電子測量儀器 第3版 課件 項目8 現(xiàn)代測量技術(shù)

《電子測量》項目八現(xiàn)代測量技術(shù)

項目八

現(xiàn)代測量技術(shù)

本章提要

在計算機(jī)控制下，能自動進(jìn)行各種信號的測量、數(shù)據(jù)的處理和傳輸，并以適當(dāng)形式顯示或輸出測試結(jié)果的系統(tǒng)稱為自動測試系統(tǒng)(計算機(jī)控制儀器)，簡稱ATS(AutomatedTestSystem)，這種技術(shù)我們稱之為自動測試技術(shù)。在自動測試系統(tǒng)中，整個工作都是在預(yù)先編制好的測試程序的統(tǒng)一指揮下完成的，系統(tǒng)中的各種儀器和設(shè)備是智能化的，都可進(jìn)行程序控制。

自動測試系統(tǒng)(ATS)是一個不斷發(fā)展的概念，隨著各種高新技術(shù)在檢測領(lǐng)域的運(yùn)用.它不斷被賦予各種新的內(nèi)容和組織形式。任務(wù)1智能儀器與虛擬儀器任務(wù)描述一、智能儀器

隨著微處理器的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了完全突破傳統(tǒng)概念的新一代儀器一一智能儀器。這類儀器以微處理器為核心，代替常規(guī)電子線路，具有信息采集、顯示、處理、傳輸以及優(yōu)化控制等功能。這類儀器一般都配有標(biāo)準(zhǔn)接口，可以參與自動測試系統(tǒng)的組建。智能儀器的組成包括硬件和軟件兩大部分。

凡是人工智能化的測量儀器均可統(tǒng)稱為智能儀器，狹義的智能儀器通常是指獨立的智能儀器(即傳統(tǒng)智能儀器)，獨立智能儀器又稱為靈巧儀器(SmartInstruments)，它是自身帶有微處理器能夠獨立進(jìn)行測試的電子儀器。

個人儀器(也稱PC儀器)是在智能化儀器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的又一種新型儀器，它是計算機(jī)與電子儀器相結(jié)合的產(chǎn)品。這類儀器的基本構(gòu)想是將原智能儀器、儀表中測量部分的硬件電路以附加插件或模板的形式插入到計算機(jī)的總線插槽或擴(kuò)展機(jī)箱中:而將原智能化儀器中的控制、存儲、顯示和操作運(yùn)算等軟件任務(wù)都移交給計算機(jī)來完成。由于它充分利用了計算機(jī)的軟件和硬件資源，因而相對于傳統(tǒng)的智能儀器來說，極大地降低了成本，方便了使用，提高了可靠性，顯示出廣闊的發(fā)展前景。在此基礎(chǔ)上，若將多種測控儀器插件或模板組合在一個計算機(jī)系統(tǒng)中，還可以構(gòu)成被稱為個人儀器的系統(tǒng)，以代替價格昂貴的CP-IB接口測試系統(tǒng)的工作。

個人儀器及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大體上可以分為內(nèi)插式、外插式、VXI總線儀器系統(tǒng)幾種形式。任務(wù)描述二、虛擬儀器虛擬儀器是指通過應(yīng)用程序?qū)⑼ㄓ糜嬎銠C(jī)與必要的功能化硬件模塊結(jié)合起來的一種儀器，用戶可以通過友好的圖形界面來操作這臺計算機(jī)，就像操作自己定義、自己專門設(shè)計的一臺單個傳統(tǒng)儀器一樣，從而完成對被測控參數(shù)的采集、運(yùn)算與處理、顯示、數(shù)據(jù)存儲、輸出等任務(wù)。虛擬儀器通常由計算機(jī)、儀器模塊和軟件三部分組成。

虛擬儀器模塊的功能主要靠軟件實現(xiàn)，通過編程在顯示屏上構(gòu)成波形發(fā)生器、示波器或數(shù)字萬用表等傳統(tǒng)儀器的軟面板;而波形發(fā)生器發(fā)生的波形、頻率、占空比、幅值和偏置或者示波器的測量通道、標(biāo)尺比例、時基、極性、觸發(fā)信號(沿口、電平......)等都可用鼠標(biāo)或按鍵進(jìn)行設(shè)置，如同常規(guī)儀器一樣使用，只是虛擬儀器具有更強(qiáng)的分析處理能力。隨著計算機(jī)技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展，用戶只能使用制造商提供的儀器功能的傳統(tǒng)觀念正在改變，而用戶自己設(shè)計、定義的范圍得到進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)用戶的測控要求變化時，可以方便地由用戶自己來增減軟、硬件模塊，或重新配置現(xiàn)有系統(tǒng)以滿足要求。所以虛擬儀器是由用戶自己定義、自由組合的計算機(jī)平臺、硬件、軟件以及完成系統(tǒng)功能所需的附件。同一臺虛擬儀器可在更多場合應(yīng)用，例如，既可在電量測量中應(yīng)用，又可在振動、運(yùn)動和圖像等非電量測量中應(yīng)用，甚至在網(wǎng)絡(luò)測控中應(yīng)用。知識要點1、典型個人儀器下面將以數(shù)字式電壓表（DVM）個人儀器為例，著重從硬件結(jié)構(gòu)、軟面板的生成和軟件系統(tǒng)的設(shè)計三個方面，簡單介紹內(nèi)插式個人儀器。（1）硬件結(jié)構(gòu)DVM個人儀器插件硬件結(jié)構(gòu)圖如圖所示?？刂平涌陔娐肥褂?255C口，8255C口初始化為輸出方式。其輸出端PC3、PC4、PC6經(jīng)7406驅(qū)動JK1、JK2和JK3繼電器。儀器的A/D轉(zhuǎn)換器采用MC14433雙積分集成A/D轉(zhuǎn)換器芯片。譯碼電路采用74LS138芯片。知識要點（2）軟面板的生成

如圖所示是DVM個人儀器軟面板，不難看出，它與同類智能儀表的硬件面板極其相似。顯示窗口用來顯示測量結(jié)果；狀態(tài)反饋窗提供當(dāng)前正在執(zhí)行的有關(guān)信息及出錯信息等；“軟鍵”操作窗又分成量程鍵區(qū)和功能鍵區(qū)兩部分，可以通過按下計算機(jī)的Tab鍵來進(jìn)行切換選擇?！败涙I”操作窗的“鍵”操作，是通過計算機(jī)鍵盤右邊小鍵盤中的四個方向鍵來控制光標(biāo)移動的。當(dāng)光標(biāo)移到某一項時，就使該項以反相映像的形式進(jìn)行顯示，如圖所示。知識要點此時若按回車鍵，則表示該“軟鍵”被選中，同時在軟面板前方彈出一個對話框，用戶通過軟件引導(dǎo)，直接通過計算機(jī)鍵盤輸入其常數(shù)A與B的值，然后按下軟鍵“OK”，便進(jìn)入該項功能的測量。上圖的軟面板表示正在執(zhí)行為AX+B標(biāo)度變換功能，其常數(shù)為為A=0.50，B=2.00，量程為20V。其他軟鍵的操作與此類似。但DEF1~DEF3為三個用戶自定義功能鍵，可以按照用戶自己的實際需要，使用C語言和儀器軟件系統(tǒng)提供的功能程序模塊進(jìn)行編程，以對此功能鍵進(jìn)行定義，這種靈活的功能擴(kuò)展方式在個人儀器中是比較容易實現(xiàn)的。此外，為了增強(qiáng)人機(jī)交互效果，軟面板以及彈出的窗口中都使用漢字顯示。這個實例的軟面板是用C語言調(diào)用繪圖程序繪制而成的。（3）軟件系統(tǒng)的設(shè)計

個人儀器是通過交互圖形實現(xiàn)人機(jī)對話的，這就要求所用程序設(shè)計語言具有很強(qiáng)的控制流和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，運(yùn)行速度快，并且容易與匯編語言接口。DVM個人儀器控制軟件采用了C語言。DVM個人儀器軟件系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，其中主程序模塊是整個軟件系統(tǒng)的一條主線，它把所有其他的程序模塊連接起來。主程序首先對整個儀器以及系統(tǒng)中的有關(guān)器件初始化，再調(diào)用軟面板生成模塊，然后把余下的模塊構(gòu)成一個循環(huán)圈，儀器的功能都在這一循環(huán)圈中有選擇地周而復(fù)始地運(yùn)行。知識要點

