虛擬儀器技術
實驗指導書
一、實驗目的
1．了解labview的程式設計與執行環境。
2．掌握labview的基本操作方法，並編制簡單的程式。
3．掌握使用除錯工具除錯vi程式。
4．掌握vi子程式的建立和呼叫過程。
二、實驗裝置
安裝有labview 的計算機
三、實驗原理
現代科技技術的進步以計算機技術的進步為代表。不斷革新的計算機技術，從各個層面上影響著、引導著各行各業的技術更新。基於計算機技術的虛擬儀器系統技術正以不可逆轉的力量推動著測量與控制技術的革命。
虛擬儀器系統的概念不僅推進了以儀器為基礎的測控系統的改造，同時也影響了以資料採集為主的測控系統的傳統構造方法。過去獨立分散、互不相干的許多傳統儀器，在虛擬儀器系統的概念之下，正在逐漸靠攏、相互影響，並形成新的技術方法和技術規範。
虛擬儀器系統的概念是測控系統的抽象。不管是傳統的還是虛擬的儀器，它們的功能都是相同的：採集資料，對採集來的資料進行分析處理，然後顯示處理的結果。
它們之間的不同主要體現在靈活性方面。虛擬儀器由使用者自己定義，這意味著使用者可以自由地組合計算機平台、硬體、軟體、以及各種完成應用系統所需要的附件。而這種靈活性在由製造商定義、功能固定、獨立的傳統儀器上是達不到的。
常用的數字萬用表、示波器、訊號發生器、資料記錄儀，以及溫度和壓力監控器就是傳統儀器的代表。
基於計算機的虛擬儀器得益於pc技術的發展。由於直接將儀器模組插入到計算機中，我們就可以直接享用到台式或可攜式計算機上出眾的處理能力、顯示、資料儲存以及連線效能等方面的優勢，使測量以最有效的方式從使用傳統的儀器過渡到使用通用計算機。基於計算機的儀器不僅繼承了傳統儀器的標準測量能力，更增加了擴充套件儀器概念的靈活性，使我們能夠更加直接、更加有效地面對當今測量應用的挑戰。
更有意義的是，利用諸如labview、labwindows/cvi等應用開發環境，可以方便地使多台儀器的測量能力結合並同步工作，以建立功能強大儀器系統。更進一步，我們也可以開發自己的分析程式，實現那些有別於其他儀器或系統的功能。
pc機和台式工作站已經成為檢測系統的標準控制平台。基於虛擬儀器的應用軟體包、使用者介面庫、儀器驅動程式、檢測程式和分析庫正在被廣泛地應用並極大地減少了開發的時間。a/d轉換技術的發展，使得插卡式資料採集板成為基於pc機的儀器系統增長最快的選件。
影象技術的引入，更為現代檢測系統增添風采。今天，工業標準的計算機平台，揉合多種儀器與裝置，並充分利用儀器系統軟體工具，已經成為降低系統造價，完善系統功能，提高系統效能/**比的最重要的手段。
不管是建立檢測系統，還是建立工業自動化系統，充分利用最現代化的手段，運用最新技術是必不可少的。簡潔、實用、可靠、完備而且高效能/**比始終是我們的追求。軟體和硬體的結合、gpib與daq的搭配、傳統與現代的協調，使我們可以建立獨特且規範的系統。
虛擬儀器系統技術的基礎是計算機系統，核心是軟體技術。因此，美國國家儀器公司（ni）提出其著名的口號：the software is the instrument (軟體就是儀器)。
可以說，組建現代化測控系統的成敗很大程度上取決於軟體平台和工具以及相關硬體裝置的選擇。為了使「軟體就是儀器」這句口號成為現實，美國國家儀器公司在軟體體系結構的各個層次上，形成了完整的裝置驅動程式、系統開發平台、實用支援軟體、應用軟體包相互支撐的格局，使虛擬儀器系統的概念不再「虛擬」。其中，labview就是美國ni公司推出的一套著名的虛擬儀器開發軟體平台。
1、labview與虛擬儀器（vi）程式
