基于LabVIEW和MATLAB设计的虚拟仪器

基于LabVIEW的虚拟仪器设计实验摘要：随着电子技术、计算机技术的高速发展及其在电子测量技术与仪器领域中的应用，新的测试理论、方法以及新的仪器结构不断出现，虚拟仪器也随之出现并得到了很大的发展。

目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。

LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一种图形化的编程语言开发环境，LabVIEW也是一种通用编程系统，具有各种各样、功能强大的函数库，包括数据采集、GPIB、串行仪器控制、数据分析、数据显示及数据存储，甚至还有目前十分热门的网络功能，是一个功能强大且灵活的软件。

LabVIEW也有完善的仿真、调试工具，如设置断点、单步等，其动态连续跟踪方式，可以连续、动态地观察程序中的数据及其变化情况，并且LabVIEW与其它计算机语言相比，有一个特别重要的不同点：其它计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码行，而LabVIEW采用图形化编程语言--G语言。

关键词 LabVIEW软件虚拟仪器实验设计Abstract: With the electronic technology, computer technology's rapid development in electronic measurement and instrument field of application of testing new theories,Virtual instrument has emerged and obtained very big development.Now in this field，Using a wide range of computer language is the NI company bVIEW is a kind of graphical programming language,of the development bVIEWalso is a kind of common programming system,With various and powerful function,Including data acquisition, GPIB,Serial instrumen t control,Data analysis,Data display and data storage,Even now very popular network function,Is a powerful and flexible software.LabVIEW also have simulation and Debugging tools.If set breakpoint and Single-step etc.The dynamic continuosly,Can continuously and dynamic observations of the data and programs.And with other computer language LabVIEW have a particularly important difference: Other computer language is based on the text of the language code, but LabVIEW using graphical programming language - G language. Keywords: LabVIEW Software Virtual instrument Experiment目录引言 (4) (4)．虚拟仪器概念 (4)．虚拟仪器的特点 (4)．虚拟仪器的分类 (5)．虚拟仪器的软件开发环境 (5) (5)．LabVIEW概述 (5)．LabVIEW的使用 (6)3．LabVIEW虚拟仪器实验 (7)．一个虚拟温度报警器 (7)．此实验的前面板设置 (7)．此实验的程序框设置 (7)．结果演示 (13)．一个虚拟示波器 (14)．前面板设置 (14)．函数程序框图 (19)．演示结果 (21)．一个虚拟滤波器 (23)．前面板设置 (23) (23)．运行结果： (25)结束语 (26)参考文献 (27)引言虚拟仪器是基于计算机的软硬件测试平台，它可代替传统的测量仪器，如示波器，逻辑分析仪，信号发生器，频谱分析仪等；可集成于自动控制，工业控制系统；可自由构建成专有仪器系统。