2、虛擬儀器虛擬儀器同智能儀器一樣，也是由硬件和軟件兩大部分組成的。下面就從這兩個方面介紹虛擬儀器的構(gòu)成。（1）虛擬儀器的硬件系統(tǒng)

虛擬儀器的硬件系統(tǒng)一般分為計算機(jī)硬件平臺和測控功能硬件。計算機(jī)硬件平臺可以是各種類型的計算機(jī)，如普通臺式計算機(jī)、便攜式計算機(jī)、工作站、嵌入式計算機(jī)等。計算機(jī)管理著虛擬儀器的硬、軟件資源，是虛擬儀器的硬件基礎(chǔ)。虛擬儀器不強(qiáng)調(diào)每一個儀器功能模塊就是一臺儀器，而是強(qiáng)調(diào)選配一個或幾個帶共性的基本儀器硬件來組成一個通用硬件平臺，通過調(diào)用不同的軟件來擴(kuò)展或組成各種功能的儀器或系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的智能儀器一樣，虛擬儀器也可以劃分成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析與處理、結(jié)果表達(dá)三個部分。傳統(tǒng)的智能儀器是由廠家將上述三種功能的部件根據(jù)儀器功能按固定方式組建的。一般一種儀器只有一種功能或數(shù)種功能，而虛擬儀器是將具有上述一種或多種功能的通用模塊組合起來，通過編制不同的測控軟件來構(gòu)成任何一種儀器，而不是某幾種儀器。一塊DAQ卡即可以完成A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字I/O、計數(shù)器的定時器等多種功能，再配以相應(yīng)的信號調(diào)理組件以及GP-IB儀器、VXI總線儀器、PC總線儀器、帶有RS232的串行口儀器、現(xiàn)場總線儀器等，形成現(xiàn)階段虛擬儀器的硬件平臺，如圖所示。知識要點圖中，GP-IB（GeneralPurposeInterfaceBus）通用接口總線，是計算機(jī)和各類儀器間的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。GP-IB的硬件規(guī)格和軟件協(xié)議已納入國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——IEEE488.1和IEEE488.2。它是最早的儀器總線，目前多數(shù)儀器都配置了遵循IEEE488的GP-IB接口。典型的GP-IB測試系統(tǒng)包括一臺計算機(jī)、一塊GP-IB接口卡和若干臺GP-IB儀器。每臺GP-IB儀器有單獨的地址，由計算機(jī)控制操作。系統(tǒng)中的儀器可以增加、減少或更換，只需對計算機(jī)的控制軟件做相應(yīng)改動。這種概念已被應(yīng)用于儀器的內(nèi)部設(shè)計。在價格上，GP-IB儀器覆蓋了從比較便宜的到異常昂貴的儀器。但是GP-IB的數(shù)據(jù)傳輸速率一般低于500kbits/s，不適合于對系統(tǒng)速率要求較高的場合。標(biāo)準(zhǔn)接口總線的長度應(yīng)在20m距離內(nèi)。VXI（VMEbuseXtensionforInstrumentation）即VME總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展，是1987年在VME總線、Eurocard標(biāo)準(zhǔn)（機(jī)械結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)）和IEEE488等的基礎(chǔ)上，由主要儀器制造商共同制定的開放性儀器總線標(biāo)準(zhǔn)。VXI系統(tǒng)最多可包含256個裝置，主要由主機(jī)箱、“0槽”控制器、具有多種功能的模塊儀器和驅(qū)動軟件、系統(tǒng)應(yīng)用軟件等組成。系統(tǒng)中各功能模塊可隨意更換，即插即用組成新系統(tǒng)。知識要點

DAQ（DataAcQuisition）數(shù)據(jù)采集，指的是基于計算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線（如ISA、PCI、PC/104等）的內(nèi)置功能插卡。它更加充分地利用了計算機(jī)的資源，大大增加了測試系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性。利用DAQ可方便快速地組建基于計算機(jī)的儀器，實現(xiàn)“一機(jī)多型”和“一機(jī)多用”。在性能上，隨著A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)、儀器放大技術(shù)、抗混疊濾波技術(shù)與信號調(diào)理技術(shù)的迅速發(fā)展，DAQ的采樣速率已達(dá)到1Gbit/s，精度高達(dá)24位，通道數(shù)高達(dá)64個，并能任意結(jié)合數(shù)字I/O，模擬I/O、計數(shù)器的定時器等通道。儀器廠家生產(chǎn)了大量的DAQ功能模塊供用戶選擇，如示波器、數(shù)字萬用表、串行數(shù)據(jù)分析儀、動態(tài)信號分析儀、任意波形發(fā)生器等。在計算機(jī)上掛接若干DAQ功能模塊，配合相應(yīng)的軟件，就可以構(gòu)成一臺具有若干功能的PC儀器。（2）虛擬儀器的軟件系統(tǒng)

基本硬件確定之后，要使虛擬儀器能按用戶要求自行定義，必須有功能強(qiáng)大的軟件平臺支持?；趫D形的用戶接口和開發(fā)環(huán)境是虛擬儀器軟件工作中最流行的發(fā)展趨勢。典型的軟件產(chǎn)品有NI公司的LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentWorkbench，實驗室虛擬儀器工作平臺）；HP公司的HPVEE和HP

TIG，Tektronix公司的Ez-Test和TNS等，其中LabVIEW的應(yīng)用最廣泛。知識要點

虛擬儀器的軟件結(jié)構(gòu)如圖所示?；谲浖谔摂M儀器系統(tǒng)中的重要作用，從低層到頂層，虛擬儀器的軟件系統(tǒng)框架包括VISA庫、儀器驅(qū)動程序、應(yīng)用軟件三個部分。1）VISA(VirtualInstrumentationSoftwareArchitecture)庫。VISA庫實質(zhì)就是標(biāo)準(zhǔn)的I/O函數(shù)庫及其相關(guān)規(guī)范的總稱，一般稱這個I/O函數(shù)庫為VISA庫。它駐留于計算機(jī)系統(tǒng)之中，執(zhí)行儀器總線的特殊功能，是計算機(jī)與儀器之間的軟件層連接，用來實現(xiàn)對儀器的控制。對于儀器驅(qū)動程序開發(fā)者來說，VISA庫是一個可調(diào)用的操作函數(shù)庫或集合。2）儀器驅(qū)動程序。儀器驅(qū)動程序是完成對某一特定儀器的控制與通信的軟件程序集合，是應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)儀器控制的橋梁。每個儀器模塊都有自己的儀器驅(qū)動程序，儀器廠商將其以源代碼的形式提供給用戶，用戶在應(yīng)用程序中調(diào)用儀器驅(qū)動程序。3）應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件建立在儀器驅(qū)動程序之上，直接面對操作用戶，通過提供直觀、友好的操作界面，豐富的數(shù)據(jù)分析與處理功能來完成自動測試任務(wù)。應(yīng)用軟件還包括通用數(shù)字處理軟件。通用數(shù)字處理軟件包括用于數(shù)字信號處理的各種功能函數(shù)，如頻域分析的功率譜估計、FFT、FHT、逆FFT、逆FHT和細(xì)化分析等；時域分析的相關(guān)分析、卷積運(yùn)算、反卷運(yùn)算、均方根估計、差分積分運(yùn)算和排序等；濾波設(shè)計中的數(shù)字濾波等。這些功能函數(shù)為用戶進(jìn)一步擴(kuò)展虛擬儀器的功能提供了基礎(chǔ)。操作指導(dǎo)1、DVM的調(diào)整方式1）全自動調(diào)整：儀表的調(diào)零及校準(zhǔn)都由儀表內(nèi)部自動進(jìn)行，外部沒有調(diào)整機(jī)構(gòu)。2）只需調(diào)零，校準(zhǔn)用外校：使用儀表時，首先要在所用的量程上調(diào)零。校準(zhǔn)時，一般要在儀表的基本量程上外加標(biāo)準(zhǔn)電池或電壓源進(jìn)行。3）先調(diào)正、負(fù)平衡，再校準(zhǔn)：先將儀表校準(zhǔn)開關(guān)置于“正、負(fù)平衡”位置，調(diào)節(jié)平衡電位器，使DVM正、負(fù)顯示值相等或在允許范圍內(nèi)，然后將校準(zhǔn)開關(guān)撥到校準(zhǔn)位置。這時，正、負(fù)顯示值也應(yīng)保持平衡；如果不相等，要反復(fù)調(diào)節(jié)使之達(dá)到規(guī)定的要求。4）先調(diào)零平衡，再自校準(zhǔn)：先將儀表校準(zhǔn)開關(guān)放在零平衡位置，調(diào)節(jié)零平衡電位器，使顯示值為0或在0左右對稱變化，再把開關(guān)撥至校準(zhǔn)位置。調(diào)節(jié)“校準(zhǔn)”電位器，使之顯示規(guī)定的校準(zhǔn)電壓。此時，相反極性也應(yīng)顯示這一電壓，否則需反復(fù)調(diào)節(jié)。5）調(diào)零、正負(fù)校準(zhǔn)分別進(jìn)行：將儀表選擇開關(guān)先后置于“零調(diào)整”“正校準(zhǔn)”“負(fù)校準(zhǔn)”位置，調(diào)節(jié)相應(yīng)的電位器，使之顯示相應(yīng)的零電壓、正校準(zhǔn)電壓、負(fù)校準(zhǔn)電壓。有的表沒有調(diào)零擋，其調(diào)零是在測量時短路輸入端進(jìn)行的。6）開蓋調(diào)整：如果以上各種外部調(diào)整程序都進(jìn)行完畢后仍達(dá)不到理想的顯示值時，則需打開機(jī)蓋，調(diào)節(jié)內(nèi)部的“調(diào)零”“校準(zhǔn)”“量程滿度”等電位器，使儀表符合技術(shù)指標(biāo)要求。7）調(diào)節(jié)零電流：為了減少零電流的影響，有的DVM有零電流調(diào)節(jié)器。這種DVM在測量前也應(yīng)按規(guī)定調(diào)節(jié)零電流的大小，使顯示接近規(guī)定值為止。操作指導(dǎo)2、DVM的使用方法PZ115A型數(shù)字式電壓表面板結(jié)構(gòu)圖如圖所示。

