1、第一講 虛擬儀器及LabVIEW基礎,Graphical Programming,成績的標準,兩種獲得學分的方法： 1、出勤+作業(yè)+上機+期末測試 出勤缺勤次數不可以達到3次 作業(yè)應該自己做 上機(掌握基本操作） 期末測試 注：期末有兩周的課程設計,教學軟件及參考書,教學軟件采用英文版Labview 7.1 希望大家加強對科技英語的學習 參考書Labview 7.1編程與虛擬儀器設計 侯國屏編著，清華大學出版社,目 錄,1.1 虛擬儀器的基本概念 1.2 虛擬儀器的特點 1.3 虛擬儀器的組成 1.4 虛擬儀器和LabVIEW的發(fā)展 1.5 LabVIEW的特點 1.6 LabVIEW的安裝

2、1.7 LabVIEW的窗口和模板,1.1 虛擬儀器的基本概念,虛擬儀器(Virtual Instrument,簡稱VI) 是以計算機為基礎 ,配以相應測試功能的硬件作為信號輸入輸出的接口, 完成信號的采集、測量與調理,由用戶自己設計定義，具有虛擬的操作面板，測試功能由測試軟件來實現(xiàn)的一種計算機儀器系統(tǒng)。,儀器的發(fā)展歷史,第一代儀器：模擬儀器 第二代儀器：數字化儀器 第三代儀器：智能儀器 前三代屬于傳統(tǒng)儀器，如示波器、電壓表、頻率計、信號源等，是具有特定功能和儀器外觀的測試設備。,第四代儀器：虛擬儀器,虛擬儀器前面圖,虛擬儀器程序框圖,虛擬的含義,虛擬的儀器面板 傳統(tǒng)儀器面板上的器件都是實物，

3、而虛擬儀器面板控件是外形與實物相像的圖標，其操作對應著相應的軟件程序，使用鼠標式鍵盤操作虛擬面板的控件。 虛擬儀器的測控功能 傳統(tǒng)的儀器特別是早期的儀器，它的功能是通過硬件來實現(xiàn)的，而虛擬儀器是通過軟件編程來實現(xiàn)的,虛擬儀器起源,虛擬儀器是以計算機為核心的，是儀器系統(tǒng)與計算機軟件技術的緊密結合。這種結合有兩種方式：將計算機裝入儀器的智能儀器和將儀器裝入計算機的嵌入式儀器。虛擬儀器主要是指后一種方式， 是以通用的計算機硬件及操作系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)各種儀器功能。 美國國家儀器（National Instrument，簡稱NI）公司于20世紀80年代中期首先提出“軟件就是儀器”（The Softwar

4、e Is The Instrument）的虛擬儀器概念。,虛擬儀器的基本功能,信號調理與采集：硬件平臺實現(xiàn) 數據分析和處理：軟件實現(xiàn) 參數設置和結果表達：計算機人機對話功能實現(xiàn),傳統(tǒng)儀器,虛擬儀器,用軟件在屏幕上生成儀器面板，用軟件來進行信號處理分析，實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的功能。,1.2 虛擬儀器的特點,傳統(tǒng)儀器儀表：本身帶有輸入輸出能力，儀表上有按鈕、旋鈕、標度尺、圖形等功能。儀器內部包含有數模、模數轉換器、微處理器、存儲器、總線等，所有的電路都是固定的。儀器把信號輸入后，通過內部的處理，得出結果。 虛擬儀器：是以計算機為核心，充分利用計算機強大的顯示、處理、存儲能力來模擬物理儀表的處理過程。,虛擬

