虚拟仪器在电子类实验教学中的应用.doc

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1、2012年度本科生毕业论文（设计）虚拟仪器在电子类实验教学中的应用学 院： 电子信息工程学院 专 业： 电子信息科学与技术 年 级： 2009级 学生姓名： 徐 文进 学 号： 09 21 40 52 导师及职称： 郑泽龙（高级实验师） 2013年 1 月2012Annual Graduation Thesis (Project) of the College Undergraduate Simple numerical control dc voltage stabilizer designDepartment: College of Electronics and Information

2、EngineeringMajor: Virtual instruments in electronic experiment teaching in applicationGrade: 2009Students Name: Xu WenjinStudent No.: 092104052Tutor: Zheng Zelong（Senior experimentalist）January , 2013毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对

3、本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解琼州学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名：日期： 日期： 徐文进毕业论文（设计）答辩委员会(答辩小组)成员名单姓名职称单位备注孙志雄副教授电子信息工程学院组长 刘冬讲师电子信息工程

4、学院组员钟鹏飞实验员电子信息工程学院组员（兼秘书）杨伟实验师电子信息工程学院组员琼州学院本科毕业论文（设计）摘要进入二十一世纪，随着现代信息技术持续的进步，教学方法不断的改革，使得实践环节成为学生深刻理解理论知识的一个必不可少的环节，实验成为教学环节中不可缺少的重要组成部分，成为提高学生创造性和实践能力和学习兴趣的一个最为有效的方法。目前，我国部分高校电子类课程存在着实验设备陈旧、教学方式呆板等问题。如果对教学硬件进行更新，就不得不投入大量资金，且维护较困难。传统仪器的缺陷和不足日益凸显。为了改善实验条件、改革试验教学方法，本文把虚拟仪器引入实验教学，创建虚拟实验平台，用一台计算机取代多台传统

5、仪器，添加少量辅助硬件即可完成过去需多台仪器才可完成的教学实验工作。本文着重于虚拟仪器在电子类实验教学中的应用这一角度，叙述了基于虚拟仪器的教学实验平台的设计思想、总体结构，并结合现有的条件，利用LabVIEW软件开发出了几个电子类教学实验应用实例，通过实验增加了学生做实验的兴趣，同时也提高了教学质量。关键词：虚拟仪器：教学实验：信号：LabViewAbstractEntering the 21st century, with the development of modern information technology, continuous improvement, the teachi

6、ng method reform continuously, which makes the students practice become a deep understanding of the theoretical knowledge a necessary link, the experiment teaching become the indispensable important constituent part, be creative and practical ability to improve students interest in learning and one

7、of the most effective methodAt present, our country some universities electronic courses there are laboratory equipment is old, teaching methods, such as mechanical problems. If the teaching hardware updates, you have to invest a lot of money, and it is difficult to maintain. The defects of traditio

8、nal instruments and the insufficiency is highlighted. In order to improve the experiment condition, reform test teaching method, this paper introduced the virtual instrument experiment teaching, create virtual experimental platform, use a computer to replace many sets of traditional instruments, add

9、 a few auxiliary hardware can complete the past must be instrument to finish teaching experimental work.This paper focuses on the virtual instrument in the electronic experiment teaching in application of this point of view, the narrative based on virtual instrument teaching experiment platform desi

10、gn, general structure, and combining with the existing conditions, using LabVIEW software developed several electronic teaching experimental applications, through the experiment increase the students do the experiment interest, but also improve the quality of teaching.Keywords: virtual instrument: t

11、eaching experiment: signal: LabView目录第一章 绪论1.1 课题背景1.1.1 目前高校实验教学存在的问题1.1.2 国内外虚拟仪器在实验教学中的应用现状1.2 研究意义1.3 研究内容 第二章 虚拟仪器概述2.1 虚拟仪器 2.1.1 虚拟仪器的概念 2.1.2 虚拟仪器与传统仪器的不同 2.1.3 虚拟仪器的组成 2.1.3.1 虚拟仪器的硬件平台 2.1.3.2 虚拟仪器的软件系统 2.1.4 虚拟仪器的分类 2.1.5 虚拟仪器的功能及特点 2.1.5.1 虚拟仪器的功能 2.1.5.2 虚拟仪器的特点2.2 虚拟仪器开发工具简介 2.2.1 虚拟仪器