（1）開機(jī)狀態(tài)PZ115A型數(shù)字式電壓表接通電源并經(jīng)初始化后，自動處于中速、自動量程、自動校零、本地（即前面板）控制等狀態(tài)，“自動量程”燈和“自動校零”燈亮。（2）測量信號輸入端子

前面板有三個輸入端子，“信號高端”通過繼電器接到測量電路高端；“信號低端”接測量電路信號低端；“保護(hù)端”接儀表保護(hù)屏蔽層。一般測量場合，保護(hù)端子可以不用，如有明顯共模干擾電壓時，此端子接共模電壓的高端，可以改善共模干擾抑制效果。（3）鍵盤功能選擇

儀器前面板共有16個按鍵，絕大多數(shù)的按鍵都有兩擋功能，按鍵的左邊文字或符號表示該鍵的第一擋功能，上邊文字或符號表示該鍵的第二擋功能。選擇某鍵第二擋功能時，必須先按紅色“換擋”鍵，再按該鍵。操作指導(dǎo)（4）自動校零和手動校零PZ115A型數(shù)字式電壓表有自動校零功能，在自動校零時“自動校零”燈亮，此時每間隔5min自動校零一次。退出自動校零時，“自動校零”燈熄滅。當(dāng)需要人為校零時，可以連續(xù)按兩次“自動校零”鍵，該DVM便執(zhí)行兩次校零操作，且保持原來的校零模式。校零操作可隨時進(jìn)行，不影響測量。（5）連續(xù)取樣和單次取樣

該DVM具有連續(xù)取樣和單次取樣功能。按“單次”鍵，DVM進(jìn)入單次取樣狀態(tài)，“單次”指示燈亮，此時顯示的是按“單次”鍵后測得的數(shù)值，并保持不變，每按一次“單次”鍵就顯示一個新的測量值。按“換擋”鍵再按“連續(xù)”鍵，DVM便進(jìn)入連續(xù)取樣狀態(tài)，“單次”指示燈熄滅。在“只講”方式不能進(jìn)入單次測量方式。（6）測量最大值的最小值

該DVM具有顯示最大值/最小值功能。按“換擋”鍵后按“最大的最小”鍵，DVM進(jìn)入顯示最大值方式，“最大值”指示燈亮；如果再按“換擋”鍵后按“最大的最小”鍵，進(jìn)入顯示最小值方式，“最小值”指示燈亮。在顯示最大值或最小值狀態(tài)，顯示器始終顯示測量過程中出現(xiàn)的最大值或最小值。在DVM處于自動量程方式、“只講”方式時，不能進(jìn)入最大值、最小值測量狀態(tài)。（7）極限判別

該DVM具有極限判別功能。在進(jìn)入極限判別測量之前，用戶需要設(shè)置被測量的上限和下限值。在極限判別測量狀態(tài)下，顯示器顯示出上下限之間的值。如果測量值大于上限值，顯示器顯示“H”，測量值小于下限值，顯示器顯示“L”。當(dāng)DVM工作于“只講”方式并連接一個“只聽”打印機(jī)時，大于上限或小于下限的值被打印機(jī)打印輸出。進(jìn)入極限判別測量狀態(tài)的操作過程：按“極限”鍵，顯示器顯示“H”，提示用戶輸入上限值，用戶按“換擋”鍵和數(shù)字鍵輸入上限值，再按“置數(shù)”鍵把送入顯示器的上限值置入。隨后，顯示器顯示“L”，提示用戶輸入下限值，用戶按數(shù)字鍵輸入下限值，再按“置數(shù)”鍵把送入顯示器的下限值置入。一旦上下限值置入，該DVM就進(jìn)入極限判別測量狀態(tài)。在極限判別測量狀態(tài)時，再按“極限”鍵則退出當(dāng)前狀態(tài)。任務(wù)2

Multisim10基本操作介紹任務(wù)描述Multisim10是基于PC機(jī)平臺的電子設(shè)計軟件，支持模擬和數(shù)字混合電路的分析和設(shè)計，創(chuàng)造了集成的一體化設(shè)計環(huán)境，把電路的輸入、仿真和分析緊密地結(jié)合起來，實現(xiàn)了交互式的設(shè)計和仿真，是早期EWB5.0、Multisim7、Multisim8、Multisim9等版本的升級換代產(chǎn)品。Multisim10提供了功能更強(qiáng)大的電子仿真設(shè)計界面，能進(jìn)行包括微控制器件、射頻、PSPICE、VHDL等方面的各種電子電路的虛擬仿真，提供了更為方便的電路圖和文件管理功能，且兼容Multisim7等版本，可在Multisim10的基本界面下打開在Multisim7等版本軟件下創(chuàng)建和保存的仿真電路。Multisim10有如下特點：操作界面方便友好，原理圖的設(shè)計輸入快捷；元器件豐富，有數(shù)千個元器件模型；虛擬電子設(shè)備種類齊全，如同操作真實設(shè)備一樣；分析工具廣泛，能幫助設(shè)計者全面了解電路的性能，對電路進(jìn)行全面的仿真分析和設(shè)計；可直接打印輸出實驗數(shù)據(jù)、曲線、原理圖和元件清單等。知識要點1、操作界面Multisim10的操作界面知識要點2、文件基本操作與windows常用的文件操作一樣，Multisim10中也包括New—新建文件、Open—打開文件、Save—保存文件、SaveAs—另存文件、Print—打印文件、PrintSetup—打印設(shè)置和Exit—退出等相關(guān)的文件操作。這些操作可以在菜單欄File子菜單下選擇，也可以應(yīng)用快捷鍵或工具欄的圖標(biāo)進(jìn)行操作。3、元器件基本操作常用的元器件編輯功能有90Clockwise—順時針旋轉(zhuǎn)90°、90CounterCW—逆時針旋轉(zhuǎn)90°、FileHorizontal—水平翻轉(zhuǎn)、FlipVertical—垂直翻轉(zhuǎn)、ComponentProperties—元件屬性等。這些操作可以在菜單欄Edit子菜單下選擇，也可以應(yīng)用快捷鍵進(jìn)行快捷操作。元器件的旋轉(zhuǎn)效果如圖所示。知識要點