labview(laboratory virtual instrument engineering workbench，實驗室虛擬儀器整合環境) 是乙個高效的圖形化程式設計環境，也是乙個功能強大而又靈活地儀器和分析軟體應用開發工具。它結合了簡單易用的圖形式開發環境與靈活強大的g程式語言，提供了乙個直覺式的環境，與測量緊密結合，能讓工程師與科學家們迅速開發出有關資料採集、測量控制、資料分析、儲存及顯示的解決方案。現今數以萬計的工程師、科學家以及技術人員正在使用labview來構建測量與自動化系統。
在nasa（美國國家航空和宇宙航行局），工程師們使用labview來對國際空間站使用的低成本乘員救生飛船（x-38工程）的原型機（一共四架）進行設計、製造和測試，並取得了很好的效果。v131, v132, v133和最後正式樣機v201在飛行測試時的各種狀態資料都是通過labview採集和處理的。使用labview不僅使該飛船的開發研製週期大大縮短，還極大地降低了系統開發費用。
像c或basic一樣，labview也是通用的程式設計系統，有乙個可完成任何程式設計任務的龐大的函式庫。labview的函式庫包括資料採集、gpib、串列埠控制、資料分析、資料顯示及資料儲存等。labview也有傳統的程式除錯工具，如設定斷點、以動畫方式顯示資料及其通過程式（子vi）的結果、單步執行等，便於程式的除錯。
1) labview的啟動
啟動labview 7 express後，首先出現圖1-1所示的對話方塊。
對話方塊各按鈕的作用如下：
【new】——建立乙個新的vi（virtual instrument）程式；
【open】——開啟乙個已有的vi程式（單擊右邊的小箭頭，彈出的下拉列表中包含程式示例和最近10此使用的vi程式）。
【configure】——設定ni的測量和控制工具，如daqmax的設定。
【help】——labview幫助。
圖1-1 labview 7 express啟動介面
選擇blank vi時，將出現乙個未命名的前面板視窗。前面板視窗是vi**的介面，也是組成vi的兩種labview視窗之一。另乙個視窗是框圖視窗，其中包含了以圖形方式（如圖示、連線等）表示的程式**。
2) 前面板視窗和框圖程式視窗
使用labview開發平台編制的程式稱為虛擬儀器程式，簡稱為vi。vi包括三個部分：程式前面板、框圖程式和圖示/聯結器。
圖1-2和圖1-3所示為乙個虛擬儀器的前面板和與其對應的框圖程式。
圖1-2 labview程式前面板
程式前面板用於設定輸入數值和觀察輸出量，用於模擬真實儀表的前面板，其大小、外觀、功能布局均可以由使用者根據自己的需要進行定製。在程式前面板上，輸入量被稱為控制（controls），輸出量被稱為顯示（indicators）。控制和顯示是以各
圖1-3 與labview程式前面板對應的框圖程式
種圖示形式出現在前面板上，如旋鈕、開關、按鈕、圖表等，這使這得前面板直觀易懂。
a) 前面板工具欄
前面板視窗和框圖程式視窗都有各自的工具欄，工具欄包括用來控制vi的命令按鈕和狀態指示器。圖1-4所示是前面板的工具欄。
圖1-4 前面板工具欄
下面介紹該工具欄中各按鈕的作用：
（run，執行）——單擊此按鈕可以執行vi程式。在這裡，我們要注意run按鈕的圖案變化 ，如果執行的vi程式為最上級程式，則該按鈕變為，當程式出錯，無法執行戲曲時，該按鈕變為，表示vi程式由於出錯而不能執行。如果想了解出錯原因，可以單擊該按鈕，系統將彈出乙個幫助視窗，列出所有錯誤。
（abort execution，終止執行）——當vi程式執行時，工具欄上出現，單擊它就會立即停止程式執行。注意：使用該按鈕來停止vi程式的執行，是強制性的停止，可能會錯過一些有用的資訊。
通常在設計程式時，可以通過設定按鈕來控制vi程式的執行，這就使得vi程式執行的是完整的、有序的過程。
