1、虛擬儀器設計和模擬，北航自動化學院宋孝，姚南，實驗日程，1，日程2，實驗使用的硬件和軟件3，實驗目的和內容4，設計任務和參考。上課，案例演示。資料審查，軟件學習，設計實驗方案3。前面板和軟件編程設計4 69周，6周9周周五下午2點到6點(4小時)，1，日程(16小時)，2，實驗中使用的硬件和軟件：1)PC: P4 2.4G，內存5120Gm，硬盤12 2)軟件：LabVIEW 8.0版或更高版本，3，實驗目的和內容，1。目的將實驗的基本要求與專業(yè)背景相結合，掌握LabVIEW圖形開發(fā)平臺的使用情況，學習虛擬儀器的設計理念和實現(xiàn)方法，解決科研生產(chǎn)中的實際問題。2.內容本實驗課的內容由兩部分組成。

2、第一部分是基本實驗(自行設計)。學習LabVIEW基本控件和通用功能，并根據(jù)LabVIEW設計虛擬實驗裝置。實現(xiàn)虛擬儀器的基本功能。第二部分需要學習LabVIEW的高級控件使用和復雜功能實現(xiàn)，培養(yǎng)綜合開發(fā)能力，自行設計虛擬實驗儀器，實現(xiàn)虛擬儀器的功能。(可以利用鍵盤、計算器或其他項目要求、各種軟件混合編程)、4、設計工作和參考、基本實驗(或自主設計)虛擬信號發(fā)生器設計(示波器)自行開發(fā)設計實驗：自主設計實驗方案、基于Labview的可利用硬件設計實施、專業(yè)特性和實際科學項目，Virtual Instrumention(虛擬儀器)是美國NI公司(1986年，PC、虛擬儀器、LabVIEW)提出的

3、基于電腦的儀器虛擬儀器，它通過向計算機中添加特定軟件和進行某些硬件配置，提供了計算機完成許多儀器的功能。虛擬裝置=實現(xiàn)商用PC虛擬裝置應用軟件虛擬裝置功能的硬件。將儀器安裝在電腦虛擬儀器上，以通用電腦硬件及操作系統(tǒng)為主，實現(xiàn)各種儀器功能。強大的操作環(huán)境，多功能性，強大的分析處理能力，靈活性，在教育科學研究中虛擬儀器的優(yōu)點，為了便于演示實驗現(xiàn)象，不需要攜帶笨重的儀器。只需隨身攜帶裝有程序的USB。便宜的費用(軟件)很少嗎？裝置的操作平臺是PC機，也與操作環(huán)境兼容(也可以是非WINDOWS系統(tǒng))。直觀設計的程序可以等同于常規(guī)裝置，您可以看到面向用戶的裝置面板?？梢暂p松擴展相應的修改過程以添加或修改

4、功能。LabVIEW簡介，LabVIEW是美國NI推出的虛擬儀器開發(fā)平臺，為虛擬儀器的設計和開發(fā)提供了極大的方便。LabVIEW與其他計算機語言產(chǎn)品的區(qū)別在于，它類似于c和BASIC開發(fā)環(huán)境，使用圖形剪輯語言創(chuàng)作程序。圖形編程語言，也稱為“G”語言。用牙齒語言編程時，基本上不寫節(jié)目代碼，而是寫流程圖，結果程序是方框圖的形式。LabVIEW編程也稱為“數(shù)據(jù)流編程”。尤其是熟悉儀器結構和硬件電路的硬件技術人員，編程就像設計電路圖一樣?？梢栽诤芏痰臅r間內學習和應用LabVIEW。、圖形開發(fā)平臺、LabVIEW圖形開發(fā)平臺、4.2 LabVIEW功能、1)多功能性：LabVIEW提供各種虛擬裝置和庫，

5、用戶可以根據(jù)工作要求定義和設計各種裝置。2)強大的處理和分析功能：充分發(fā)揮計算機的能力，具有強大的數(shù)據(jù)處理功能，能夠設計出強大的儀器。3)集成了與符合GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件和數(shù)據(jù)收集卡通信的所有功能。4)與其他軟件一樣，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux等多種版本。5)LabVIEW是圖形編程開發(fā)環(huán)境，易于學習，現(xiàn)在廣泛用于工業(yè)和實驗研究，是提高生產(chǎn)力的必備工具。優(yōu)點，收集-處理-表示和控制，1)Jeff K表示，將LabVIEW作為通用編程語言(GM)處理是渡邊杏的。2)不適用于創(chuàng)建大型軟件。入門容易高深難。4)版本更新快，版本間兼容性不

