第 虛擬儀器PPT課件

1、電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展總是與自然科學(xué)特別是電子技術(shù)的最新發(fā)展是緊密相連的。傳統(tǒng)的電測(cè)量指示儀表，利用電磁技術(shù)將被測(cè)電磁量轉(zhuǎn)換為指針的偏轉(zhuǎn)角，然后通過(guò)角位移在標(biāo)尺位置上讀出被測(cè)量的值。如MF500型萬(wàn)用表，就是典型的模擬磁電式儀表。第1頁(yè)/共73頁(yè) 隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的延伸，測(cè)試工作量加大，任務(wù)也越來(lái)越復(fù)雜，測(cè)量準(zhǔn)確度和速度要求更高，采用傳統(tǒng)的電子測(cè)量技術(shù)已不能完全滿足測(cè)試要求，新的測(cè)試技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，最典型的是計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)。它以計(jì)算機(jī)或微處理器為核心，將檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電子信息等技術(shù)完美地結(jié)合起來(lái)，為電子測(cè)量技術(shù)注入了新的活力。 第2頁(yè)/共73頁(yè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的出

2、現(xiàn)是電子測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制及計(jì)算機(jī)技術(shù)密切結(jié)合的成果，是電子測(cè)量?jī)x器數(shù)字化與數(shù)字信息系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，它是電子測(cè)量技術(shù)又一次飛躍，真正實(shí)現(xiàn)了高速度、高精確度、多參數(shù)和多功能測(cè)試。第3頁(yè)/共73頁(yè)虛擬儀器的出現(xiàn)則是電子測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，它提出了一種與傳統(tǒng)電子測(cè)量?jī)x器完全不同的概念，即“軟件即是儀器”，改變了傳統(tǒng)儀器的概念、模式和結(jié)構(gòu)，用戶(hù)完全可自定義儀器，虛擬儀器以其特有的優(yōu)勢(shì)顯示了強(qiáng)大的生命力?？梢灶A(yù)見(jiàn)，現(xiàn)代電子測(cè)量技術(shù)一定會(huì)向數(shù)字化、智能化、寬帶化、網(wǎng)絡(luò)化、高速綜合化發(fā)展。第4頁(yè)/共73頁(yè)11.2 智能儀器1智能儀器定義 智能儀器是將人工智能的理論、方法和技術(shù)應(yīng)用于儀器，使其具有類(lèi)似人

3、智能特性或功能的儀器。目前，人們習(xí)慣把內(nèi)含微型計(jì)算機(jī)和GPIB接口的儀器稱(chēng)為智能儀器。第5頁(yè)/共73頁(yè)2智能儀器的特點(diǎn) (1) 借助于傳感器和變送器采集信息。 (2) 使用智能接口進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。 (3) 具有記憶信息功能。 (4) 自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 (5)具有硬件軟件化優(yōu)勢(shì)。 (6)具有自檢、自診斷、自測(cè)試功能。 (7) 自補(bǔ)償、自適應(yīng)外界的變化。 (8) 具有對(duì)外接口功能第6頁(yè)/共73頁(yè)3智能儀器的基本組成這是典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，與一般的計(jì)算機(jī)的差別在于它多了一個(gè)專(zhuān)用外圍測(cè)試電路，同時(shí)它與外界的通信通常都通過(guò)GPIB進(jìn)行。因此它的工作方式與計(jì)算機(jī)類(lèi)似，而與傳統(tǒng)測(cè)試的差別較大。微處理器是智能儀

4、器的核心，程序是儀器的靈魂。第7頁(yè)/共73頁(yè)智能儀器的基本組成（1）智能儀器的硬件組成微處理器RAMROM接口鍵盤(pán)接口測(cè)試電路接口顯示器接口其它外設(shè)GPIB接口自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)總線第8頁(yè)/共73頁(yè)微處理器接受來(lái)自鍵盤(pán)或GPIB接口的命令，解釋并執(zhí)行這些命令；然后通過(guò)接口發(fā)出各種控制信息給測(cè)試電路，用來(lái)規(guī)定測(cè)試功能、啟動(dòng)測(cè)量、改變工作方式等；同時(shí)可采用查詢(xún)和中斷等方式，了解測(cè)試電路的工作狀況。當(dāng)測(cè)試電路完成一次測(cè)量后，微處理器讀取測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行必要的加工、計(jì)算、變換等處理，最后輸出至顯示器、打印機(jī)、主控制器等。 第9頁(yè)/共73頁(yè)*智能函數(shù)信號(hào)發(fā)生器*第10頁(yè)/共73頁(yè)（2）智能儀器的軟件內(nèi)容 智能儀