基于LabVIEW的虚拟仪器设计与控制技术LabVIEW是一种流行的虚拟仪器设计与控制技术，它是一种由美国国家仪器公司（NI）开发的视觉编程语言。

LabVIEW可以通过图形化的编程界面实现虚拟仪器的设计和控制，具有广泛的应用领域和强大的功能。

虚拟仪器是利用计算机软硬件模拟实际仪器的工作原理和功能，在实验教学、科学研究、工业自动化等领域得到了广泛的应用。

而LabVIEW正是为了方便虚拟仪器的设计与控制而开发的一种专门的工具。

首先，LabVIEW的图形化编程环境使得仪器的设计变得更加直观和易于理解。

传统的编程语言通常是通过文本代码来描述程序的逻辑，而LabVIEW则采用了图形化的编程方式，通过线连接不同的模块来实现程序的流程控制。

这种可视化的编程方式使得运行过程更加直观，能够让设计者更加清晰地了解仪器的整个工作流程。

其次，LabVIEW具有强大的数据处理和分析功能。

LabVIEW提供了丰富的数据处理工具和函数库，可以对实验数据进行处理、分析和可视化显示。

通过LabVIEW，用户可以快速地对数据进行滤波、平均、拟合、傅里叶变换等操作，从而得到所需的结果。

这种强大的数据处理功能使得LabVIEW成为执行复杂实验和科学研究的理想工具。

此外，LabVIEW还具备灵活的虚拟仪器控制能力。

LabVIEW不仅可以通过计算机与实际仪器进行通信，控制实际仪器的工作状态，还可以直接通过硬件信号和传感器进行实时数据采集和反馈控制。

借助于LabVIEW的硬件模块与外围设备的配合，用户能够方便地搭建出一个完整的虚拟仪器系统，实现仪器的自动化控制。

此外，LabVIEW还有及其广泛的应用领域。

LabVIEW可以应用于高校科研实验室、工业控制系统、医疗设备、无线通信、能源管理等各个领域。

在高校科研实验室中，LabVIEW可用于设计各种虚拟实验平台，为学生提供更加灵活、安全和便捷的实验教学环境。

在工业自动化领域，LabVIEW可以用于设计各种自动控制系统，提高生产效率和产品质量。

MA TLAB在LabVIEW开发虚拟仪器中的应用郑红梅张克仇成群刘莉（合肥工业大学，机械与汽车工程学院，合肥，230009，Email：Hongmeizh@）摘要：虚拟仪器编程软件LabVIEW结合计算功能强大的MATLAB将大大提高虚拟仪器的开发功能。

专业工具箱是MATLAB的特色，功能强大。

在虚拟编程软件LabVIEW中结合MATLAB工具箱就能够开发出独具特色的虚拟仪器。

本文分析了LabVIEW中如何调用MATLAB脚本节点以及MATLAB工具箱的应用。

本文还给出了MATLAB在LabVIEW开发机器人六维腕力传感器系统的动态标定虚拟仪器中的应用，表明了MATLAB工具软件使LabVIEW开发虚拟仪器更为方便有效。

关键词：LabVIEW软件；MATLAB软件；六维腕力传感器；动态标定The Application of MATLAB in LabVIEWZHENG Hong-mei，ZHANG Ke，QIU Cheng-qun，LIU Li(School of Mechanical and Automobile Engineering ，Hefei University of Technology，230009,Email：Hongmeizh@)Abstract:Making use of MATLAB toolboxes in LabVIEW will develop virtual instrument programming software. Math software MATLAB makes a feature of its professional toolboxes which function is powerful. The paper analyzes the application of using MATLAB Script and the use MATLAB of tool boxes. An example is also given which is developing a virtual instrument to calibrate dynamic performance for robot’s 6-axis wrist force sensor in LabVIEW. It is indicated that the help of MATLAB using LabVIEW to develop virtual instrument will become more convenient and more effective.Keywords:LabVIEW；MATLAB；6-Axis Wrist force sensor；Dynamic characteristic calibration0 引言随着计算机技术的飞速发展，计算机与传统的仪器仪表结合成为一种趋势，其强大的功能是传统仪器无法比拟的。

如何利用LabVIEW进行虚拟仪器设计和仿真利用LabVIEW进行虚拟仪器设计和仿真LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种集数据采集、信号处理、仪器控制和虚拟仪器设计于一身的集成开发环境，广泛应用于各个领域的工程实验和测试中。