4、文本基本編輯文字的注釋方式有直接在電路工作區(qū)輸入文字或者在文本描述框輸入文字兩種，操作方式有所不同。（1）電路工作區(qū)輸入文字

單擊Place/Text命令或使用Ctrl+T快捷操作，然后單擊需要輸入文字的位置，輸入需要的文字。用鼠標(biāo)光標(biāo)指向文字塊，右擊，在彈出的菜單中選擇Color命令，選擇需要的顏色。雙擊文字塊，可以隨時修改輸入的文字。（2）文本描述框輸入文字

利用文本描述框輸入文字不占用電路窗口的特點，可以對電路的功能等進(jìn)行詳細(xì)的說明，還可以根據(jù)需要修改文字的大小和字體。單擊View/CircuitDescriptionBox命令或使用快捷操作Ctrl+D，打開電路文本描述框，在其中輸入需要說明的文字，可以保存和打印輸入的文本，如圖所示。知識要點5、圖紙標(biāo)題欄編輯

單擊Place/TitleBlock命令，在打開對話框的查找范圍處指向Multisim/Titleblocks目錄，在該目錄下選擇一個*.tb7圖紙標(biāo)題欄文件，放在電路工作區(qū)。用鼠標(biāo)光標(biāo)指向文字塊，右擊，在彈出的菜單中選擇ModifyTitleBlockData命令，如圖所示。知識要點6、子電路創(chuàng)建子電路是用戶自己建立的一種單元電路。將子電路存放在用戶器件庫中，可以反復(fù)調(diào)用并使用子電路。利用子電路可使復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計模塊化、層次化，可增加設(shè)計電路的可讀性，提高設(shè)計效率，縮短電路周期。創(chuàng)建子電路的工作需要以下幾個步驟：選擇、創(chuàng)建、調(diào)用、修改和輸入/輸出。（1）子電路選擇

把需要創(chuàng)建的電路放到窗口中，按住鼠標(biāo)左鍵，拖動選定電路。被選擇電路的部分由周圍的方框標(biāo)示，即完成子電路的選擇。（2）子電路創(chuàng)建

單擊Place/ReplacebySubcircuit命令，在屏幕出現(xiàn)SubcircuitName的對話框中輸入子電路名稱sub1，單擊OK按鈕，選擇電路復(fù)制到用戶器件庫，同時給出子電路圖標(biāo)，完成子電路的創(chuàng)建。（3）子電路調(diào)用

單擊Place/Subcircuit命令或使用Ctrl+B快捷操作，輸入已創(chuàng)建的子電路名稱sub1，即可使用該子電路。（4）子電路修改

雙擊子電路模塊，在出現(xiàn)的對話框中單擊EditSubcircuit命令，屏幕顯示子電路的電路圖，可直接修改該電路圖。（5）子電路的輸入/輸出

為了能對子電路進(jìn)行外部連接，需要對子電路添加輸入的輸出。單擊Place/HB/SBConnecter命令或使用快捷操作Ctrl+I，屏幕上出現(xiàn)輸入的輸出符號，將其與子電路的輸入的輸出信號端進(jìn)行連接。帶有輸入的輸出符號的子電路才能與外電路連接。知識要點

二、Multisim10電路創(chuàng)建1、元器件（1）選擇元器件

在元器件欄中單擊要選擇的元器件庫圖標(biāo)，打開該元器件庫。在屏幕出現(xiàn)的元器件庫對話框中選擇所需的元器件，常用元器件庫有信號源庫、基本元件庫、二極管庫、晶體管庫、模擬器件庫、TTL數(shù)字集成電路庫、CMOS數(shù)字集成電路庫、混合器件庫、指示器件庫、射頻器件庫、機(jī)電器件庫、其他器件庫等。（2）選中元器件

單擊元器件，可選中該元器件。（3）元器件操作

選中元器件，右擊，在菜單中出現(xiàn)下列操作命令：（4）元器件特性參數(shù)

雙擊該元器件，在彈出的元器件特性對話框中，可以設(shè)置或編輯元器件的各種特性參數(shù)。元器件不同每個選項下將對應(yīng)不同的參數(shù)。例如：NPN晶體管的選項為Label—標(biāo)識；Display—顯示；Value—數(shù)值；Fault—故障。知識要點

2、電路圖選擇菜單Options欄下的SheetProperties命令，出現(xiàn)如圖所示的對話框，每個選項下又有各自不同的對話內(nèi)容，用于設(shè)置與電路顯示方式相關(guān)的選項。（1）Circuit[選項Circuit選項下有Show和Color兩個選項組，Show選項組用來展示元器件的標(biāo)示項目，Color選項組用來改變電路顯示的顏色。（2）Workspace選項Workspace選項有三個選項組。Show選項組用來實現(xiàn)電路工作區(qū)顯示方式的控制；Sheetsize選項組用來實現(xiàn)圖紙大小和方向的設(shè)置；Zoomlevel選項組用來實現(xiàn)電路工作區(qū)顯示比例的控制。（3）Wiring選項Wiring選項有兩個選項組。Wirewidth選項組用來設(shè)置連接線的線寬；Autowire選項組用來控制自動連線的方式。（4）Font選項Font選項可以選擇字體、選擇字體的應(yīng)用項目以及應(yīng)用范圍等選項組。（5）PCB選項PCB選項選擇與制作電路板相關(guān)的命令。（6）Visibility選項

可視選項，用于設(shè)置是否顯示電路的各種參數(shù)標(biāo)識，如集成電路的引腳名等。知識要點3、導(dǎo)線主要涉及的操作有導(dǎo)線的形成、導(dǎo)線的刪除、導(dǎo)線顏色設(shè)置、導(dǎo)線連接點、在導(dǎo)線中間插入元器件等。4、輸入/輸出單擊Place/HB/SBConnecter命令，屏幕上會出現(xiàn)輸入的輸出符號口——，將該符號與電路的輸入的輸出信號端進(jìn)行連接。子電路的輸入的輸出端必須有輸入的輸出符號，否則無法與外電路進(jìn)行連接。知識要點三、Multisim10操作界面1、Multisim10菜單欄Multisim10菜單欄如圖所示。11個菜單欄包括了該軟件的所有操作命令。從左至右為File（文件）、Edit（編輯）、View（窗口）、Place（放置）、Simulate（仿真）、Transfer（文件輸出）、Tools（工具）、Reports（報告）、Options（選項）、Window（窗口）和Help（幫助）。知識要點三、Multisim10操作界面1、Multisim10菜單欄Multisim10菜單欄如圖所示。11個菜單欄包括了該軟件的所有操作命令。從左至右為File（文件）、Edit（編輯）、View（窗口）、Place（放置）、Simulate（仿真）、Transfer（文件輸出）、Tools（工具）、Reports（報告）、Options（選項）、Window（窗口）和Help（幫助）。知識要點（1）File（文件）菜單File（文件）菜單命令與功能如圖所示。（2）Edit（編輯）菜單Edit（編輯）菜單命令與功能如圖所示知識要點（3）View（窗口）菜單View（窗口）菜單命令與功能如圖所示。（4）Place（放置）菜單Place（放置）菜單命令與功能如圖所示。知識要點（5）Simulate（仿真）菜單Simulate（仿真）菜單命令與功能。如圖所示。（6）Transfer（文件輸出）菜單Transfer（文件輸出）菜單命令與功能如圖所示。知識要點（7）Tools（工具）菜單Tools（工具）菜單命令與功能如圖所示。（8）Reports（報告）菜單Reports（報告）菜單命令與功能如圖所示。知識要點2、Multisim10

元器件欄Multisim10提供了18個元器件庫，單擊元器件庫欄目下的圖標(biāo)即可打開該元器件庫，元器件欄如圖所示，各圖標(biāo)名稱及其功能見表。知識要點知識要點3、Multisim10儀器儀表欄Multisim10在儀器儀表欄下提供了21個信號發(fā)生器和常用儀器儀表，從左向右依次為數(shù)字萬用表、函數(shù)發(fā)生器、失真度儀、瓦特表、雙通道示波器、頻率計、Agilent信號發(fā)生器、波特圖儀、IV分析儀、字信號發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器、邏輯分析儀、Agilent示波器、Agilent萬用表、四通道示波器、頻譜分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀、Tektronix示波器、動態(tài)測量探頭、LabVIEW和電流探針。知識要點四、Multisim10儀器、儀表使用1、數(shù)字萬用表（Multimeter）Multisim10提供的萬用表外觀和操作與實際的萬用表相似，可以測電流、電壓、電阻、分貝值直流或交流信號。萬用表有正極和負(fù)極兩個引線端，如圖所示。知識要點2、函數(shù)發(fā)生器（FunctionGenerator）Multisim10提供的函數(shù)發(fā)生器可以產(chǎn)生正弦波、三角波和矩形波，信號頻率可在1Hz~999MHz范圍內(nèi)調(diào)整。信號的幅值以及占空比等參數(shù)也可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。信號發(fā)生器有負(fù)極（-）、正極（+）和公共端（common）三個引線端口，如圖所示。3、瓦特表（Wattmeter）

