虚拟仪器技术毕业论文(编辑修改稿)

虚拟仪器技术毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

技术结合，从而开拓了更多的功能，具有很大的灵活性，由于虚拟仪器的设备利 用率高、维修费用低、能够获得较高的经济效益。 用户购买了这种虚拟仪器，就不必再担心仪器会永远保持出厂时既定的功能模式，用户可以根据实际生产环境变化的需要，通过对软件的不同应用，拓展 VI 功能，以便适应实际生产的需要。 虚拟仪器的另外一个突出的优点是能够和网络技术结合，能够通过网络借助 OLE (Object Linkingand Embedding)， DDE (Dynamic Data Exchange)技术与企业内部网 Intra 联接，与外界进行数据通信，将虚拟仪器实时测量的数据输送到 Intra 或 Inter。 美国国家仪器公司 NI(National Instruments)提出的虚拟测量仪器 (VI)概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了“软件即是仪器”的先河。 3． 2 虚拟仪器的演变和发展 电子测量仪器经历了由模拟仪器、带通用接口总线 (GPIB)接口的智能仪器到全部可编程虚拟仪器的发展历程，其中每次飞跃都是以计算机技术的进步为动力。 由于计算机技术特别是计算机总线标准的发展直接导致了虚拟仪器在 PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)和 VXI(VME bus eXtensions for Instrumentation)两大领域中得到了快速发展，它们成为未来仪器行业的两大主流产品。 大致说来，虚拟仪器发展至今，可以分为三个阶段，而这三个阶段又可以说是同步进行的。 第一阶段利用计算机增强传统仪器的功能。 由于 GPIB 总线标准的确立，计算机和外界通信成为可能，只需要把传统仪器通过 GPIB 和 RS232 同计算机连接起来，用户就可以用计算机控制仪器。 随着计算机系统性能价格比的不断上升，用计算机控制测控 仪器成为一种趋势。 这一阶段虚拟仪器的发展几乎是直线前进。 第二阶段开放式的仪器构成。 仪器硬件上出现了两大技术进步：一是插入式计算 虚拟仪器技术 毕业 论文 机数据处理卡 (plugin PCDAQ)；二是 VXI 仪器总线标准的确立。 这些新技术使仪器的构成得以开放，消除了第一阶段内在的由用户定义和供应商定义仪器功能的区别。 第三阶段虚拟仪器框架得到了广泛认同和采用。 软件领域面向对象技术把任何用户构建虚拟仪器需要知道的东西封装起来。 许多行业标准在硬件和软件领域得以产生，几个虚拟仪器平台己经得到认可并逐渐成为虚拟仪器行业的标准工具。 发展到这一阶段，人们也认识到了虚拟仪器软件框架才是数据采集和仪器控制系统实现自动化的关键。 3． 3 虚拟仪器软件 LabVIEW 介绍 LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验 室虚拟仪器工程平台 )是美国 NI 公司 (National Instrument Company)推出的一种基于 G 语言(Graphics Language，图形化编程语言 )的虚拟仪器软件开发工具。 虚拟仪器 VI(Virtual Instruments)是 LabVIEW 首先提出的创新概念。 最初LabVIEW 提出了虚拟仪器概念实际上就是一种程序设计思想，这种思想可以简单表述为 :一个 VI 可以由前面板、数据流框图和图表连接端口组成，前面板相当于真实物理仪器的操作面板，而数据流框图就相当于仪器的电路结构。 随着现代测试与仪器技术的发展，目前虚拟仪器概念已经发展成为一种创新的仪器设计思想，成为了设计复杂测试系统和测试仪器的主要方法和手段。 虽然 LabVIEW 本身是一个功能完整的软件开发环境，但它同时也是一种功能强大的编程语言。 由于 LabVIEW 采用了基于流程图的图形化编程方式，与其 它编程语言不同， G 语言即定义了数据类型、结构类型、语法规则等编程语言基本要素，也提供了包括断点设置，单步调试和数据探针在内的程序调试工具，在功能完成性和应用灵活性上不逊于任何高级语言。 对测试工程而言 LabVIEW 最大的优势表现在两方面 :一方面是编程简单，易于理解，尤其是对熟悉仪器结构和硬件电路的工程技术人员，编程就像设计电路图一样，上手快、效率高；另一方面 LabVIEW 针对数据采集、仪器控制、信号分析和数据处理等任务，设计提供了丰富完善的功能图标，用户只需直接调用，就可免去自己编写程序的繁琐，而且 LabVIEW 作为开放的工业标准，提供了各种接口总线和常用仪器的驱动程序，是一个通用的软件开发平台。 虚拟仪器概念是 LabVIEW 的精髓，也是 G 语言区别于其它高级语言最显著的特征。 可以说，正是由于 LabVIEW 的成功，才使得虚拟仪器的概念得以为学术界和工程界 虚拟仪器技术 毕业 论文 广泛接受。 反过来也正是因为虚拟仪器概念的延伸与扩展，使得 LabVIEW 的应用更加广泛。 3． 