本文将介绍如何利用LabVIEW进行虚拟仪器设计和仿真，并提供一些实际案例来说明其应用价值。

一、LabVIEW介绍LabVIEW是由美国国家仪器公司（National Instruments, NI）于1986年推出的一种图形化编程语言。

与传统的文本编程语言相比，LabVIEW通过将函数块拖拽到界面上并进行连接来组成程序，使得程序的开发更加直观、易于理解。

LabVIEW提供了丰富的工具箱和函数库，可用于数据采集、信号处理、仪器控制和用户界面设计等方面。

二、虚拟仪器设计虚拟仪器是指利用计算机软件和硬件模拟真实仪器的功能。

利用LabVIEW可以轻松地设计各种虚拟仪器，如示波器、信号发生器、频谱分析仪等，用于实现数据采集和信号处理等功能。

LabVIEW提供了众多的仪器模拟器和控件，用户只需简单地拖拽和配置这些组件，即可实现一个功能完备的虚拟仪器。

三、虚拟仪器仿真利用LabVIEW进行虚拟仪器仿真可以帮助用户在设计阶段快速验证算法和性能，并且可以方便地进行多种参数的调整和测试。

LabVIEW提供了灵活且强大的仿真工具，用户可以根据需要配置仿真场景、定义仿真信号和操作流程，并通过动态调整参数和监测仿真结果来完成虚拟仪器的性能评估。

四、LabVIEW在工程实践中的应用1. 数据采集和处理利用LabVIEW可以方便地搭建数据采集系统，并通过各种传感器和硬件设备获取实时数据。

同时，LabVIEW提供了丰富的信号处理函数和算法，可以对采集的数据进行滤波、降噪、频谱分析等处理，从而提取出有效信息。

2. 仪器控制和自动化LabVIEW支持与各类仪器设备的通讯和控制，可以通过GPIB、USB、Ethernet等接口与仪器进行连接，并通过LabVIEW编写程序来实现仪器的自动化控制。

固《计量与洲斌桂术）２００７牟第３４卷第９期基于ＬａｂＶＩＥＷ和ＭＡＴＬＡＢ的频谱分析仪设计ＤｅｓｉｇｎｏｎｔｈｅＶｉｒｔｕａｌＳｐｅｃｔｒｕｍＡｎａｌｙｓｉｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＢａｓｅｄｏｎＬａｂＶＩＥＷａｎｄＭＡＴＩＡＢ陈华丽（武汉科技大学，湖北武汉４３００８１）摘要：介绍丁基于ＬａＪ）ＶＩＥＷ和ＭＡＴＬＡＢ的虚拟频藩分析仪的设计过程。

重点阐述了基于ＬａｂＶＩＥＷ的前赍用户界面设计、基于ＭＡＴＬＡＢ的后台信号分析算法研制两部分。

该仪器充分发挥了ＭＡＴＬ＾＿Ｂ的数值运算功能、ＬａｂＶＩＥＷ的动态显示和虚拟仪器特睦，以极小的成本实现了传统频谱分析仪的功能，且具有鏖好的扩展性和人机界面。

关键词：囝彤化编程；频谱分析仪；虚拟仪器１引言信号处理几乎涉及到所有的工程技术领域，面频谱分析又是信号处理中一个非常重要的分析手段。

一般的频学分析都依靠传统频谱分析仪来完成，价格昂贵，体积庞大，不便于工程技术人员的携带。

虚拟频谱分析仪改变了原有频谱分析仪的整体设计思路，用软件代替了硬件，使工程技术人员可以用一部笔记本电脑到现场就可轻松完成信号的采集、处理及频谱分析。

在工程领域中，ＬａｂＶＩＥＷ和ＭＡＴＬＡＢ是倍受程序开发人员青睐的两种语言，剐于一些需要做大量数据运算处理的复杂应用以及某些复杂的频谱分析算法ＬａｂＶＩＥＷ显得有些力不从心。

而ＭＡＴＬＡＢ不能实现端口操作和实时控制，在界面方面也稍逊一筹。

在实际工程应用中将二者结合起来取长补短，具有非常实用的价值。

本文将重点介绍基于ＬａｂＶＩＥＷ和ＭＡＴ—ＬＡＢ的虚拟频谱分析仪的设计。

２基于ＬａｂＶＩＥＷ和ＭＡＴＬＡＢ的虚拟频谱分析仪的设计２．１基于ＬａｂＶＩＥＷ的前台用户界面设计信号分析模块的前面板设置了一个ＷａｖｅｆｏｒｍＧｒａｐｈ控件进行波形显示，显示对信号进行各种分析的结果。