5、器的軟件包括系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和書(shū)面文件。系統(tǒng)軟件是微機(jī)系統(tǒng)的語(yǔ)言加工程序和管理程序等；應(yīng)用軟件是指解決用戶(hù)實(shí)際問(wèn)題的程序，包括測(cè)試程序、數(shù)據(jù)處理程序、鍵盤(pán)判別程序和顯示程序等；書(shū)面文件是幫助用戶(hù)使用儀器的文件，包括軟件總框圖、程序清單、使用說(shuō)明以及修改方法等。第11頁(yè)/共73頁(yè)4智能儀器的一般測(cè)量過(guò)程VAC VDC IAC IDC 輸入通道 輸入通道 輸入通道 輸入通道 輸入通道 通道選擇 模數(shù)轉(zhuǎn)換 微處理器RAMRAM接口鍵盤(pán)接口顯示器第12頁(yè)/共73頁(yè)11.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 1自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)采取積木式的組建概念，即不同廠家生產(chǎn)的各種型號(hào)的通用儀器，加上一臺(tái)現(xiàn)成的計(jì)算機(jī)，

6、用一條統(tǒng)一的無(wú)源標(biāo)準(zhǔn)總線連接起來(lái)，無(wú)需在接口硬件方面再做任何工作，大大方便了自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的組建，因而得到廣泛應(yīng)用，它標(biāo)志著測(cè)量?jī)x器從獨(dú)立的手工操作單臺(tái)儀器走向程控多臺(tái)儀器的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。 第13頁(yè)/共73頁(yè)2自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的組建原則 （1）多重測(cè)試場(chǎng)合。 （2）需要對(duì)數(shù)據(jù)作實(shí)時(shí)處理或?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行判斷的測(cè)試。 （3）對(duì)激勵(lì)需一一響應(yīng)的測(cè)試場(chǎng)合。 （4）要求高精度的測(cè)試。 （5）人工難以完成的測(cè)試。 （6）采用一般的測(cè)試方法無(wú)法完成的測(cè)試，只要經(jīng)濟(jì)允許都應(yīng)考慮組建自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。第14頁(yè)/共73頁(yè)3自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的組建方法 在組建前必須對(duì)測(cè)試任務(wù)進(jìn)行充分分析。包括測(cè)試環(huán)境、測(cè)試參數(shù)、測(cè)試要求及數(shù)據(jù)處理情況

7、等。只有對(duì)這些測(cè)試條件進(jìn)行全面分析后，才可能對(duì)要組建的測(cè)試系統(tǒng)提出一個(gè)完整的總體技術(shù)要求，制定測(cè)試總體方案，并以此確定所需要的儀器、設(shè)備和對(duì)其性能要求。根據(jù)測(cè)試任務(wù)要求選用微型計(jì)算機(jī)作為系統(tǒng)中的控制器，指揮整個(gè)系統(tǒng)工作。第15頁(yè)/共73頁(yè)電壓和頻率自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) GPIB總線GPIB接口計(jì)算機(jī)GPIB接口頻 率 合 成器GPIB接口頻率計(jì)GPIB接口DMM被測(cè)器件GPIB接口打印機(jī)第16頁(yè)/共73頁(yè) 選用帶GPIB接口的通用計(jì)算機(jī)。選用帶GPIB接口的頻率計(jì)、數(shù)字多用表、頻率合成器、計(jì)算機(jī)是系統(tǒng)的控制器，它根據(jù)預(yù)先編制好的測(cè)試程序，首先設(shè)定頻率合成器的各種功能，并啟動(dòng)工作，讓它輸出要求的幅度和頻