12、开发工具 2.2.2 labview的主要功能2.3 开发环境及设计的一般过程 2.3.1 labview开发设计过程 2.3.2 使用NI Multisim完善实验第三章 高校电工电子虚拟实验室的设计与实验3.1 数字电子技术虚拟实验室的设计与实现3.1.1 完成基础实验题目的虚拟仪器的设计3.1.2 完成综合实验题目虚拟仪器的设计3.2 模拟电子技术和电工技术实验虚拟实验室设计与实现2.4.1示波器2.4.2频率计2.4.3信号发生器2.4.4万用表第三章虚拟仪器实验教学系统应用实例3.1声音信号采集系统3.2波形测量与分析第四章总结与展望4.1 总结4.2展望参考文献致谢第一章 绪论1.

13、1 课题背景在大学学习教学中，尤其是理工教学中，实验占据着举足轻重的位置，而且是教学活动中一个十分重要的环节，很多课程都是以实验为基础的。大学课程繁多，理论知识丰富，实验可以在很大程度上加深学生对所学理论知识的理解，增强学生的学习兴趣，锻炼学生的动手能力，以及在实验过程中发现问题，分析问题，解决问题的能力。如今，我们国家正处在教育制度改革的关键时期，在大力倡导素质教育的今天，高校教学中办好实验对于培养学生的综合素质和实践技能是非常重要的。一所大学的实验条件也在很大程度上反映了该校的办学水平和科研水平。但是近年来，各高校在实验教学方面还有很大的提高空间，尤其是虚拟仪器在电子信息类实验教学方面。大

14、学课程中的一些抽象复杂的实验，如果只是简单的做一次或者几次，学生不一定能完全理解掌握，所以有时候要从不同的角度，反复实验，反复思考，增加印象，加深理解。1.1.1目前高校实验教学存在的问题传统的实验教学，大多采用实物仪器，其设备为往往那个网比较陈旧，不能及时更新，从而跟不上教育的飞速发展。目前高等工科院校仍然沿用着传统的实验教学方法，其缺点主要表现在以下几个方面：1.实验内容和实验设备依附与理论课程进行划分，各实验室和实验内容没有形成一个有机的整体，缺乏系统的观念。2.实验设备重复建设，沉积较多。3.实验设备层次不齐，大部分设备落后于课程建设的需要。4.实验的内容侧重于理论的验证和模仿训练，每

15、个学生的实验内容千篇一律，将学生的思维限定在一个狭窄的的范围内，缺乏对学生创新意识的培养和综合能力的提高。5.滞后的实验设备和四班的实验模式难以调动学生的主动性和创造性，实验教学处于应试阶段。这些在很大程度上制约了实验教学的发展和人才培养质量的提高。究其原因，不能不说，在科技飞速发展的今天，以教育有限的投入还无法满足实验设备价格昂贵更新速度快的要求，这才是最根本的原因。这就要求从事实验教学研究的工作者，开发能够满足现代实验教学要求，物美价廉的实验教学仪器，以提高实验教学水平，培养高素质的适应时代要求的合格人才。本文正是在这样的背景下，以虚拟仪器在电子类实验教学中的应用为课题进行相关的探讨。1.