Multisim10提供的瓦特表用來測量電路的交流或者直流功率，瓦特表有電壓正極和負(fù)極、電流正極和負(fù)極四個引線端口，如圖所示。知識要點4、雙通道示波器（Oscilloscope）Multisim提供的雙通道示波器與實際的示波器外觀和操作基本相同，該示波器可以觀察一路或兩路信號波形的形狀，分析被測周期信號的幅值和頻率，時間基準(zhǔn)可在秒直至納秒范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。示波器圖標(biāo)有A通道輸入、B通道輸入、外觸發(fā)端T和接地端G四個連接點，如圖所示。知識要點雙通道示波器的控制面板分為四個部分：（1）Timebase（時間基準(zhǔn)）1）Scale（量程）：設(shè)置顯示波形時的X軸時間基準(zhǔn)。2）X

position（X軸位置）：設(shè)置X軸的起始位置。3）顯示方式設(shè)置有四種：Y/T方式指的是X軸顯示時間，Y軸顯示電壓值；Add方式指的是X軸顯示時間，Y軸顯示A通道和B通道電壓之和；A/B或B/A方式指的是X軸和Y軸都顯示電壓值。（2）ChannelA（通道A）1）:Scale（量程）：通道A的Y軸電壓刻度設(shè)置。2）Yposition（Y軸位置）：設(shè)置Y軸的起始點位置，起始點為0表明Y軸和X軸重合，起始點為正值，表明Y軸原點位置向上移，否則向下移。3）觸發(fā)耦合方式：AC（交流耦合）、0（0耦合）或DC（直流耦合），交流耦合只顯示交流分量，直流耦合顯示直流和交流之和，0耦合則在Y軸設(shè)置的原點處顯示一條直線。（3）ChannelB（通道B）通道B的Y軸量程、起始點、耦合方式等項內(nèi)容的設(shè)置與通道A相同。（4）Trigger（觸發(fā)）觸發(fā)方式主要用來設(shè)置X軸的觸發(fā)信號、觸發(fā)電平及邊沿等。1）Edge（邊沿）：設(shè)置被測信號開始的邊沿，設(shè)置先顯示上升沿或下降沿。2）Level（電平）：設(shè)置觸發(fā)信號的電平，使觸發(fā)信號在某一電平時啟動掃描。3）觸發(fā)信號選擇：Auto（自動）、通道A和通道B表明用相應(yīng)的通道信號作為觸發(fā)信號；Ext為外觸發(fā)；Sing為單脈沖觸發(fā)；Nor為一般脈沖觸發(fā)。知識要點5、四通道示波器（4ChannelOscilloscope）四通道示波器與雙通道示波器的使用方法和參數(shù)調(diào)整方式完全一樣，只是多了一個通道控制器旋鈕，當(dāng)旋鈕撥到某個通道位置時，才能對該通道的Y軸進(jìn)行調(diào)整，如圖所示。知識要點6、波特圖儀（BodePlotter）利用波特圖儀可以方便地測量和顯示電路的頻率響應(yīng)，波特圖儀適合分析濾波電路或電路的頻率特性，特別易于觀察截止頻率。波特圖儀控制面板分為Magnitude（幅值）或Phase（相位）的選擇、Horizontal（橫軸）設(shè)置、Vertical（縱軸）設(shè)置、顯示方式的其他控制信號，面板中的D指的是終值，I指的是初值。在波特圖儀的面板上，可以直接設(shè)置橫軸和縱軸的坐標(biāo)及其參數(shù)。例如：構(gòu)造一階RC濾波電路，輸入端加入正弦波信號源，電路輸出端與示波器相連，目的是為了觀察不同頻率的輸入信號經(jīng)過RC濾波電路后輸出信號的變化情況，如圖所示。知識要點

調(diào)整縱軸幅值測試范圍的初值I和終值F，調(diào)整相頻特性縱軸相位范圍的初值I和終值F。打開仿真開關(guān)，單擊幅頻特性在波特圖觀察窗口顯示幅頻特性曲線；單擊相頻特性可以在波特圖觀察窗口顯示相頻特性曲線，如圖所示。知識要點