8、率信號(hào)，加到被測(cè)器件，然后命令數(shù)字多用表和頻率計(jì)對(duì)被測(cè)器件輸出信號(hào)的幅度和頻率進(jìn)行測(cè)量，最后測(cè)量數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的顯示器顯示，或送到打印機(jī)進(jìn)行打印。第17頁(yè)/共73頁(yè)4自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試過(guò)程（1）給器件設(shè)定地址。（2）連接GPIB電纜。（3）畫(huà)出測(cè)試流程圖，編寫(xiě)測(cè)試程序 。（4）按使用要求接通各儀器電源。（5）將被測(cè)器件接入自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，同時(shí)連接好被測(cè)模擬信號(hào)的輸入電路。（6）輸入并啟動(dòng)測(cè)試程序，系統(tǒng)測(cè)試工作自動(dòng)開(kāi)始 第18頁(yè)/共73頁(yè)5個(gè)人儀器系統(tǒng) 所謂個(gè)人儀器，就是以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的儀器。它與獨(dú)立儀器完全不同，本身大都不帶顯示器及鍵盤(pán)等部件，僅具備必須的測(cè)試部件，以插件板的形式作為個(gè)人

9、計(jì)算機(jī)的附件，與計(jì)算機(jī)一起構(gòu)成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。 PC總線個(gè)人儀器系統(tǒng)是自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)最廉價(jià)的構(gòu)成形式。第19頁(yè)/共73頁(yè) GPIB接口總線標(biāo)準(zhǔn)的提出，解決了獨(dú)立儀器互連的問(wèn)題，但由于在GPIB系統(tǒng)中的每個(gè)獨(dú)立儀器都具有鍵盤(pán)、顯示器、存儲(chǔ)器、微處理器、機(jī)箱及電源等部件，這些資源重復(fù)又不能共享，浪費(fèi)了資源。個(gè)人儀器系統(tǒng)的出現(xiàn)有效克服了GPIB測(cè)試系統(tǒng)的缺點(diǎn)。 第20頁(yè)/共73頁(yè) 個(gè)人儀器系統(tǒng)的構(gòu)成內(nèi)部總線個(gè)人計(jì)算機(jī)儀器插件卡儀器插件卡第21頁(yè)/共73頁(yè)P(yáng)C總線個(gè)人儀器系統(tǒng)是自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)最廉價(jià)的構(gòu)成形式，它充分利用了PC計(jì)算機(jī)的機(jī)箱、總線、電源及軟件資源，但是因而也受PC計(jì)算機(jī)機(jī)箱環(huán)境和計(jì)算機(jī)總線的限制

10、，存在諸多的不足，如電源功率不足、機(jī)箱內(nèi)噪聲干擾、插槽數(shù)目不多、總線面向計(jì)算機(jī)而非面向儀器、插卡尺寸較小、散熱條件差等。 第22頁(yè)/共73頁(yè)11 .4 虛擬儀器 1141虛擬儀器概述 1虛擬儀器定義 利用PC機(jī)強(qiáng)大的圖形環(huán)境，建立圖形化的虛擬儀器面板，完成對(duì)儀器的控制、數(shù)據(jù)分析與顯示。這種包含實(shí)際儀器使用、操作信息的軟件與PC機(jī)結(jié)合構(gòu)成的儀器，就稱(chēng)之為虛擬儀器。第23頁(yè)/共73頁(yè)1.1虛擬儀器(VI)概念Virtual Instrument虛擬儀器程序，簡(jiǎn)稱(chēng)VILabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Worbench)第24頁(yè)/共7

11、3頁(yè) 以通用計(jì)算機(jī)作為核心的硬件平臺(tái)，配以相應(yīng)測(cè)試功能的硬件作為信號(hào)輸入輸出的接口，利用儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)在計(jì)算機(jī)的屏幕上虛擬出儀器的面板和相應(yīng)的功能，然后通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤(pán)操作的儀器。由于借助一塊通用的數(shù)據(jù)采集板，用戶(hù)就可以通過(guò)軟件構(gòu)造幾乎任意功能的儀器，軟件成為了構(gòu)建儀器的核心，因此，美國(guó)國(guó)家儀器公司提出“軟件就是儀器”的概念。第25頁(yè)/共73頁(yè)2虛擬儀器的發(fā)展歷程 1986年美國(guó)國(guó)家儀器公司（NI公司）設(shè)計(jì)的LabVIEW，它是一種圖形化編程環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了虛擬儀器的概念。1987年第一臺(tái)虛擬儀器由NI公司開(kāi)發(fā)問(wèn)世，隨后，有不少?lài)?guó)外廠商如美國(guó)HP公司、Tektronix公司、PC儀器公司以及國(guó)內(nèi)許