16、1.2 国内外虚拟仪器在实验教学中的应用现状1.国内应用现状目前，在我国已有一些高校引入输入信号减小和输出信号功率放大的功能实验箱。实验箱是为在虚拟仪器环境下开发若干有典型意义基础实验和若干综合性提高实验而专门设计制作的，提供有足够量的多种电路元器件，指零仪表和集成电路芯片等。另外，国内许多大学在研究EVlab系统的过程中，采用了QTVR和VRML相结合的做法，通过结合VRML较强的用户交互功能和QTVR实景建模的功能，可以构建真实感很强的，具有良好交互性的虚拟实验室。2.国外应用现状美国的John.Waller和Natalie Foster用屏幕拷贝监视器显示的方法设计一个虚拟的气象色谱质谱

17、仪。学生可以在Web上使用这个虚拟仪器，从而可以较快的掌握这种复杂仪器的使用方法，而真实的仪器则能被用来进行更有价值的实验和获取数据。澳大利亚RMIT大学清楚地了解到学生面临的困难。这个虚拟实验使用了多种人机交互手段，为学生提供了一个易于使用的实验学习环境。纵观国内外，虚拟仪器在电子类实验教学中的应用目前还不是很深入很广泛，希望本文能以前人之凿，修己之石，引后人之玉。1.2 研究意义传统仪器下的高校实验教学，已经严重落后于信息时代和工程实际的需要。其根本原因在于实验教学内时性好，具有良好的人机界面，虚拟仪器正可以实现这些要求。与传统仪器相比，虚拟仪器具有以下优点：1.在通用硬件平台确定后，由软

18、件取代传统仪器中的硬件来完成仪器的功能；2.仪器的功能是用户根据需要由软件来定义的，而不是事先由生产厂家定义好的；3.仪器性能的改进和功能的扩展只需进行相关软件的更新，而不需要购买新的仪器；4.研制周期较传统仪器大为缩短，且成本低廉；5.虚拟仪器具有开放性和灵活性，可与计算机同步发展，与网络及其他周边设备互联。通过虚拟实验室，可以随时将电子技术实验搬到课堂上进行演示，理论联系实践，实现“实验室弦走进课堂，“仪器力搬上讲台，现场操作仪器，动态显示测试原理，强化了教学效果。在课下，还可以使每个学生立刻进入“虚拟实验室”“实地”纾反复操作仪器，教师也不必担心。仪器一会被损坏。这样可以大大提高学生们在

19、实际操作中的动手能力，提高实验教学的效果。电子技术虚拟实验室能够复现实验内容，对实现过程的细节放大，加深实验的感受，为实验者提供大量的实验机会，并且通过计算机的广博，对电子技术的各方面都能系统便捷地学习，这是普通的实验台根本无法比拟的。同时，发展虚拟实验室，能够节约大量资金和物力，减少器件的损坏，并且能够不断更新，利用现有的丰富的计算机资源，进行学习、设计和仿真。电子技术实验是各类专业非常重要的基础课程，因此其虚拟实验室的建立有很重要的意义。1.3 研究内容 本文共分为四个部分，第一部分介绍课题的研究背景，纵观了该课题在国内外的研究现状，并指出了研究的意义。第二部分介绍了本课题的研究对象虚拟仪

20、器，阐述了它的定义，组成，分类，性能和特点以及虚拟仪器的开发工具，开发环境和在电子信息类实验教学中的具体应用。第三部分从声音信号采集系统和波形测量与分析两个方面介绍虚拟仪器在实验教学系统中的应用实例。第四部分是结论部分，对整个设计进行总结并对未来做了展望。第二章 虚拟仪器概述2.1 虚拟仪器2.1.1 虚拟仪器概述仪器技术发展至今，经历了模拟仪器，数字化仪器，智能仪器以及单台仪器，层叠式仪器系统阶段，从20世纪80年代进入虚拟仪器系统时代。20年来，无论是初学乍用的新手还是经验丰富的程序开发人员，虚拟仪器（Virtual Instrument）在各种不同的工程应用和行业的测量及控制的用户中广受

21、欢迎电子技术的飞速发展及助于PC机强大的图形环境和在线帮助功能，建立图形化的“虚拟的”仪器面板，完成对仪器的控制，数据分析与显示。这种与PC机结合构成的，包含实际仪器使用与操作信息软件的仪器，称为“虚拟仪器”。1986年，美国NI公司功能强大的应用软件，低成本的硬件，它们在一起共同完成传统仪器的功能。VXI体积将会更小，甚至可以移植到被测试的设备或者电路中去，并且具有自我诊断，自我校准和自我感知的能力。1986年10月，美国NI公司推出了图形化虚拟仪器专用开发平台LabVIEW,它采用了独特的图形化编程方式，编程过程简单方便，是目前最受欢迎的虚拟仪器主流开发平台。在软件上，为了兼顾其它高级语言