（psuse/continue，暫停/繼續）——單擊該按鈕可使vi程式暫時停止執行，再單擊它，則vi程式繼續執行。
（run continuously，連續執行）——單擊該按鈕，此按鈕變為，vi程式連續的重複執行，再次單擊一下該按鈕可以停止程式的連續執行。
（text settings，字型設定）——單擊該按鈕將彈出乙個下拉列表，從中可以設定字型的格式，如字型型別、大小、形狀和顏色等。
——此三個按鈕，對選定的物件進行排列方式的設定。包括對齊、間距等設定。
（recorder，重疊方式）——當幾個物件重疊時，可以重新排列每個物件的疊放次序，如前移、後移等。
b) 框圖程式工具欄
框圖程式視窗的工具欄按鈕大多數與前面板工具欄相同，另外還增加了4個除錯按鈕。框圖程式的工具欄如圖1-5所示。
圖1-5 框圖程式工具欄
（highlight execution，高亮執行）——單擊此按鈕，此按鈕轉換為，vi程式以一種緩慢的節奏一步一步的執行，所執行到的節點都以高亮方式顯示，這樣使用者可以清楚的了解程式的執行過程，也可以方便的查詢錯誤。當再次單擊此按鈕，即可以停止高亮執行。
（start single stepping，單步執行）——單擊此按鈕，程式將以單步方式執行，如果節點為乙個子程式或結構，則進入子程式或結構內部執行單步執行方式。
（start single stepping，單步執行）——單步執行按鈕。與不同的是：以乙個節點為執行單位，即單擊一次此按鈕執行乙個節點。
如果節點為乙個子程式或結構，也作為乙個執行單位，一次執行完，然後轉到下乙個節點，而不會進入節點內部執行。閃爍的節點表示該節點等待執行。
（step out）——當在乙個節點（如子程式或結構）內部執行單步執行方式時，單擊此按鈕可以一次執行完該節點，並直接跳出該節點轉到下乙個節點。
3) 快捷選單
labview選單中使用最多的是快捷選單，幾乎所有用來建立虛擬儀器的物件都有可選擇的快捷選單。在物件上單擊滑鼠右鍵即可以訪問快捷選單。
4) 下拉式選單
labview視窗上部都的選單欄為下拉列表。下拉式選單包括最普通的選項如open、s**e、copy、paste以及labview的其他特殊選項。
2、labview的操作模板
labview具有多個圖形化的操作模板，用於建立和執行程式。這些操作模板可以隨意在螢幕上移動，並可以放置在螢幕的任意位置。操縱模板共有三類，為工具（tools）模板、控制（controls）模板和功能（functions）模板。
《虛擬儀器概論》實驗指導書
虛擬儀器概論 實驗指導書 機械工程學院測控技術與儀器系 楊大志郭天石 四川理工學院 2009年4月 前言虛擬儀器技術是集測試，計算機 訊號處理 應用電子等多種高新技術於一體的綜合應用技術 虛擬儀器建立在pc平台上，可共享計算機的軟硬體資源和共享計算機的規模經濟效益，它容易實現虛擬化和網路化平台，它本...
虛擬儀器實驗介紹
重要說明 1.進行虛擬儀器課程實驗需要 實驗箱 如下圖1，作用 訊號產生或控制電路 資料採集卡 如下圖2，作用 採集資料至電腦 電腦。2.硬體連線方式 db37電纜,排線連線線 xs1和xs2訊號與採集通道usb介面 實驗箱過橋板u18jd資料採集卡電腦 注意 實驗箱與過橋板訊號端的對應 圖1 實驗...
虛擬儀器實驗講義
物理學院電科07級用 物理科學與技術學院 電子資訊教研中心 2010 01 08 實驗1 基本使用方法與子程式 實驗目的 1.掌握labview軟體的基本使用方法 2.掌握lv的子程式建立和使用的基本方法 實驗要求 1.能夠建立簡單的lv程式和子程式，並編輯圖示，設定聯結器端子型別 2.能夠使用lv...