12、多高校也加入了研制虛擬儀器的行列。 第26頁(yè)/共73頁(yè)所有PC機(jī)主流技術(shù)的最新進(jìn)展，不管是CPU的更新?lián)Q代還是便攜式計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步實(shí)用化；不管是操作系統(tǒng)平臺(tái)的提升還是網(wǎng)絡(luò)乃至Internet的應(yīng)用拓展，都能夠?yàn)樘摂M儀器系統(tǒng)技術(shù)帶來(lái)新的活力和好處。第27頁(yè)/共73頁(yè)3虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器比較傳統(tǒng)的電子測(cè)量?jī)x器如示波器、電壓表、頻率計(jì)、信號(hào)源等，是由專(zhuān)業(yè)廠家生產(chǎn)的具有特定功能和儀器外觀的測(cè)試設(shè)備。第28頁(yè)/共73頁(yè) 其共同特點(diǎn)是儀器由廠商制造、具有固定不變的操作面板、采用固化了的系統(tǒng)軟件、采用固定不變的硬件電子線路和專(zhuān)用的接口器件，而且功能都已經(jīng)固定了的儀器，如旋鈕、開(kāi)關(guān)等在前面板，在機(jī)箱內(nèi)部有A/

13、D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)節(jié)、微處理器、存儲(chǔ)器和公共總線等特定電路對(duì)真實(shí)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、分析，再把結(jié)果提供給用戶(hù)，因此，其系統(tǒng)封閉、擴(kuò)展性能差，用戶(hù)只能用單臺(tái)儀器完成單一的或固定的測(cè)試工作。第29頁(yè)/共73頁(yè)虛擬儀器則是一個(gè)全新的儀器概念，它通過(guò)選取基本的測(cè)試硬件模塊，利用軟件構(gòu)造出來(lái)不針對(duì)具體測(cè)試對(duì)象的儀器。例如，它可以是示波器，也可以是信號(hào)發(fā)生器，或者同時(shí)是具有兩種功能的儀器。人們通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤(pán)操作虛擬儀器面板上的旋鈕、開(kāi)關(guān)、按鍵等，去選用儀器功能，設(shè)置各種參數(shù)，啟動(dòng)或停止一臺(tái)儀器的工作。第30頁(yè)/共73頁(yè) 虛擬儀器實(shí)現(xiàn)了測(cè)量?jī)x器的智能化、多樣化、模塊化。即在相同的硬件平臺(tái)下，虛擬儀器完全由用戶(hù)自己定

14、義，通過(guò)不同的軟件就可以實(shí)現(xiàn)功能完全不同的測(cè)試儀器。從傳統(tǒng)儀器向虛擬儀器的轉(zhuǎn)變，用戶(hù)可以用較少的資金、較少的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和維護(hù)費(fèi)用，用比過(guò)去更少的時(shí)間開(kāi)發(fā)出功能更強(qiáng)、質(zhì)量更可靠的產(chǎn)品和系統(tǒng)。從而為用戶(hù)帶來(lái)了更多實(shí)際的利益。表1為虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器的比較。第31頁(yè)/共73頁(yè)1142虛擬儀器的構(gòu)建技術(shù) 1虛擬儀器的硬件組成任何一臺(tái)儀器無(wú)非由三大功能模塊組成：信號(hào)的采集、數(shù)據(jù)的處理、結(jié)果的輸出。虛擬儀器也不例外，它也是按照“信號(hào)的調(diào)理與采集數(shù)據(jù)的分析與處理結(jié)果的輸出及顯示”的結(jié)構(gòu)模式來(lái)建立通用儀器硬件平臺(tái)的。第32頁(yè)/共73頁(yè) 虛擬儀器的構(gòu)成方式被測(cè)信號(hào)PC-DAQGPIB儀器串口儀器VXI模塊PXI模

15、塊計(jì)算機(jī)I/O接口設(shè)備第33頁(yè)/共73頁(yè)在這個(gè)通用儀器硬件平臺(tái)上，調(diào)用不同的測(cè)試軟件就構(gòu)成了不同功能的儀器。因此虛擬儀器通常由硬件設(shè)備與接口、設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件（或稱(chēng)儀器驅(qū)動(dòng)器）和虛擬儀器面板組成。 第34頁(yè)/共73頁(yè)2虛擬儀器的軟件結(jié)構(gòu)儀器軟件與通用計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成虛擬儀器的軟件，用于直接控制各種硬件接口，并通過(guò)軟件完成測(cè)試任務(wù)。對(duì)VXI總線虛擬儀器而言，主要包括三部分。第35頁(yè)/共73頁(yè) 虛擬儀器軟件框架交互式控制工具資源編輯器資源管理器VXI功能庫(kù) VISA API應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境應(yīng)用軟件包 編程語(yǔ)言 Visual C+ Visual Basic等 儀器驅(qū)動(dòng)器第36頁(yè)/共73頁(yè)1143 虛擬儀器