22、开发者的习惯，NI还推出了LabWindowsCVI.ComPonentworks等交互式开发平台。所谓虚拟仪器测试功能。虚拟仪器是基于计算机的及操作系统为依托，实现各种仪器功能 。虚拟仪器主要是指这种方式。下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。“虚拟”二字主要包含两方面的含义：第一，虚拟仪器的面板是虚拟的：虚拟仪器面板上的各种“控件”与传统仪器面板上的各种“器件”所完成的功能是相同的。如由各种开关，按键，显示器等实验仪器电源的通，断；被测信号“输入通道”，“放大倍数”等参数设置；测量结果的“数值显示”，“波形显示”等。第二，虚拟仪器测量功能是由软件编程来实现的：在以PC机为核心组成的硬件实现了

23、测试技术与计算机技术深层次的结合。2.1.2 虚拟仪器与传统仪器的不同虚拟仪器由用户定义，而传统仪器则功能固定且由厂商定义。每一个虚拟仪器系统都由两部分组成软件和硬件。对于当前的测量任务，虚拟仪器系统的价格与具有相似功能的传统仪器相差无几，甚至比它少很多倍。而且，由于虚拟仪器在测量任务需要改变时具有更大的灵活性，因而随着时间的流逝，节省的成本也不断累计。不使用厂商定义的、预封装好的软件和硬件，工程师和科学家获得了最大的用户定义的灵活性。传统仪器把所有软件和测量电路封装在一起利用仪器前面板为用户提供一组有限的功能。而虚拟仪器系统提供的则是完成测量或控制任务所需的所有软件和硬件设备，功能完全由用户

24、自定义。此外，利用虚拟仪器计数，工程师和科学家们还可以使用高效且功能强大的软件来自定义采集、分析、存储、共享和显示功能。这里有一些体现虚拟仪器灵活性的例子：(1) 一个应用，不同的设备 在这个例子中， 一位工程师正在实验室的台式计算机PCI总线上使用NI LabVIEW和M系列DAQ设备开发一个应用程序，以创建一个直流（DC）电压和温度测量应用。在完成了系统构建之后，他需要在一个生产层PXI系统上配置应用程序以完成新产品的测试。或者，他可能需要应用程序具有便携性，所以他选择了NI USB DAQ产品来完成任务。在这个例子中，无论是何种选择，在这三种情况下，他都可以仅在同一个程序中使用虚拟仪器而

25、无需改变代码。 (2) 许多应用程序，一个设备假设有另外一个工程师，刚刚完成了一个利用最新的M系列DAQ设备和积分编码器测量电机位置的项目。他的下一个项目是监视和记录这个电机的功率。即使任务完全不同他也可以重用同样的M系列DAQ 设备。他所需要做的就是使用虚拟仪器软件开发出新的应用程序。此外，如果需要的话，项目既可以与一个单一的应用程序结合也可以运行在一个单一的M系列DAQ设备。2.1.3 虚拟仪器的组成 虚拟仪器一般由通用仪器硬件平台（简称硬件平台）和应用软件两大部分组成。2.1.3.1 虚拟仪器的硬件平台构成虚拟仪器的硬件平台有两大部分：1.计算机：一般为一台PC机或者工作站，它是硬件平台