7、頻率計（FrequencyCounter）頻率計主要用來測量信號的頻率、周期、相位、脈沖信號的上升沿和下降沿，頻率計的圖標(biāo)、面板如圖所示。使用過程中應(yīng)注意根據(jù)輸入信號的幅值調(diào)整頻率計的Sensitivity（靈敏度）和TriggerLevel（觸發(fā)電平），如圖所示。知識要點8、字信號發(fā)生器（WordGenerator）字信號發(fā)生器是一個通用的數(shù)字激勵源編輯器，可以通過多種方式產(chǎn)生32位的字符串，在數(shù)字電路的測試中應(yīng)用非常靈活。左側(cè)是控制面板，右側(cè)是字信號發(fā)生器的字符窗口。控制面板分為Controls（控制方式）、Display（顯示方式）、Trigger（觸發(fā)）、Frequency（頻率）等幾個部分，如圖所示。知識要點9、邏輯分析儀（LogicAnalyzer）Multiuse10提供了16路的邏輯分析儀，用來進(jìn)行數(shù)字信號的高速采集和時序分析。邏輯分析儀的連接端口有16路信號輸入端、外接時鐘端C、時鐘限制Q以及觸發(fā)限制T，如圖所示。面板分上下兩個部分，上半部分是顯示窗口，下半部分是邏輯分析儀的控制窗口，控制信號有:Stop（停止）、Reset（復(fù)位）、Reverse（反相顯示）、Clock（時鐘）設(shè)置和Trigger（觸發(fā)）設(shè)置。知識要點Clocksetup（時鐘設(shè)置）對話框，如圖所示，每個選項對應(yīng)的內(nèi)容如下：ClockSource（時鐘源）：選擇外觸發(fā)或內(nèi)觸發(fā)；ClockRate（時鐘頻率）：在1Hz~100MHz范圍內(nèi)選擇；SamplingSetting（取樣點設(shè)置）：Pre-triggerSamples（觸發(fā)前取樣點）、Post-triggerSamples（觸發(fā)后取樣點）和ThresholdVolt（開啟電壓）設(shè)置。單擊Trigger下的Set（設(shè)置）按鈕時，出現(xiàn)TriggerSetting（觸發(fā)設(shè)置）對話框，如圖所示，每個選項對應(yīng)的內(nèi)容如下：TriggerClockEdg（觸發(fā)邊沿）：Positive（上升沿）、Negative（下降沿）、Both（雙向觸發(fā)）。TriggerPatterns（觸發(fā)模式）：由A、B、C定義觸發(fā)模式，在TriggerCombinations（觸發(fā)組合）下有21種觸發(fā)組合可以選擇。知識要點10、邏輯轉(zhuǎn)換器（LogicConverter）Multisim10提供了一種虛擬儀器：邏輯轉(zhuǎn)換器，如圖所示。現(xiàn)實中沒有這種儀器，邏輯轉(zhuǎn)換器可以在邏輯電路、真值表和邏輯表達(dá)式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，有8路信號輸入端，1路信號輸出端。該儀器的6種轉(zhuǎn)換功能依次是邏輯電路轉(zhuǎn)換為真值表、真值表轉(zhuǎn)換為邏輯表達(dá)式、真值表轉(zhuǎn)換為最簡邏輯表達(dá)式、邏輯表達(dá)式轉(zhuǎn)換為真值表、邏輯表達(dá)式轉(zhuǎn)換為邏輯電路、邏輯表達(dá)式轉(zhuǎn)換為與非門電路。知識要點11、IV分析儀（IVAnalyzer）IV分析儀專門用來分析半導(dǎo)體管的伏安特性曲線，如二極管、NPN晶體管、PNP晶體管、NMOS晶體管、PMOS晶體管等器件。IV分析儀相當(dāng)于實驗室的晶體管圖示儀，需要將晶體管與連接電路完全斷開，才能進(jìn)行IV分析儀的連接和測試。IV分析儀有三個連接點，實現(xiàn)與晶體管的連接。IV分析儀面板左側(cè)是伏安特性曲線顯示窗口，右側(cè)是功能選擇，如圖所示。知識要點12、失真度儀（DistortionAnalyzer）失真度儀專門用來測量電路的信號失真度，失真度儀提供的頻率范圍為20Hz~100kHz。面板最上方給出測量失真度的提示信息和測量值，如圖所示，每個選項對應(yīng)的不同內(nèi)容如下：FundamentalFreq（分析頻率）處可以設(shè)置分析頻率值；選擇分析THD（總諧波失真）或SINAD（信噪比），單擊Set按鈕，打開設(shè)置窗口如圖所示，由于THD的定義有所不同，可以設(shè)置THD的分析選項。知識要點13、頻譜分析儀（SpectrumAnalyzer）用來分析信號的頻域特性，其頻域分析范圍的上限為4GHz，如圖所示，每個選項對應(yīng)的內(nèi)容如下：SpanControl用來控制頻率范圍：選擇SetSpan的頻率范圍由Frequency區(qū)域決定；選澤ZeroSpan的頻率范圍由Frequency區(qū)域設(shè)定的中心頻率決定，選擇FullSpan的頻率范圍為1kHz~4GHz。Frequency用來設(shè)定頻率：Span設(shè)定頻率范圍，Start設(shè)定起始頻率，Center設(shè)定中心頻率，End設(shè)定終止頻率。Amplitude用來設(shè)定幅值單位：有dB、dBm、Lin三種選擇。dB=10log10V，dBm=20log10（V/0.775）,Lin為線性表示。ResolutionFreq用來設(shè)定頻率分辨的最小譜線間隔，簡稱頻率分辨率。知識要點14、網(wǎng)絡(luò)分析儀（NetworkAnalyzer）網(wǎng)絡(luò)分析儀主要用來測量雙端口網(wǎng)絡(luò)的特性，如衰減器、放大器、混頻器、功率分配器等。Multisim10提供的網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測量電路的S參數(shù)并計算出H、Y、Z參數(shù)。如圖所示，每個選項對應(yīng)的內(nèi)容如下：Mode提供分析模式：Measurement為測量模式，RFCharacterizer為射頻特性分析，MatchNetDesigner為電路設(shè)計模式。Graph用來選擇要分析的參數(shù)及模式，可選擇的參數(shù)有S參數(shù)、H參數(shù)、Y參數(shù)、Z參數(shù)等。模式選擇有Smith（史密斯模式）、Mag/Ph（增益的相位頻率響應(yīng)，波特圖）、Polar（極化圖）、Re/Im（實部/虛部）。Trace用來選擇需要顯示的參數(shù)。Marker用來提供數(shù)據(jù)顯示窗口的三種顯示模式：Re/Im為直角坐標(biāo)模式，Mag/Ph（Degs）為極坐標(biāo)模式，dBMag/Ph（Deg）為分貝極坐標(biāo)模式。Settings用來提供數(shù)據(jù)管理：Load為讀取專用格式數(shù)據(jù)文件，Save為存儲專用格式數(shù)據(jù)文件，Exp為輸出數(shù)據(jù)至文本文件，Print為打印數(shù)據(jù)。SimulationSet用來設(shè)置不同分析模式下的參數(shù)。知識要點15、仿真Agilent儀器仿真Agilent儀器有三種：Agilent信號發(fā)生器、Agilent萬用表、Agilent示波器。這三種儀器與真實儀器的面板相同，按鈕、旋鈕操作方式也完全相同，使用起來更加真實。（1）Agilent信號發(fā)生器Agilent信號發(fā)生器的型號是33120A，其圖標(biāo)和面板如圖所示，這是一個高性能15MHz的綜合信號發(fā)生器。Agilent信號發(fā)生器有兩個連接端，上方是信號輸出端，下方是接地端。單擊最左側(cè)的電源按鈕，即可按照要求輸出信號。知識要點（2）Agilent萬用表

Agilent萬用表的型號是34401A，其圖標(biāo)和面板如圖所示，這是一個高性能六位半的數(shù)字萬用表。Agilent萬用表有五個連接端，應(yīng)注意面板的提示信息連接。單擊最左側(cè)的電源按鈕，即可使用萬用表，實現(xiàn)對各種電類參數(shù)的測量。知識要點（3）Agilent示波器54622D型Agilent示波器圖標(biāo)和面板如圖所示，這是一個2個模擬通道、16個邏輯通道、100MHz的寬帶示波器。Agilent示波器下方的18個連接端（圖a）是信號輸入端，右側(cè)是外接觸發(fā)信號端、接地端。單擊電源按鈕，即可使用示波器，實現(xiàn)各種波形的測量。知識要點

16、Tektronix示波器Multisim10提供的TektronixTDS2024是一個4通道200MHz帶寬的示波器，Tektronix

TDS

2024絕大多數(shù)功能都能在該仿真虛擬儀器中實現(xiàn)，Tektronix示波器圖標(biāo)和面板如圖所示。該示波器共有7個連接點，從左至右依次為P（探針公共端，內(nèi)置1kHz測試信號）、G（接地端）、1~4（模擬信號輸入通道1~4）和T（觸發(fā)端）。其操作方法和普通示波器類似。17、測量探針測量探針可測量出該點的電壓和頻率值。電流探針可測量出該點的電流值，動態(tài)測量探針可用于測量各節(jié)點動態(tài)實時電壓等參數(shù)。任務(wù)3LabVIEW簡介任務(wù)描述LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineering）是美國國家儀器公司（NationalInstruments，NI）開發(fā)的一種圖形化的編程語言。圖形化的程序語言，又稱為“G”語言。使用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語、圖標(biāo)和概念，使編程簡單直觀。如圖所示用LabVIEW做的示波器，與真實的示波器有著相同的功能。知識要點一、LabVIEW程序構(gòu)成雙擊LabVIEW快捷圖標(biāo)，出現(xiàn)啟動畫面，單擊菜單中的NewVI，打開一個新的LabVIEW程序，可以看到它由前面板（panel）和流程圖（diagram）組成。

1、前面板窗口前面板窗口是圖形用戶界面，也就是VI的虛擬儀器面板，相當(dāng)于實際儀器的控制面板，它將用戶和程序聯(lián)系起來，是程序運(yùn)行時顯示和輸入的交互窗口。如圖所示，示波器的前面板上有用戶輸入和顯示輸出兩類對象，具體有開關(guān)、旋鈕、圖形以及其他控制和顯示對象。2、流程圖窗口流程圖窗口提供VI的圖形化源程序，相當(dāng)于實際儀器箱內(nèi)的東西，在流程圖中程序員用圖形語言編寫LabVIEW程序源代碼，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能，如圖所示的示波器流程圖，上面包括前面板上的控件的連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。3、圖標(biāo)F連接器圖標(biāo)的連接器是子VI被其他VI調(diào)用的接口。圖標(biāo)是子VI在其他程序框圖中被調(diào)用的節(jié)點表現(xiàn)形式；而連接器則表示節(jié)點數(shù)據(jù)的輸入/輸出口，就像函數(shù)的參數(shù)。用戶必須指定連接器端口與前面板的控制和顯示一一對應(yīng)。連接器一般情況下隱藏不顯示，除非用戶選擇打開觀察它。知識要點二、LabVIEW的操作模板LabVIEW具有多個圖形化的操作模板，用于創(chuàng)建和運(yùn)行程序。這些操作模板工具可以隨意在屏幕上移動，并可以放置在屏幕的任意位置。操作模板共有三類，為工具（Tools）模板、控制（Controls）模板和功能（Functions）模板。