5、儀器構成,虛擬儀器被劃分為數據采集與控制、數據分析處理、結果表達三大功能模塊。,虛擬儀器構成,虛擬儀器由硬件平臺和應用軟件兩大部分構成。 其組成圖如下：,1.3 虛擬儀器的硬件系統(tǒng)組成,虛擬儀器構成形式,基于數據采集卡的虛擬儀器 基于GPIB方式的虛擬儀器 基于VXI總線方式的虛擬儀器 基于PXI總線方式的虛擬儀器 基于LXI總線方式的虛擬儀器,開放式的、多廠商標準的測試測量和自動化平臺 在以PC 機為基礎的虛擬儀器中，插入式數據采集卡DAQ (Data Acquisition)是虛擬儀器中最常用的接口形式之一。其功能是將現(xiàn)場數據采集到計算機，或將計算機數據輸出給受控對象。,基于數據采集卡的虛

6、擬儀器,測量模塊 用于模擬和數字輸入輸出，范圍從高分辨率DC至2.7 GHz RF信號。 工業(yè)模塊 運動控制、機器視覺以及模擬和數字I/O模塊，用于工業(yè)級PXI/CompactPCI應用。 PXI開關 靈活的高通道開關模塊，具有通用繼電器，多路復用器和矩陣開關特性 總線接口模塊 用于千兆以太網、串口、SCSI、CAN、 VXI、 DeviceNet、 FireWire、 CardBus及其它總線連接,General Purpose Interface Bus(簡寫為GPIB)是由IEEE協(xié)會規(guī)定的一種ANSI/IEEE 488總線標準. 是傳統(tǒng)測試儀器在數字接口方面的延伸和擴展,GPIB通用接

7、口總線,基于VXI總線方式的虛擬儀器,VXI總線（VMEbus Extension for Instrumentation）具有標準開放、結構緊湊、數據吞吐能力強、定時和同步準確、模塊可重復利用、眾多廠家支持等優(yōu)點得到廣泛應用。,基于PXI總線方式的虛擬儀器,PXI（ PCI eXtensions for Instrumentation）總線是NI公司在1997年9月1日推出的全新的開放性、模塊化儀器總線規(guī)范。它以CompactPCI為基礎，是PCI總線面向儀器領域的擴展。,MXI-3是NI公司新一代的多系統(tǒng)擴展接口(multisystem extension interface,MXI)產品

8、，是目前世界上最快的用于PC機控制PXI/CompactPCI模塊的串行連接。,基于LXI總線方式的虛擬儀器,2004年9月，VXI 科技公司和安捷倫公司共同推出一種適用于自動測試系統(tǒng)的新一代基于局域網（LAN）的模塊化測量儀器接口標準LXI（LAN-based eXtensions for Instrumentation），即LAN的儀器擴展。,通用總線接口,串行設備,數據采集,測試過程或對象,VXI,圖像采集,運動控制,PCI擴展版=PXI,Network,Acquisition Tools,Analysis ,LabVIEW的特點,內置了PCI、DAQ、GPIB、PXI、VXI、RS-2

9、32和 RS-485在內的各種儀器通信總線標準的所有功能函數,支持數據采集卡和GPIB、串口設備、VXI儀器、PLC、工業(yè)現(xiàn)場總線以及用戶特殊的硬件板卡； 強大的Internet功能,內置了便于應用TCP/IP、DDE、Active X 等軟件標準的庫函數。支持常用網絡協(xié)議,方便網絡、遠程測控儀器的開發(fā)。,1.6 LabVIEW系統(tǒng)安裝,運行安裝光盤中的setup程序，選擇必要的安裝選項一步步即可完成； 隨LabVIEW系統(tǒng)光盤，NI公司提供數張專門的儀器驅動光盤供用戶選擇.,LabVIEW 7.1系統(tǒng)目錄,LabVIEW啟動,雙擊快捷方式LabVIEW即可啟動LabVIEW,LabVIEW啟動,第一個啟 動界面： 選擇查看 幫助文檔、 升級提示,LabVIEW啟動,第二個 啟動界 面：,創(chuàng)建一個空白VI或從模板生成一個VI,打開一個最近操作過的VI或打開例程,1.7 LabVIEW的空VI窗口,空VI包括兩個無標題(Untitled)窗口 前面板開發(fā)窗口： 編輯和顯示前面板對象 框圖程序窗口(流