y+70,15,"50" Textout x+35,y+100,15,"数字电压表" Line x,y,x+140,y,15 Line x,y,x,y+120,15 Line x+140,y,x+140,y+120,8 Line x,y+120,x+140,y+120,8 Line x+70,y+100-10,x+100,y+20,12 Line x+71,y+100-10,x+100,y+20,12 Line x+69,y+100-10,x+100,y+20,12
9、催生虚拟仪器的土壤
芯片
硬件 软件 网络 LANs 总线 AT
PPT文档演模板
Internet
计算机技术的进步
计算机虚拟仪器技术
10、基于虚拟仪器的新型工业测控系统架构
数据采集
自动化 软件
串行口 PLC
公司 Intranet or Internet
个人计算机或 工作站
过程
现场总线
PPT文档演模板
2020/12/8
计算机虚拟仪器技术
80 0
计算机虚拟仪器技术
设计样例：
-50
50
数字电压表
PPT文档演模板
x=120 y=70 Fillbar x,y,140,120,10904646 Arc x+70,y+100-15,80,45,135,14 Fillcircle x+70,y+90,4,14 Line x+70,y+100-10,x+14,y+27,14 Line x+70,y+100-10,x+127,y+27,14 Line x+70,y+5,x+70,y+15,14 Textout x+30,y+70,15,"-50" Textout x+90,y+70,15,"50" Textout x+35,y+100,15,"数字电压表" Line x,y,x+140,y,15 Line x,y,x,y+120,15 Line x+140,y,x+140,y+120,8 Line x,y+120,x+140,y+120,8 Line x+70,y+100-10,x+100,y+20,12 Line x+71,y+100-10,x+100,y+20,12 Line x+69,y+100-10,x+100,y+20,12
Multisim虚拟仪器仪表的使用(共127张PPT)
Multisim虚拟仪器仪表的使用
第1页，共127页。
第1章
Multisim 10概述
第2章
Multisim 10的元器件库与虚拟元器件
第3章
元器件创建与元器件库管理
第4章
Multisim 10虚拟仪器仪表的使用
第5章 电路原理图的设计
第6章
电路仿真分析
第7章 仿真分析结果显示与后处理
第8章
电工基础仿真实验
偏置电压上输出，其可选范围为 -999～999 kV。
⑤ Set Rise／Fall Time按钮：设置输出信号的上升时间与下降时间，而
该按钮只有在产生方波时有效。单击该按钮后，即可打开图4-11所示的
对话框。此时，在栏中可以设定上升时间(或下降时间)，再单击按钮即
可。如单击按钮，则恢复为默认值。
图4-11
4.10
逻辑分析仪
4.11
逻辑转换仪
第4页，共127页。
第4章
4.12
Multisim 10虚拟仪器仪表的使用
伏安特性分析仪
4.13 失真分析仪
4.14 频谱分析仪
4.15 网络分析仪
4.16
安捷伦函数信号发生器
4.17
安捷伦数字万用表
4.18
安捷伦示波器
4.19
泰克示波器
4.20
测量探针
4.21 电流探针
连接。
图4-3 电压表的连接
第8页，共127页。
电流表
4.2
图4-
4 电流表
的图标
电流表在使用前，一般应对其属性进行设置。
第9页，共127页。
4.2 电流表
图4-5 电流表属性对话框
(1)Label(标号)选项卡
第1页，共127页。
第1章
Multisim 10概述
第2章
Multisim 10的元器件库与虚拟元器件
第3章
元器件创建与元器件库管理
第4章
Multisim 10虚拟仪器仪表的使用
第5章 电路原理图的设计
第6章
电路仿真分析
第7章 仿真分析结果显示与后处理
第8章
电工基础仿真实验
偏置电压上输出，其可选范围为 -999～999 kV。
⑤ Set Rise／Fall Time按钮：设置输出信号的上升时间与下降时间，而
该按钮只有在产生方波时有效。单击该按钮后，即可打开图4-11所示的
对话框。此时，在栏中可以设定上升时间(或下降时间)，再单击按钮即
可。如单击按钮，则恢复为默认值。
图4-11
4.10
逻辑分析仪
4.11
逻辑转换仪
第4页，共127页。
第4章
4.12
Multisim 10虚拟仪器仪表的使用
伏安特性分析仪
4.13 失真分析仪
4.14 频谱分析仪
4.15 网络分析仪
4.16
安捷伦函数信号发生器
4.17
安捷伦数字万用表
4.18
安捷伦示波器
4.19
泰克示波器
4.20
测量探针
4.21 电流探针
连接。
图4-3 电压表的连接
第8页，共127页。
电流表
4.2
图4-
4 电流表
的图标
电流表在使用前，一般应对其属性进行设置。
第9页，共127页。
4.2 电流表
图4-5 电流表属性对话框
(1)Label(标号)选项卡
第一章 虚拟仪器测试系统 ppt课件
• 创建一个VI程序并调试，使用滑动控件 输入3个数A、B和C，求 (B+C) A－20， 确定运算结果的范围，并使用数值、表 盘和温度计正确显示结果。设计和编辑 前面板，使界面美观、实用。
2020/12/27
41
人机20交20互/12/27
开放、灵活，与计算机技术同步 发展
易与网络及其他周边设备互连
无限的显示选项、界面友好
传统仪器 专用硬件系统 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
长（5~10年） 价格昂贵 厂商定义仪器功能，
刚性
封闭、固定
功能单一的独立设备
有限的显示选项 9
虚拟仪器的基本功能
2020/12/27
23
例：虚拟电压表界面（ LabVIEW前面板编程）
2020/12/27
24
例：虚拟电压表程序（ LabVIEW流程框图）
2020/12/27
25
➢ 什么是 G ?