1、工具模板工具模板為編程者提供了各種用于創(chuàng)建、修改和調(diào)試VI程序的工具。如果該模板沒有出現(xiàn)，則可以在Windows菜單下選擇ShowToolsPalette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)箭頭就會變成該工具相應(yīng)的形狀。當(dāng)從Windows菜單下選擇了ShowHelpWindow功能后，把工具模板內(nèi)選定的任一種工具光標(biāo)放在框圖程序的子程序（SubVI）或圖標(biāo)上，就會顯示相應(yīng)的幫助信息。工具模板圖標(biāo)如圖所示。與上述工具模板不同，控制和功能模板只顯示頂層子模板的圖標(biāo)。在這些頂層子模板中包含許多不同的控制或功能子模板。通過這些控制或功能子模板可以找到創(chuàng)建程序所需的面板對象和框圖對象。用鼠標(biāo)單擊頂層子模板圖標(biāo)就可以展開對應(yīng)的控制或功能子模板，只需按下控制或功能子模板左上角的大頭針就可以把這個子模板變成浮動板留在屏幕上。知識要點知識要點2、控制模板控制模板只能在前面板窗口中使用，通過前面板窗口Windows→ShowControlsPalette打開，如果控制模板不顯示，也可以在前面板窗口中空白處右擊打開。注：只有當(dāng)打開前面板窗口時才能調(diào)用控制模板?？刂颇０迦鐖D所示，包括如表所示的幾個子模板。知識要點3、功能模板功能模板（FunctionPalette）是創(chuàng)建框圖程序的工具。該模板上的每一個頂層圖標(biāo)都表示一個子模板。若功能模板不出現(xiàn)，則可以用Windows菜單下的ShowFunctionsPalette功能打開它，也可以在框圖程序窗口的空白處單擊鼠標(biāo)右鍵以彈出功能模板。功能模板如圖所示，包括如表所示的幾個子模板。知識要點知識要點知識要點

三、創(chuàng)建VI程序VI程序具有前面板、框圖程序和圖標(biāo)的連接器三個要素，如圖所示。知識要點1、前面板兩種最常用的前面板對象是數(shù)字控制和數(shù)字顯示。若想要在數(shù)字控制中輸入或修改數(shù)值，只需要用操作工具（見工具模板）單擊控制部件和增減按鈕，或者用操作工具或標(biāo)簽工具雙擊數(shù)值欄進(jìn)行輸入數(shù)值修改。2、框圖程序框圖程序是由節(jié)點、端點、圖框和連線四種元素構(gòu)成的。節(jié)點類似于文本語言程序的語句、函數(shù)或者子程序。LabVIEW有兩種節(jié)點類型——函數(shù)節(jié)點和子VI節(jié)點。兩者的區(qū)別在于函數(shù)節(jié)點是LabVIEW以編譯好了的機(jī)器代碼供用戶使用的，而子VI節(jié)點是以圖形語言形式提供給用戶的。用戶可以訪問和修改任一子VI節(jié)點的代碼，但無法對函數(shù)節(jié)點進(jìn)行修改。如上圖所示，框圖程序所示的VI程序有兩個功能函數(shù)節(jié)點，一個函數(shù)使兩個數(shù)值相加，另一個函數(shù)使兩數(shù)相減。知識要點端點是只有一路輸入/輸出，且方向固定的節(jié)點。LabVIEW有三類端點——前面板對象端點、全局與局部變量端點和常量端點。對象端點是數(shù)據(jù)在框圖程序部分和前面板之間傳輸?shù)慕涌?。一般來說，一個VI的前面板上的對象（控制或顯示）都在框圖中有一個對象端點與之一一對應(yīng)。當(dāng)在前面板創(chuàng)建或刪除面板對象時，可以自動創(chuàng)建或刪除相應(yīng)的對象端點?？刂茖ο髮?yīng)的端點在框圖中是用粗框框住的，如例子中的A和B端點。它們只能在VI程序框圖中作為數(shù)據(jù)流源點。顯示對象對應(yīng)的端點在框圖中是用細(xì)框框住的。如例子中的A+B和A-B端點。它們只能在VI程序框圖中作為數(shù)據(jù)流終點。常量端點永遠(yuǎn)只能在VI程序框圖中作為數(shù)據(jù)流源點。圖框是LabVIEW實現(xiàn)程序結(jié)構(gòu)控制命令的圖形表示。如循環(huán)控制、條件分支控制和順序控制等，編程人員可以使用它們控制VI程序的執(zhí)行方式。代碼接口點（CIN）是框圖程序與用戶提供的G語言文本程序的接口。連線是端口間的數(shù)據(jù)通道，它們類似于普通程序中的變量。數(shù)據(jù)是單向流動的，從源端口向一個或多個目的端口流動。不同的線型代表不同的數(shù)據(jù)類型。在彩顯上，每種數(shù)據(jù)類型還以不同的顏色予以強(qiáng)調(diào)。下面是一些常用數(shù)據(jù)類型所對應(yīng)的線型和顏色，如圖所示。知識要點當(dāng)需要連接兩個端點時，在第一個端點上單擊連線工具（從工具模板欄調(diào)用），然后移動到另一個端點，再單擊第二個端點。端點的先后次序不影響數(shù)據(jù)流動的方向。當(dāng)把連線工具放在端點上時，該端點區(qū)域?qū)W爍，表示連線將會接通該端點。當(dāng)把連線工具從一個端口接到另一個端口時，不需要按住鼠標(biāo)鍵。當(dāng)需要連線轉(zhuǎn)彎時，單擊即可以正交垂直方向地彎曲連線，按空格鍵可以改變轉(zhuǎn)角的方向。

3、從框圖程序窗口創(chuàng)建前面板對象用選擇和連線工具，都可以右擊任一節(jié)點和端點，然后從彈出菜單中選擇“創(chuàng)建常數(shù)”“創(chuàng)建控制”或“創(chuàng)建顯示”等命令。LabVIEW會自動地在被創(chuàng)建的端點與所單擊對象之間接好連線。

4、數(shù)據(jù)流編程控制VI程序的運(yùn)行方式叫作“數(shù)據(jù)流”。對一個節(jié)點而言，只有當(dāng)它的所有輸入端口上的數(shù)據(jù)都成為有效數(shù)據(jù)時，它才能被執(zhí)行。當(dāng)節(jié)點程序運(yùn)行完畢后，它把結(jié)果數(shù)據(jù)送給所有的輸出端口，使之成為有效數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)很快從源送到目的端口。知識要點四、程序調(diào)試1、找出語法錯誤如果一個VI程序存在語法錯誤，則在面板工具條上的運(yùn)行按鈕將會變成一個折斷的箭頭，表示程序不能被執(zhí)行，這時這個按鈕被稱作錯誤列表。單擊它，則LabVIEW彈出錯誤清單窗口，單擊其中任何一個所列出的錯誤，選用Find功能，則出錯的對象或端口就會變成高亮。2、設(shè)置執(zhí)行程序高亮在LabVIEW的工具條上有一個畫著燈泡的按鈕，這個按鈕叫作“高亮執(zhí)行”按鈕。單擊這個按鈕使其變成高亮形式，再單擊運(yùn)行按鈕，VI程序就以較慢的速度運(yùn)行，沒有被執(zhí)行的代碼灰色顯示，執(zhí)行后的代碼高亮顯示，并顯示數(shù)據(jù)流線上的數(shù)據(jù)值。這樣，就可以根據(jù)數(shù)據(jù)的流動狀態(tài)跟蹤程序的執(zhí)行。3、斷點與單步執(zhí)行為了查找程序中的邏輯錯誤，有時需要框圖程序一個節(jié)點一個節(jié)點地執(zhí)行。使用斷點工具可以在程序的某一地點中止程序執(zhí)行，用探針或者單步方式查看數(shù)據(jù)。使用斷點工具時，單擊希望設(shè)置或者清除斷點的地方。斷點的顯示對于節(jié)點或者圖框表示為紅框，對于連線表示為紅點。當(dāng)VI程序運(yùn)行到斷點被設(shè)置處，程序被暫停在將要執(zhí)行的節(jié)點，以閃爍表示。按下單步執(zhí)行按鈕，閃爍的節(jié)點被執(zhí)行，下一個將要執(zhí)行的節(jié)點變?yōu)殚W爍，指示它將被執(zhí)行。也可以單擊暫停按鈕，這樣程序?qū)⑦B續(xù)執(zhí)行直到下一個斷點。4、探針可以用探針工具來查看當(dāng)框圖程序流經(jīng)某一根連接線時的數(shù)據(jù)值。從Tools工具模板選擇探針工具，再單擊希望放置探針的連接線，這時顯示器上會出現(xiàn)一個探針顯示窗口，該窗口總是被顯示在前面板窗口或框圖窗口的上面。在框圖中用選擇工具或連線工具，在連線上右擊，在連線的彈出式菜單中選擇“探針”命令，同樣可以為該連線加上一個探針。操作指導(dǎo)一、創(chuàng)建一個VI程序模擬溫度測量假設(shè)傳感器輸出電壓與溫度成正比。例如，當(dāng)溫度為70°F時，傳感器輸出電壓為0.7V。本程序也可以用攝氏溫度來代替華氏溫度顯示。