26、的核心。虚拟仪器使用的个人计算机中，微处理器和总线成为最重要的因素。其中，微处理器和其它控制系统中，总线技术的发展和采集结合在一起。2.接口设备：主要完成被测信号的采集，放大，模数转换及数模转换和信号输出控制等。可根据不同的总线情况采用不同的接口硬件设备，如数据采集卡（DAQ），GPIB总线仪器，VXI总线仪器模块，串口仪器等，虚拟仪器构成方式有五种类型a.PCDAQ系统：以数据采集板，信号调理电路和计算机为仪器硬件平台组成的插卡式虚拟仪器系统。采用计算机本身的总线PCI或ISA，故将数据采集卡版（DAQ）插入计算机空槽中即可。PCDAQPCI插片式虚拟屏蔽，散热条件差等。但PCDAQPCI插

27、卡式虚拟仪器在五种虚拟仪器系统中，是虚拟仪器最廉价最基本的构成形式。b.GPIB系统：以GPIB标准总线仪器与计算机为仪器硬件平台组成的虚拟仪器测试系统。GPIB总线虚拟仪器测一个GPIB总线虚拟仪器测试系统，也可以作为独立的单台仪器使用。c.VXI系统：以VXI标准总线仪器模块与计算机为仪器硬件平台组成的虚拟仪器测试系统。VXI总线系统具有标准化，通用化，系列化，模块化的的显著优点，它集测量，计算，通信功能于一体，是国际上20世纪的一项高新科技。它不仅继承了GPIB智能仪器和总线的特点，还具有高速，模块化，易于使用等优势。VXI总线系统可简化为资源管理器和组态寄存器两种结构。d.PXI系统：

28、以PXI标准总线仪器模块与计算机为仪器仪器硬件平台组成的虚拟仪器测试系统。PXI的重要特性之一是维用的基本功能而不是完整的PXI特性。e.串口系统：以Serial标准总线仪器与计算机为仪器硬件平台组成的虚拟仪器测试系统。RS232总线是早期总线，尤其是IEEE1394总线，它是一种高速串行总线，由它构建的虚拟仪器系统，数据传输速度已经达到100mb/s.无论上述哪种VI系统，都是通过应用软件将仪器硬件与通用计算机相结合。其中，PCDAQ测量系统是构成VI的最基本的方式，也是最廉价的方式。2.1.3.2 虚拟仪器的软件系统虚拟仪器软件由两大部分组成，即应用程序和I/O接口仪器驱动程序。1.应用程

29、序（它包含两个方面的程序）a.实现虚拟面板功能的前面板软件程序；b.定义仪器测试功能的流程图软件程序。2.I/O接口仪器驱动程序：这类程序用来完成特定外部硬件设备的扩展，驱动与通信。输入/输出（I/O）接口软件软件中心。在VPP系统规范中，详细规定了虚拟仪器系统输入/输出（I/O）接口软件定义为VISA软件。仪器驱动程序是连接上层应用软件与底层输入/输出（I/O）软件的纽带和桥梁。在过去，用户只能见到仪器源程序也容易理解。这样，用户就可以修改仪器驱动程序，可以对仪器功能进行扩展，将仪器使用的主动权真正交给了用户。开发虚拟仪器，必须有合适的软件开发平台，目前已经有多种虚拟仪器的软件开发平台，大体

30、可分为两类：a.基于文本式编程语言：al Basic,Labwindows/CVI等b.基于图形化编程语言：LabVIEW ,HPVEE等这些软件开发工具为用户设计虚拟仪器应用软件提供了最大限度的方便条件与良好的开发环境。2.1.4 虚拟仪器的分类虚拟仪器可以按接口总线可分为数据采集插卡式(DAQ)虚拟仪器、RS232RS422虚拟仪器、并行接口虚拟仪器、VXI虚拟仪器、PXI虚拟仪器、USB虚拟仪器、GPm虚拟仪器和最新的IEEEl394接口虚拟仪器。2.1.5 虚拟仪器的功能及特点2.1.5.1 虚拟仪器的功能虚拟仪器的基本功能主要由以下三点：1.信号调理与采集功能这项功能主要是由虚拟仪器