• 是一种带有各种函数库的编程语言 ;
• 提供了专门用于数据采集和仪器控制的函数 库与开发工具
• 使用 G 语言编制的程序称为虚拟仪器程序 （Virtual Instruments，简称VI ）。
例1-1 例1-2
2020/12/27
39
本章小结
• 1、虚拟仪器定义 • 2、虚拟仪器构成 • 3、LabView开发环境 • 4、 LabView是数据流编程模式
2020/12/27
40
实验一 LabVIEW基本操作
• 练习1-1——p17
• 创建一个VI程序，比较两个数，如果两 数相等则灯亮。
29
• 框图程序构成三要素
• 节点：程序框图上的对象，带有输入输出端， 是程序执行元素，类似于传统文本编程语言程 序中的语句、操作符、函数或者子程序。
2020/12/27
41
人机20交20互/12/27
开放、灵活，与计算机技术同步 发展
易与网络及其他周边设备互连
无限的显示选项、界面友好
传统仪器 专用硬件系统 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
长（5~10年） 价格昂贵 厂商定义仪器功能，
刚性
封闭、固定
功能单一的独立设备
有限的显示选项 9
虚拟仪器的基本功能
2020/12/27
23
例：虚拟电压表界面（ LabVIEW前面板编程）
2020/12/27
24
例：虚拟电压表程序（ LabVIEW流程框图）
2020/12/27
25
➢ 什么是 G ?
• 是一种带有各种函数库的编程语言 ;
• 提供了专门用于数据采集和仪器控制的函数 库与开发工具
• 使用 G 语言编制的程序称为虚拟仪器程序 （Virtual Instruments，简称VI ）。
例1-1 例1-2
2020/12/27
39
本章小结
• 1、虚拟仪器定义 • 2、虚拟仪器构成 • 3、LabView开发环境 • 4、 LabView是数据流编程模式
2020/12/27
40
实验一 LabVIEW基本操作
• 练习1-1——p17
• 创建一个VI程序，比较两个数，如果两 数相等则灯亮。
29
• 框图程序构成三要素
• 节点：程序框图上的对象，带有输入输出端， 是程序执行元素，类似于传统文本编程语言程 序中的语句、操作符、函数或者子程序。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数字或字符串控制中键入值时，工具会变
成标签工具
２
Position/Size/ 用于选择、移动或改变对象的大小。当它
Select （选择） 用于改变对象的连框大小时，会变成相应
形状。
３
Edit Text 用于输入标签文本或者创建自由标签。当
（编辑文本） 创建自由标签时它会变成相应形状。
４
Connect Wire 用于在流程图程序上连接对象。如果联机
Laboratory Virtual Instrument Engineering Bench
Graphical Programming
Component Works
Standard ANSI C Language
.
13
虚拟仪器的层次化结构
VI
VI
VI
硬件驱动
Байду номын сангаас
硬件
VI VI
VI
VI
硬件驱动
硬件
.
14
变化状况。
９
Get Color 使用该工具来提取颜色用于编辑其他的对
（连线）
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。
５
Object Shortcut Menu （ 对 象 菜 单 ）
用鼠标左键可以弹出对象的弹出式菜单。
.
22
工具模板（Tools Palette）
６
SSccrroollll
使用该工具就可以不需要使用滚动条而在
WWiinnddoowwss（ （窗 窗口 口 窗口中漫游。
Example of a VI
面板
.