本程序用軟件代替了DAQ數(shù)據(jù)采集卡。使用DemoReadVoltage子程序來仿真電壓測然后把所測得的電壓值轉(zhuǎn)換成攝氏或華氏溫度讀數(shù)。1.前面板1)用File菜單的New選項打開一個新的前面板窗口。2)把溫度計指示部件放入前面板窗口。①在前面板窗口的空白處單擊，然后從彈出的Numeric子模板中選擇Thermometer。②在高亮的文本框中輸人“溫度計”后再單擊3)重新設(shè)定溫度計的標(biāo)尺范圍為0.0~100.0。使用標(biāo)簽工具A，雙擊溫度計標(biāo)尺的10.0，輸入100.0，再單擊或者按工具欄中的V按鈕。4)在前面板窗口中放入豎直開關(guān)控制。

①在前面板窗口的空白處單擊，在彈出的Boolean子模板中選擇VerticalSwitch，在文本框中輸入“溫度值單位”，再單擊或者按工具欄中的V按鈕。②使用標(biāo)簽工具A，在開關(guān)為True(條件真)位置旁邊輸入自由標(biāo)簽“攝氏”，在False(條件假)位置旁邊輸人自由標(biāo)簽“華氏”。設(shè)計完成的模擬溫度測量的前面板，如圖所示。操作指導(dǎo)2、框圖程序

模擬溫度測量的框圖程序如圖所示

操作指導(dǎo)1)從Windows菜單下選擇ShowDiagram功能打開框圖程序窗口。2)單擊框圖程序窗口的空白處，彈出功能模板，從彈出的菜單中選擇所需的對象。本程序用到下面的對象:DemoReadVoltageVI程序(Tutorial子模板):本程序模擬從DAQ卡的0通道讀取電壓值。Multiply(乘法)功能(Numeric子模板):在本程序中，將讀取電壓值乘以100.00，以獲得華氏溫度。Subtract(減法)功能(Numeric子模板):在本程序中，從華氏溫度中減去32.0，以轉(zhuǎn)換成攝氏溫度。Divide(除法)功能(Numeric子模板):在本程序中，把相減的結(jié)果除以1.8以轉(zhuǎn)換成攝氏溫度。Select(選擇)功能(Comparison子模板):取決于溫標(biāo)選擇開關(guān)的值。該功能輸出華氏溫度(當(dāng)選擇開關(guān)為False)或者攝氏溫度(選擇開關(guān)為True)數(shù)值。

數(shù)值常數(shù):用連線工具，單擊希望連接一個數(shù)值常數(shù)的對象，并選擇CreateConstant功能。若要修改常數(shù)值，用標(biāo)簽工具雙擊數(shù)值，再寫入新的數(shù)值。

字符串常量:用連線工具，單擊希望連接字符串常量的對象，再選擇CreateConstant功能。要輸入字符串，用標(biāo)簽工具雙擊字符串，再輸入新的字符串。操作指導(dǎo)3)使用移位工具(Positioningtool)，把圖標(biāo)移至圖示的位置，再用連線工具連接起來如果要顯示圖標(biāo)接線端口，則單擊圖標(biāo)，再從彈出菜單中選擇ShowTerminals功能。也可以從Help菜單中選擇ShowHelp功能以打開幫助信息窗口。DemoReadVoltageVI子程序模擬從數(shù)據(jù)采集卡的0通道讀取電壓，程序再將讀數(shù)乘以100.0轉(zhuǎn)換成華氏溫度讀數(shù)，或者再把華氏溫度轉(zhuǎn)換成攝氏溫度。4)選擇前面板窗口，使之變成當(dāng)前窗口，并運(yùn)行VI程序。單擊連續(xù)運(yùn)行按鈕，便于程序運(yùn)行于連續(xù)運(yùn)行模式。5)再單擊連續(xù)運(yùn)行按鈕，關(guān)閉連續(xù)運(yùn)行模式。6)創(chuàng)建圖標(biāo)Temp:此圖標(biāo)可以將現(xiàn)程序作為子程序在其他程序中調(diào)用。創(chuàng)建方法如下:①在前面板窗口的右上角的圖標(biāo)框中單擊，從彈出菜單中選擇EditIcon功能。②雙擊選擇工具，并按下Delete鍵，刪除默認(rèn)的圖標(biāo)圖案。③用畫圖工具畫出溫度計的圖標(biāo)。使用文本工具寫入文字，雙擊文本工具把字體換成SmallFont。

當(dāng)圖標(biāo)創(chuàng)建完成后，單擊OK以關(guān)閉圖標(biāo)編輯。生成的圖標(biāo)在面板窗口的右上角。操作指導(dǎo)7)創(chuàng)建聯(lián)接器端口。①單擊右上角的圖標(biāo)面板，從彈出菜單中選擇ShowConnector功能。LabVIEW將會根據(jù)控制和顯示的數(shù)量選擇一種聯(lián)接器端口模式。在本例中，只有兩個端口，一個是豎直開關(guān)，另一個是溫度指示。②把聯(lián)接器端口定義給開關(guān)和溫度指示。③使用連線工具，在左邊的聯(lián)接器端口框內(nèi)單擊，則端口將會變黑。再單擊開關(guān)控制件，一個閃爍的虛線框?qū)鼑≡撻_關(guān)。④單擊右邊的聯(lián)接器端口框，使它變黑。再單擊溫度指示部件，一個閃爍的虛線框?qū)鼑囟戎甘静考幢硎居疫叺穆?lián)接器端口對應(yīng)溫度指示部件的數(shù)據(jù)輸人。⑤再單擊空白處，則虛線框?qū)⑾В懊嫠x擇的聯(lián)接器端口將變暗，表示已經(jīng)將對象部件定義到各個聯(lián)接器端口。8)確認(rèn)當(dāng)前文件的程序庫路徑為Seminar.LLB，用File菜單的Save功能保存上述文件，并將文件命名為Thermometer.Vi。

現(xiàn)在，該程序已經(jīng)編制完成了。它可以在其他程序中作為子程序來調(diào)用，在其他程序的框圖窗口里，該溫度計程序用前面創(chuàng)建的圖標(biāo)來表示。聯(lián)接器端口的輸入端用于選擇溫度單位，輸出端用于輸出溫度值。9)關(guān)閉該程序。操作指導(dǎo)二、使用一個條件循環(huán)結(jié)構(gòu)和一個被測波形圖表實時地采集數(shù)據(jù)下面將創(chuàng)建一個VI程序，進(jìn)行溫度測量，并把結(jié)果在波形圖表上顯示。該VI程序使用前面創(chuàng)建的溫度計程序(Thermometer.Vi)作為子程序。

在任意一個VI程序的框圖窗口里，都可以把其他的VI程序作為子程序調(diào)用，只要被調(diào)用VI程序定義了圖標(biāo)和聯(lián)接器端口即可。用戶使用功能模板的SelectaVI來完成。當(dāng)使用該功能時，將彈出一個對話框，用戶可以輸人文件名。一個子VI程序，相當(dāng)于普通程字的子程序。節(jié)點相當(dāng)于子程序調(diào)用。子程序節(jié)點并不是子程序本身，就像一般程序的子程序調(diào)用語句并不是子程序本身一樣。如果在一個框圖程序中，有幾個相同的子程序節(jié)點它就像多次調(diào)用相同的子程序。請注意，該子程序的拷貝并不會在內(nèi)存中存儲多次。操作指導(dǎo)1.前面板

1)打開一個新的前面板窗口，在里面放一個堅直開關(guān)(在Boolean邏輯部件子模板)將該開關(guān)標(biāo)注為“Enable”，可以用該開關(guān)來開始/停止數(shù)據(jù)采集。操作指導(dǎo)2)在前面板內(nèi)再放置一個趨勢圖(Graph子模板中的WaveformChart)，標(biāo)注為“溫度歷史趨勢”，該圖表將實