31、总线接口的仪器，如GPIB，VXI，PXI，STD，PCI总线仪器和网络化仪器等。2.数据分析与处理功能虚拟仪器充分利用了计算，统计处理，数值计算，信号分析，数据压缩，模式识别等数字信号处理。3.参数设置和结果表达功能虚拟仪器最常见的应用是取代传统的台式仪器。随着插入式数据采集板速率的提高和触发技术的改进，插入式数据采集板技术使台式仪器获得了新生。2.1.5.2 虚拟仪器的特点虚拟仪器技术就是基于PC技术的，用户自定义的测试和测量解决方案，其四大优势在于：性能强性价比高，扩展性强，开发时间短，以及出色的集成功能。1.性能强性价比高以软件为主的测量系统自动转换器放置在PC机中，就能以高达每秒10

32、0mb的速度将数据导入磁盘。另外，由于传送的信号大多是数字信号，数据的处理几乎是软件实现的，从而大大降低了环境干扰和系统误差的影响。2.扩展性强虚拟仪器的硬软件具有开入一个通用仪器模块或更换一个仪器模块，而不必购买一个全新的系统，大大有利于测试系统的功能扩展。虚拟仪器改变了传统仪器的功能，故虚拟仪器可作为许多仪器设备来使用。3.开发时间短在驱动和应用两个层面上地配置，创建，部署和维护高性能，低成本的测量和控制解决方案。另外，由于充分利用，完善了数据的传输，交换等性能，使得组建系统变得更加灵活和简单，增强了数据处理能力。4.出色的集成 虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。随着产品在功能

33、上不断的趋于复杂，工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求，但是这些不同设备间的连接和集成总需要耗费大量的时间，并不是轻易可以完成的。虚拟仪器软件平台为大部分I/O设备提供了标准的接口，例如数据采集，视觉，分布式I/O等等，帮助用户轻松地将多个测量设备集成到单个系统，减少了任务的复杂性。2.2 虚拟仪器开发工具简介2.2.1 虚拟仪器开发工具 软件在现代自动测试系统构成与开发费用中所占的比例越来越大，测试软件编程对广大测试工程师和科学家编程能力的要求越来越高，带来的负担也越来越重。使用一套效率高，功能强的测试编程软件开发工具，不断可以节省工程师在程序编码和调试中的时间和精力，还可以

34、提高软件的生成和维护效益。虚拟仪器的开发工具比较广泛，目前比较流行的软件开发技术是面向对象的编程技术和图形编程技术，两者在虚拟仪器开发中都有应用。可视化编程语言VisualC+,Visual Basic均可以作为开发虚拟仪器的配套软件，但相比较于图形编程语言来说，编程难度较大，开发周期较长且不易进行修改，升级和维护等 。而图形编程语言在这方面具有无可比拟的优势，它简单易学开发周期短，开发出的应用程序界面美观，功能强大。目前，最具有代表性的是美国NI公司的LabWindows/CVI，LabView和惠普公司的HP VEE。LabWindows/CVI是一个完全的标准C的开发环境，用于开发虚拟仪

35、器应用系统，它以C语言为基础，提供内置式函数库用于数据采集，分析和显示任务，它还提供简单的托放式用户界面编辑器以及自动代码生成工具。利用这些功能，可以在将代码加入到某项目之前，先对其进行互动式的测试，还可以利用LabWindows/CVI定义和建立用户界面，生成和运行ActiveX组件，及开发多线程应用。作为交互式的集成开发环境，LabWindows/CVI是熟悉C语言的开发人员编写检测，数据采集，监控程序的理想工具。HPVEE是惠普公司开发的用于仪器控制和信号分析的图形化编程环境。HPVEE提供了丰富的函数模块以及大量的仪器驱动程序。HPVEE简单易用，编程时只需根据测试流程用鼠标将各模块连

36、接起来即可，而无需接触更底层的编程。在仪器控制方面，HP-VEE提供了直观的仪器软面板(Instrument Panel)和灵活的直接输入输出(Direct IO)方式，从而用户在编程时可以将更多注意力放在测量的定义、程序的结构、仪器的使用等方面。作为一种面向实际测试人员的、灵活方便、功能强大的编程环境，HP-VEE己被广泛用于各种测试领域，具有广泛的应用前景。LabView是美国NI公司的创新产品，也是目前应用最广，发展最快，功能最强的图形化软件开发集成环境。LabVIEW的产生来源于NI公司的创始人杰姆特鲁查德博士的一个创新设想能否像为财务人员设计的电子表格软件一样，为广大测试工程师和科学