框图程序
15
LabVIEW 程序结构
前面板（Front Panel） 框图程序（Block Diagram） 图标/连结器（Icon/Connector）
.
16
LabVIEW 应用程序构成
前面板(Front Panel)
用户输入和显示输出两类对象 控制(control)和显示对象(indicator)
开发和维护费用高
技术是更新周期短（0.5~1年） 技术更新周期长（5~10年）
软件是关键
硬件是关键
价格低
价格昂贵
开放灵活与计算机同步，可重 复用和重配置
可用网络联络周边各仪器
固定 只可连有限的设备
自动、智能化、远距离传输
功能单一，操作不便
.
9
虚拟仪器类型
PC总线一插卡型 GPIB总线方式 VXI总线方式 PXI总线方式
VI 虚拟仪器技术 Virtual Instrument
孙裕晶 2012.12.17
.
1
虚拟仪器概念
虚拟仪器是通过软件将通用计算机与有关仪器硬件结合起
来，用户通过图形界面(通常称为虚拟前面板)进行操作的测试
方法。
ROMM礟 ath DICSAPONLNDATYROLPROCE礟SSMOERMBUO4S8R8YPORT
从Windows菜单下选择了Show Help Window 功能后，把工具模板内选定的任一种工具光 标放在流程图程序的子程序（Sub VI）或图 标上，就会显示相应的帮助信息。
.
21
工具模板（Tools Palette）
１
Operate Value 用于操作前面板的控制和显示。使用它向
（操作值）
RS-232仪器
计算机
现场总线设备 其他计算机硬件
数据分析与处理 数字滤波
FFT
统计分析
其他
虚拟仪器结构
.
4
典型 VI 系统
.
5
虚拟仪器操作界面
.
6
VI实例
.
7
虚拟仪器结构特点
软件和硬件功能的模块化 软件和硬件功能的分层 仪器功能的软件化
.
8
虚似仪器和传统仪器的比较
虚拟仪器
传统仪器
开发和维护费用低
控制对象(输入)
显示对象 (输出)
.
17
LabVIEW应用程序构成
框图程序
端口 节点 图框 连线
函数：随机 数发生器
与前面板控件对 应的连线端子
与前面板控件对 应的连线端子
结构：循环
随机信号发生器的流程图
.
18
LabVIEW应用程序构成
图标/连结器（Icon/Connector）
是子VI被其它VI调用的接口。图标是子VI在其 他程序框图中被调用的节点表现形式；而连接器则 表示节点数据的输入/输出口，就象函数的参数。必 须指定连接器端口与前面板的控制和显示一一对应。
虚拟仪器主要是以计算机为核心，通过最大 限度地利用计算机的软硬件资源，使计算机 不但能完成传统仪器测量控制、数据运算和
处理工作，而且可以用强大的软件去代替传
统仪器的某些硬件功能。
.
3
虚拟仪器技术
结果表达
图形显示
文件
数据采集与控制
打印
数据采集卡
网络输出
测
GPIB接口仪器
控
VXI仪器
对 象
PXI仪器
漫漫游游））
７
SSeett//CClleeaarr BBrreeaakkppooiinntt
使用该工具在VI的流程图对象上设置断点。
（（ 断断 点点 设 设 置 置 ／ ／
清清除除））
８
Probe Data 可在框图程序内的数据流线上设置探针。
（ 数 据 探 针 ） 通过控针窗口来观察该数据流线上的数据
VI具有层次化和结构化的特征。一个VI可以作为子 程序，也称为子VI（sub VI），被其他VI调用。图标与 连接器在这里相当于图形化的参数。
.
19
LabVIEW 操作模板
在LabVIEW 用户界面上，应特别注意它 提供的操作模板：
工具（Tools）模板 控制（Controls）模板 函数（Functions）模板。
.
10
典型 VI 系统
PC-based VI system
Data acquisition system
RS232
USB
IEEE1394
GPIB
VXI bus system
PXI system
.
11
DAQ system
.
12
虚拟仪器软件 Development Environment
CAon/DdDit/iADonI/TiTOniIgm/Oing
Temperature
Flow Pressure Alarm Conditions
Control Panel
STOP
Cond Ti
R
传统仪器
信号的采集与控制
信号的分析与处理
虚拟仪器（VI）
结果的表达与输出
.
2
定义
Software is the instrument
操作模板集中反映该软件的功能与特征。
.
20
工具模板（Tools Palette）
该模板提供各种用于创建、修改和调试VI程 序的工具。
如果该模板没有出现，则可以在Windows菜 单下选择Show Tools Palette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。