6、好。缺點、LabVIEW應用程序節(jié)目、簡單的虛擬儀器節(jié)目設計開發(fā)過程是基于LabVIEW開發(fā)平臺開發(fā)的程序稱為虛擬儀器節(jié)目(VI)。VI包括三個部分：節(jié)目前面板、盒子節(jié)目和圖標/連接器。a .節(jié)目前面板使用電腦顯示器屏幕上的庫和開發(fā)工具庫生成以前的版本。在后臺，使用圖形編程語言制作控制前面板的方框圖程序。程序的前面板上有一個類似于傳統(tǒng)裝置的界面，用于接收鼠標和鍵盤命令。每個VI可以由其他VI調用，類似于文本語言中的子節(jié)目嵌套(函數(shù))。這種嵌套層次不受任何限制。前面板前面板是圖形用戶界面，即VI中的虛擬裝置面板。牙齒接口有兩個茄子類(控制)開關、手柄、文本和數(shù)字，分別用于用戶輸入和顯示輸出。顯示

7、文本、數(shù)字、圖形。下圖是出現(xiàn)和顯示隨機信號的前面板，上面是將生成的一系列隨機數(shù)顯示為曲線的顯示對象。還有一個控制對象開關，用于啟動和停止操作。不僅可以通過繪制兩個控件來運行，節(jié)目面板上還有相應的流程圖。方塊圖提供VI圖形來源程式。在節(jié)目框中編程VI，以控制和操作前面板上定義的輸入和輸出功能。程序不在前面板上的控件連接終端和前面板上，但包含編程所需的內容，如函數(shù)、結構、連接等。下圖顯示了上圖前面板中的開關和隨機數(shù)顯示器連接終端，以及隨機數(shù)生成器的函數(shù)和程序的循環(huán)結構。隨機數(shù)生成器將通過連接生成的隨機信號發(fā)送到控件顯示。要使其繼續(xù)運行，請設置While Loop循環(huán)，以使用交換機控制牙齒循環(huán)的端點

8、。將VI與標準裝置進行比較：前面板上的是裝置面板上的，節(jié)目箱內的是裝置箱內的。您可以使用VI模擬標準設備。屏幕上不僅顯示逼真的標準儀器面板，而且具有與標準儀器類似的功能。圖標/連接器VI具有層次和結構特征。VI可以用作子節(jié)目(此處稱為子VI)，由其他VI調用。圖標和連接器在此用作圖形參數(shù)。VI組件：所有LabVIEW應用程序，包括前面板、塊圖表和圖標/連接器(icon/connector)，即虛擬裝置(VI) 1。前面板節(jié)目前面板用于設置輸入值和觀察輸出量，用于模擬實際裝置的前面板。在節(jié)目前面板上，輸入量稱為控制，輸出量稱為顯示?？丶惋@示器顯示在前面板上，帶有手柄、開關、按鈕、圖表、圖形等各

9、種圖標，使您可以直觀地了解前面板上的內容。前面板上的控件和說明統(tǒng)稱為前面板對象或控件。塊圖表框圖由通信端口、節(jié)點、邊界和連接組成。其中，通信端口：用于節(jié)目前面板控制和顯示的傳輸數(shù)據(jù)節(jié)點：用于實現(xiàn)函數(shù)和功能調用。邊界：用于實現(xiàn)結構化節(jié)目控制命令。連接：表示節(jié)目運行過程中的數(shù)據(jù)流，并在框中定義數(shù)據(jù)流的方向。3.圖標/連接器、實驗前面板設計、長方體節(jié)目、練習。虛擬溫度計設計溫度計節(jié)目前面板圖、前面板、溫度計節(jié)目盒圖、圖標/連接器是子VI由其他VI調用的接口。圖標是從其他節(jié)目框調用子VI的節(jié)點表示。連接器表示節(jié)點數(shù)據(jù)的輸入/輸出端口，如函數(shù)參數(shù)。因此，必須指定連接器端口與前面板上的控件和標記相對應。下

10、圖是溫度計程序的圖標/連接器。連接器通常被抑制且不可見。例如，將以前創(chuàng)建的溫度計程序作為子程序用于當前新建的程序，當前程序的前面板如下圖所示。以前的溫度計子程序用于收集數(shù)據(jù)，現(xiàn)在的程序用于顯示溫度曲線。在前面板上設置測量次數(shù)和每個測量間隔的延遲。節(jié)目方框圖牙齒節(jié)目的方框內，將溫度計子節(jié)目放在FOR循環(huán)上，每個循環(huán)過程收集一次測量結果，循環(huán)執(zhí)行設置次數(shù)后，節(jié)目將收集的數(shù)據(jù)顯示在前面板的圖表上。(阿爾伯特愛因斯坦、美國電視電視劇(Northern Exposure)、創(chuàng)作和調用子程序的牙齒方法，使生成的節(jié)目結構模塊化，便于調試、理解和維護。)。基本實驗：虛擬信號發(fā)生器設計(見，可以自行設計)，1實