37、家开发一个基于数据流图来设计程序的软件工具。20世纪80年代中期，特鲁查德博士领导的一个小组经过几年研究，首先提出测试软件有多层虚拟仪器(Virtual Instrument，)构成的新概念。二个可以由更底层的多个组成，就像真实仪器由印制电路板组成，而印制电路板又由集成电路Ic组成一样。底层代表了最基本的计算、IO操作与界面设计功能，各层都有相同的结构形式。虚拟仪器模型的另一个主要特征是每个都有用户接口组件。虚拟仪器模型：图形界面和结构化数据流程图编程是LabVIEW的三大核心技术1181，1990年结构化数据流程图和虚拟仪器面板还获得了两项美国专利。LabVIEW本身是一个功能比较完善的软件

38、开发环境，它是作为替代常规的BASIC或C语言来设计的，并不仅仅是一个软件开发环境。作为编写应用程序的语言，除了编程方式不同外，LabVIEW具备编程语言的所有特性，因此被称为图形化编程语言，亦称G语言t19。LabView采用图形化语言编程，以方框图的形式编制程序，应用的设备图标与科学家，工程师们习惯的大部分图标基本一致，这使得编程过程和思维过程极为相似。LabView提供了大量函数和子程序支持的任务，也提供了一些专用程序如GPIB设备控制，VXI总线控制，串行口设备控制，以及数据分析，显示和存储。LabView还提供了专门用于程序开发的工具箱，使得用户能够设置断点，动态执行程序来观察数据传

39、输过程，以便进行方便的调试。同时，abView可调用Windows动态链接库和用户自定义的动态连接库中的函数，以解决LabView对某些非NI公司支持的硬件在使用过程中的驱动问题。LabVIEW的CIN节点使用户可以使用由其它语言编译的程序模块，使LabVIEW成为一个完全开放式的开发平台。此外，LabVIEW还直接支持动态数据交换(DDE)、结构化查询语言(SQL)、TCP和UDP网络协议等。2.2.2 labview的主要功能abView是虚拟仪器必不可缺的一部分，因为它为用户提供了一个简单易用的程序开发环境，并且特别考虑了工程师和科学家的需要而专门设计。abView为工程师和科学家们提供

40、的最有力的特性就是图形化的编程环境，你可以在电脑屏幕上创建一个图形化的用户界面，即可设计出完全符合自己的要求的虚拟仪器，可以轻松完成以下任务：数据采集；数据分析；数据显示。1. abView用于数据采集 凭借NI LabView,可以从数千种仪器，数据采集和测量设备上快速采集数据。NI LabView是一个开放式的开发环境，专为简化与各种测量硬件连接而设计。借助NI LabView的一些交互式助手，自动代码生成工具及与数千种仪器轻松连接的驱动程序，数据采集任务就会变得相当简单。因为LabView可提供几乎与所有测量设备的连接，不论有什么样的硬件需求，LabView都可以提供一个接口，轻松连接所

41、用的I/O信号。使用NI LabView，可以快速从各种插入式板卡，USB测量设备和基于以太网的采集系统中采集并发生信号。这些I/O功能，以及特殊的数据类型和测量分析函数，是为了尽可能快速，方便的从所用的物理传感器中获得需要的测量数据而专门设计的。LabView可用于各种各样的测量应用，包括：温度，电压，阻抗，压力，张力，电流，脉冲，力，振动，频率，周期，声音，光，数字信号等。2.用于数据分析凭借交互向导和LabView内建的500多个测量分析和信号处理函数，可以从数据中提取有用信息。软件内置600多个分析函数，用于信号生成，频率分析，概率，统计，数学运算，曲线拟合，差值，数字信号处理等等各种数据分