4 虚拟仪器软件 LabVIEW 的特点 LabVIEW 软件的特点如下： （ 1） 具有图形化的编程方式，设计者无需编写任何文本格式的代码，是真正的工程师语言。 （ 2） 提供丰富的 数据采集、分析及存储的库函数。 （ 3） 提供传统的程序调试手段，如设置断点、单步运行，同时提供独具特色的执行工具，使程序动画式运行，利于设计者观察程序运行的细节，使程序的调试和开发更为便捷。 （ 4） 32 位的编译器生成 32 位的编译程序，保证用户数据采集、测试和测量方案的高速执行。 （ 5） 囊括了 PCI、 GPIB、 PXI、 VXI、 RS 一 232／ 48 USB 等各种仪器通信总线标准的所有功能函数，使不懂得总线标准的开发者也能够驱动不同总线标准接口设备与仪器。 （ 6） 提供大量与外部代码或软件进行链接的机制，诸如 DLL(动态链接库 )、 DDE(共享库 )、 ActiveX 等。 （ 7） 具有强大的 Inter 功能，支持常用的网络协议，方便网络、远程测控仪器的开发。 所有的 LabVIEW 程序分为两部分：前面板（ Front Panel）和程序流程图（ Block Diagram）。 前面板是 VI 的图形用户接口， 它集成了用户输入和输出功能，为更逼真地模拟传统仪器的工作方式， LabVIEW 提供了各种各样的控件，如各种旋钮、开关、按钮、波形图、波形图表等控制与显示模块，并可根据用户实际需要定制控件，用户可以根据自己的需要在前面板 上放置按钮等控制模块和显示模块。 而程序流程图包含了虚拟仪器的图形化源代码，在程序流程图中对虚拟仪器进行编程，以控制和操纵定义在前面板上输入和输出功能。 流程图包括内置于 LabVIEW 库中的函数（ Function）和结构（ Structures），还包括仪器面板上的控制对象、显示对相对应的连线端子（ Terminals） ， LabVIEW 构成的虚拟仪器是数据流驱动的，流程图中的诸元素如结构、功能模块等构成节点，这些节点由数据线相连接，这些线定义了程序中数 虚拟仪器技术 毕业 论文 据的流向，这些线在程序中按照数据类型的不同显示出不同的颜色 和类型，使得用户能对程序中传送的数据种类一目了然。 一旦某个节点的所有输入均为有效，该节点即可运行，运行结束后，将结果送入数据流路径的下一个节点。 4 数据采集卡 数据采集卡是虚拟仪器最常用的接口形式 ， 具有灵活、成本低的特点 ， 它的功能是将现场数据采集到计算机 ， 或将计算机数据输 出给受控对象 用数据采集卡配 以计算机平台和虚拟仪器软件 ， 便可构造各种检测和控制仪器 ,如存储数字万用表、信号发生器、示波器、动态信号分析仪等等。 在测试中，经常需要同时对多个信号进行数据采集，这可以由多通道数据采集卡来实现。 多通道数据 采集卡通常有两种方式：(1)共用模数 (A／ D)转换器的模拟多路转换 (AMUX)； (2)各通道独立采用模数 (A／ D)转换器的数字多路转换 (DMUX)。 两种方式各有其优缺点：模拟多通道转换共用 A／D 优点是通道成本低，结构简单，但各通道问有时间差，采样频率低一些；各通道单独 A／ D，数字多路转换采样频率高，各通道可同时采集和转换，没有时间差，但成本较高。 数据采集卡的任务是把模拟信号转换成数字信号，形成计算机能够处理的数据。 数据采集卡与计算机的接口方式直接影响着数据传输的速度，目前， PC 机与数据采集部分的连接除利用 PC 机内各种总线的插卡外，多采用并口及串口方式，但是，串口方式速度太慢，并口方式虽然速度较快，但不足之处是在中断方式时，优先级较低，将影响系统的实时显示和在线采集和分析功能，且采集卡和打印机不能同时使用 7；此外，采用上述连接方式时，需要打开机箱进行采集卡的拆装，如果想在不同机子上使用同一个采集卡极不方便，或者 像 笔记本电脑就根本不支持这些连接方式。 而最近几年迅速发展起来的 USB 接口方式克服了串、并口采集方式的上述缺点，并且现在的计算机已经将 USB 作为标准配置，且大部分计算机有不止一个 USB 接口，这几个USB 接 口 可以同时使用但不会相互干扰。 本课题采用的 数据采集卡为 DSO2090，其特点为： 流线型设计 ， 体积小巧 ， 接口 ， 免电源 ， 与台式示波器类似界面 ， 易于上手。 更适合于笔记本电脑 ， 生产线维修调整 ， 便于出差使用。 尺寸：190(L)x100(W)x35(H) ， 便于携带。 高刷新率 ， 高采样率 ， 100MS/s 实时采样。 软 虚拟仪器技术 毕业 论文 件支持 ： Windows98， Windows Me， Windows NT， Windows 2020， Windows XP， VISTA，20余种自动测量功能 ， PASS/FAIL Check 功 能 ， 适于工程应用 .波形平均 ,余辉 ,亮度调节 ， 反向 ， 加 ， 减 ， 乘 ， 除 ， XY 显示波形数据可以按时间和电压输出到 EXCEL，BMP， JPG。 FFT 频谱分析 ,一台电脑可同时连多台示波器 ， 轻松扩展通道数。 二次开发库提供 ， LabVIEW\VB\VC\Delphi\C++Builder 开发示例提供。 DSO2090 数据采集器的技术。