11、驗目的牙齒實驗屬于虛擬儀器模擬的基本實驗。查看相關材料，通過學習LabVIEW軟件熟悉編程過程、思考和方法。獨立設計虛擬信號發(fā)生器的前面板和軟件編程，進行節(jié)目調試，研究實驗現(xiàn)象，解決實驗中的問題，根據(jù)信號發(fā)生器的工作原理實現(xiàn)基本功能。2實驗原理說明了使用LabVIEW的計算控件、基本波形發(fā)生器、任意波形發(fā)生器和波形控件等設計虛擬信號發(fā)生器?？梢詫崿F(xiàn)實際信號發(fā)生器的主要功能。要求：運行時使用界面簡單，易于操作。3，實驗要求1)實施功能：必須具有正弦波、方波、三角波、鋸齒波、噪聲和隨機波形發(fā)生、隨機切換生成信號類型。2)實現(xiàn)指標：(1)任意波類型均可實現(xiàn)正式輸入。(2)頻率、振幅、相位、偏移可調；

12、(3)方波占空比可控制；(4)噪波可以隨機添加，波形和數(shù)字同時顯示，輸出頻譜特性也顯示。(5)所有調制均可進行微曹征和粗糙調整。1)打開LabVIEW并創(chuàng)建新的VI程序。2)首先，根據(jù)情景設計的內容制作前面板圖，分別制作標簽，分別調用顯示器和輸入組件，設計波形顯示界面，設計控件停止、可曹征手柄和輸入控件位置，使界面簡單、易于操作，并添加必要的說明美化操作界面。3)設計背板，編寫信號發(fā)生器程序。首先設計整個while循環(huán)，然后設置基本信號生成器、所有信號函數(shù)發(fā)生器和噪聲發(fā)生器的基本參數(shù)、采樣頻率、大小、偏移、相位等參數(shù)，并配置可曹征手柄。4)連接兩個信號發(fā)生器和波形顯示器連接，任意波形發(fā)生器和噪

13、聲信號。5)調試器。通過調試，確認信號發(fā)生器的功能是否實現(xiàn)，各指標是否滿足設計要求。4 .實驗階段，5。硬件和軟件設計(參見框)，1)信號生成器前面板，2)信號生成器節(jié)目后面板框，1)信號生成器滿足雙通道輸出信號要求。基本信號和隨機輸入波形信號都可以輸出。2)可以輸出正弦波、方波、三角波、鋸齒波的基本信號發(fā)生通道?？梢噪S時切換，通過控件調節(jié)改變信號的大小、頻率、偏移等。3)隨機波形發(fā)生信道可以根據(jù)隨機輸入的函數(shù)輸出信號調節(jié)粗糙的曹征、精密調節(jié)，從而改變信號的大小、頻率、偏移等。此外，在輸入隨機波形時，可以添加均勻的白噪聲以調整噪聲的大小。4)信號顯示。標尺可以測量輸出信號的大小和相位。5)各頻

14、道徐璐不干涉。信號間切換順暢，輸出信號穩(wěn)定，可控制。6 .實驗結果和分析，自行開發(fā)設計實驗的例子：虛擬鍵盤控制面板設計模擬(見，可以設計其他儀器)，1實驗目的是根據(jù)實驗主題學習使用集群結構，了解虛擬儀器前面板的總體布局設計。學習利用LabVIEW的高級控件和實施復雜的功能。設計鍵盤控制面板并實現(xiàn)功能。學習外部節(jié)目界面和LabVIEW及其他軟件混合編程。2實驗原理說明原理塊圖表：鍵盤控制面板設計，節(jié)目生成虛擬鍵盤輸入功能，按大寫鎖定按鈕寫入切換大小，使用節(jié)目鼠標，顯示輸入。、鍵盤控制面板前面板設計、鍵盤控制面板塊圖表、編程主要提示：利用鍵盤控件創(chuàng)建群集、牙齒實驗的鍵盤52個布爾控件群集配置界面結構，群集在LabVIEW中是相對獨特的概念，實際上與c相對應，您可以通過在群集中自由拖動GUI小部件的位置對其進行更改。如果群集中的元素類型相同，群集可以徐璐轉換成數(shù)組，因此，如果控件數(shù)量很多，并且是單一的，則可以使用群集對接口進行排版。使用數(shù)組編程，程序簡潔美麗。鍵盤控件設計集群應包括統(tǒng)一的布爾控件，評價方法：1獨立完成，接受演示實驗結果2提交實驗報告(根據(jù)