16、的設(shè)計(jì)方法虛擬儀器的設(shè)計(jì)包括對(duì)虛擬儀器的硬件選擇、儀器驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)和虛擬儀器接口的設(shè)計(jì)。第37頁(yè)/共73頁(yè)1虛擬儀器的硬件選擇 虛擬儀器的硬件一般分為基礎(chǔ)硬件平臺(tái)和外圍硬件設(shè)備。 基礎(chǔ)硬件平臺(tái)可以選擇各種類(lèi)型的計(jì)算機(jī)，由于虛擬儀器需借助計(jì)算機(jī)的圖形界面，對(duì)計(jì)算機(jī)的cpu速度、內(nèi)存大小、顯示卡性能都有要求，而且所開(kāi)發(fā)的具體應(yīng)用程序都是基于Windows運(yùn)行環(huán)境，所以計(jì)算機(jī)的配置必須合適。 而外圍硬件設(shè)備則主要包括：各種計(jì)算機(jī)內(nèi)置插卡和外置測(cè)試設(shè)備。外置測(cè)試設(shè)備通常為帶有某種接口的各種測(cè)試設(shè)備，如：帶有HP-IB和RS-232接口的HP34401A數(shù)字萬(wàn)用表，帶有GPIB接口的Pragmatic22

17、05A任意波形發(fā)生器等。 第38頁(yè)/共73頁(yè)2儀器驅(qū)動(dòng)器開(kāi)發(fā)技術(shù)儀器驅(qū)動(dòng)器，用最簡(jiǎn)單的名詞來(lái)定義就是一個(gè)軟件，是用來(lái)處理與一個(gè)特定儀器進(jìn)行控制和通信的軟件模塊。儀器驅(qū)動(dòng)器是虛擬儀器軟件框架結(jié)構(gòu)中的功能體，因此軟件是虛擬儀器系統(tǒng)的核心。第39頁(yè)/共73頁(yè) 儀器驅(qū)動(dòng)器一般包括以下幾個(gè)部分：操作接口提供了一個(gè)虛擬儀器面板，用戶(hù)通過(guò)對(duì)該面板的控制完成對(duì)儀器的操作；編程接口能將虛擬儀器面板的操作轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的儀器代碼，以實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器驅(qū)動(dòng)器的功能調(diào)用；I/O接口提供了儀器驅(qū)動(dòng)器與儀器的通信能力；功能庫(kù)描述了儀器驅(qū)動(dòng)器所能完成的測(cè)試功能；子程序接口使得儀器驅(qū)動(dòng)器在運(yùn)行時(shí)能調(diào)用它所需要的軟件模塊。第40頁(yè)/共73

18、頁(yè)（1）儀器驅(qū)動(dòng)器的開(kāi)發(fā)工具 進(jìn)行虛擬儀器開(kāi)發(fā)，通?？梢圆捎脙煞N編程方法進(jìn)行軟件編程。一種是傳統(tǒng)的方法，采用高級(jí)語(yǔ)言如VC+、VB、Delphi等編寫(xiě)儀器軟件；另一種是采用面向儀器和測(cè)控過(guò)程的圖形化編程方法，如NI公司的LabVIEW或HP公司的VEE編程，或是基于ANSIC的、交互式C/C+語(yǔ)言集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabWindows/CVI。第41頁(yè)/共73頁(yè) Labview ( Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench ，實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工作 平臺(tái))是NI公司（National Instruments Corpora-tion) 開(kāi)發(fā)的

19、基于圖形化編程的虛擬儀器制作軟 件。 第42頁(yè)/共73頁(yè)LabVIEW將計(jì)算機(jī)變?yōu)闇y(cè)量?jī)x器的工具第43頁(yè)/共73頁(yè)LabVIEW軟件圖標(biāo)第44頁(yè)/共73頁(yè)（2）儀器驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)模型應(yīng)用程序交互式開(kāi)發(fā)接口可編程開(kāi)發(fā)接口儀器驅(qū)動(dòng)器（功能體）Subroutine接口I/O接口（VISA）支持庫(kù)VISA軟前面板應(yīng)用程序功能體 功能項(xiàng)目應(yīng)用函數(shù)初始化構(gòu)建動(dòng) 作 / 狀態(tài)數(shù)據(jù)工具關(guān)閉第45頁(yè)/共73頁(yè)（3）儀器驅(qū)動(dòng)器程序 開(kāi)發(fā)和編輯的工具 編輯驅(qū)動(dòng)器程序在前面板開(kāi)發(fā)窗口和流程圖編輯窗口進(jìn)行。 前面板由輸入控制、輸出和顯示三部分構(gòu)成?？刂剖怯脩?hù)輸入數(shù)據(jù)到程序的接口；而顯示是輸出程序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)接口?？梢杂霉ぞ?/p>

20、模板中的相應(yīng)工具去取用控制模板中的有關(guān)控件，擺放在窗口中的適當(dāng)位置，構(gòu)成前面板。第46頁(yè)/共73頁(yè)前面板示例控制對(duì)象(輸入)顯示對(duì)象(輸出)第47頁(yè)/共73頁(yè) 前面板是圖形用戶(hù)界面，也就是VI的虛擬儀器面板，這一界面上有用戶(hù)輸入和顯示輸出兩類(lèi)對(duì)象，具體表現(xiàn)有開(kāi)關(guān)、旋鈕、圖形以及其他控制（control）和顯示對(duì)象（indicator）。圖示是一個(gè)隨機(jī)信號(hào)發(fā)生和顯示的簡(jiǎn)單VI是它的前面板，上面有一個(gè)顯示對(duì)象，以曲線的方式顯示了所產(chǎn)生的一系列隨機(jī)數(shù)。還有一個(gè)控制對(duì)象開(kāi)關(guān)，可以啟動(dòng)和停止工作。顯然，并非簡(jiǎn)單地畫(huà)兩個(gè)控件就可以運(yùn)行，在前面板后還有一個(gè)與之配套的流程圖。第48頁(yè)/共73頁(yè)流程圖示例函數(shù)：

21、隨機(jī)數(shù)發(fā)生器結(jié)構(gòu)：循環(huán)與前面板控件對(duì)應(yīng)的連線端子與前面板控件對(duì)應(yīng)的連線端子第49頁(yè)/共73頁(yè)流程圖提供VI的圖形化源程序。在流程圖中對(duì)VI編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能。流程圖中包括前面板上的控件的連線端子，還有一些前面板上沒(méi)有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。第50頁(yè)/共73頁(yè)工具模板（Tools Palette）第51頁(yè)/共73頁(yè) 該模板提供了各種用于創(chuàng)建、修改和調(diào)試VI程序的工具。如果該模板沒(méi)有出現(xiàn)，則可以在Windows菜單下選擇Show Tools Palette命令以顯示該模板。當(dāng)從模板內(nèi)選擇了任一種工具后，鼠標(biāo)箭頭就會(huì)變成該工具相應(yīng)的形狀。當(dāng)從Win

22、dows菜單下選擇了Show Help Window功能后，把工具模板內(nèi)選定的任一種工具光標(biāo)放在流程圖程序的子程序（Sub VI）或圖標(biāo)上，就會(huì)顯示相應(yīng)的幫助信息。第52頁(yè)/共73頁(yè)控制模板（Control Palette）第53頁(yè)/共73頁(yè) 即所有控制及顯示元件(controls and indicators)的集合，包括：輸入 輸出數(shù)字量元件、輸入 輸出字符串元件、邏輯開(kāi)關(guān)、圖表顯示元件等等。第54頁(yè)/共73頁(yè)注意：只有打開(kāi)前面板時(shí)才能調(diào)用該模板該模板用來(lái)給前面板設(shè)置各種所需的輸出顯示對(duì)象和輸入控制對(duì)象。每個(gè)圖標(biāo)代表一類(lèi)子模板。如果控制模板不顯示，可以用Windows菜單的Show Con

23、trols Palette功能打開(kāi)它，也可以在前面板的空白處，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，以彈出控制模板。第55頁(yè)/共73頁(yè)功能模板(Functions Palette)第56頁(yè)/共73頁(yè) 功能模板是創(chuàng)建流程圖程序的工具。該模板上的每一個(gè)頂層圖標(biāo)都表示一個(gè)子模板。即用來(lái)建立塊圖的工具欄，包括基本的數(shù)學(xué)運(yùn)算工具及很多高級(jí)的函數(shù)工具，使編程較為便利。 另外，它還提供邏輯關(guān)系模塊 ( 例如： case 結(jié)構(gòu)、while 循環(huán)結(jié)構(gòu)、for 循環(huán)結(jié)構(gòu) 等），與基于文字類(lèi)型的編程語(yǔ)言功能完 全一致。第57頁(yè)/共73頁(yè)（4）儀器驅(qū)動(dòng)器程序的設(shè)計(jì)步驟 儀器驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)層次的設(shè)計(jì) 儀器驅(qū)動(dòng)器功能體程序設(shè)計(jì) 儀器驅(qū)動(dòng)器功能體接口

24、程序設(shè)計(jì)第58頁(yè)/共73頁(yè)11.4.4虛擬儀器的設(shè)計(jì)實(shí)例 本節(jié)通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的乘法器檢驗(yàn)儀來(lái)說(shuō)明虛擬儀器的設(shè)計(jì)方法。 1虛擬乘法器檢驗(yàn)儀的功能 虛擬乘法器檢驗(yàn)儀用于檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的乘法器是否工作正常。操作者可隨意在輸入控件中鍵入兩個(gè)數(shù)，則在顯示型控件中顯示兩個(gè)數(shù)的乘積。如面板中乘數(shù)分別置為2和16，運(yùn)行程序，結(jié)果為36，說(shuō)明乘法器工作正常。該檢驗(yàn)儀可對(duì)多個(gè)乘法器的運(yùn)行功能進(jìn)行檢驗(yàn)。第59頁(yè)/共73頁(yè)2前面板的設(shè)計(jì) 前面板由控制器和指示器組成。前面板的設(shè)計(jì)，首先要考慮的因素是界面友好，操作方便。 根據(jù)功能描述，面板上主要控件為被乘數(shù)x 、乘數(shù)y，它們均為數(shù)字型控件；輸出顯示控件也為數(shù)字型；布爾型開(kāi)關(guān)

25、用于對(duì)儀器控制，當(dāng)開(kāi)關(guān)啟動(dòng)時(shí)，儀器開(kāi)始工作。第60頁(yè)/共73頁(yè)虛擬乘法器檢驗(yàn)儀的前面板第61頁(yè)/共73頁(yè)3 流程圖的設(shè)計(jì) 打開(kāi)流程圖編輯窗口，與前面板四個(gè)控件對(duì)應(yīng)的端口圖標(biāo)自動(dòng)出現(xiàn)在流程圖編輯窗口中。流程圖程序采用功能模板在框圖程序窗口中創(chuàng)建。 先放置乘法器圖標(biāo)，調(diào)用路徑為FunctionNumericMultiply，用于實(shí)現(xiàn)兩數(shù)相乘；然后執(zhí)行FunctionStructureWhile操作，放置While循環(huán)結(jié)構(gòu)，使檢驗(yàn)儀具有對(duì)多臺(tái)乘法器進(jìn)行檢驗(yàn)的能力；最后進(jìn)行數(shù)據(jù)流的編程。第62頁(yè)/共73頁(yè) 數(shù)據(jù)流的編程主要是對(duì)端口圖標(biāo)的連接。把連線工具放于乘法器的左側(cè)，按鼠標(biāo)左鍵，彈出乘法器輸入端接線頭，然后把線頭拉向被乘數(shù)x和乘數(shù)y的端口圖標(biāo)，端口閃爍，說(shuō)明相連的數(shù)據(jù)類(lèi)型匹配，否則不能連接；把乘法器的輸出接線與乘積的端口圖標(biāo)相連；再把檢驗(yàn)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的端口圖標(biāo)與循環(huán)結(jié)構(gòu)的條件端相連。 第63頁(yè)/共73頁(yè)自動(dòng)生成的端口圖標(biāo) 第64頁(yè)/共73頁(yè)虛擬乘法器檢驗(yàn)儀的流程圖 第65頁(yè)/共73頁(yè)4程序運(yùn)行運(yùn)行程序，檢查設(shè)計(jì)的虛擬乘法器檢驗(yàn)儀可否檢驗(yàn)出結(jié)果。事實(shí)證明該檢驗(yàn)儀工作正常，設(shè)計(jì)合理。第66頁(yè)/共73頁(yè)1145 可互換虛擬儀器（IVI） 雖然VXI plug&play規(guī)定了一系列封裝和交付儀器驅(qū)動(dòng)器的