分析仪能够同时进行时域分析和频域分析，时域分析包括微分、积分、卷积、自相关和互相关，频域分析包括Ｆ丌、Ｈｉｌｂｅｒｔ变换、小波变换、Ｈａｒｔｌｅｙ变换和ＩＦＦＴ变换，时域分析和频域分析可根据实际需要进行扩展。

基于LabVIEW的虚拟仪器技术【实验目的】1、了解虚拟仪器技术的基本概念；2、熟悉并掌握LabView7.1软件的开发环境及基本使用方法；3、学习编写基于USB接口的虚拟数据采集器的方法。

【仪器设备】计算机1台（运行Windows操作系统，并已安装了LabView7.1软件），NIUSB6008多通道数据采集器1只，便携式数字万用表1只，示波器1台，函数信号发生器1台，1.5V电池1只，钟表用一字螺丝批1把，导线若干。

【安全注意事项】1、在整个实验过程中，NIUSB6008多通道数据采集器的任何一个模拟信号输入端口的输入电压的峰值不能大于10V，而数字信号端口的输入输出电压峰值不能大于5.8V，否则会造成损坏。

该设备价值近两千元，在使用前请认真阅读说明书。

2、在“D:\学生实验数据\物理系2004级”中相应的专业目录下以“学号姓名”（例如：04334001张三）为名创建一个子目录，实验过程中编制的所有程序都保存在该目录下，以便教师批改实验报告时检查。

【原理概述】测控仪器已经经历了模拟（指针）式仪器、数字式仪器、智能化仪器等三个阶段，现在的重要发展方向是虚拟仪器（Virtual Instrument，简称VI）技术。

为了便于与VI区分，我们称前三种仪器为传统仪器。

目前实验室中使用的各种能脱离计算机“独立”使用的仪器，如数字万用表、函数信号发生器、示波器等都属于传统仪器。

此类仪器在使用过程存在几个明显的缺点：（1）一台传统仪器只能实现较单一的功能，扩展性、互换性、升级性较差。

如数字万用表不能作为函数信号发生器使用，数字电桥不能作为示波器使用一样。

科研工作者和工程师在实际工作过程中若要完成某种稍微复杂一些的测试任务，往往需要购买示波器、数字万用表、频谱分析仪、函数信号发生器、多通道数据采集器等多种设备，成本高昂。

而且这些仪器还相对独立，绝大多数无法升级。

随着测量任务的改变，往往需要购买性能更强的同类仪器，甚至是其它种类的仪器。

基于LabVIEW的虚拟仪器设计与应用LabVIEW是一款由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的图形化编程语言和集成开发环境，广泛应用于虚拟仪器设计与控制系统开发。

本文将介绍基于LabVIEW的虚拟仪器设计与应用，包括LabVIEW的特点、虚拟仪器设计原理、应用案例等内容。

1. LabVIEW简介LabVIEW全称Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，是一种用于快速开发、测试和部署基于虚拟仪器的工程应用程序的软件系统。

LabVIEW以图形化编程为特色，用户可以通过拖拽、连接图形化元件来构建程序，而无需编写传统的文本代码。

这种直观的编程方式使得LabVIEW成为工程师和科学家们喜爱的工具之一。

2. LabVIEW的特点图形化编程：LabVIEW采用数据流图（Dataflow Diagram）作为编程范式，用户通过将各种函数模块进行连接来实现程序逻辑，直观清晰。

丰富的函数库：LabVIEW提供了丰富的函数库，涵盖了数据采集、信号处理、控制算法等各个领域，用户可以方便地调用这些函数来完成各种任务。

跨平台支持：LabVIEW支持多种操作系统，包括Windows、macOS和Linux，用户可以在不同平台上进行开发和部署。

3. 虚拟仪器设计原理虚拟仪器是指利用计算机软件和硬件模拟实际仪器的工作原理和功能，实现数据采集、处理和控制等功能。

基于LabVIEW的虚拟仪器设计主要包括以下几个步骤：界面设计：通过LabVIEW提供的界面设计工具，设计出符合用户需求的操作界面，包括按钮、滑动条、图表等元素。

数据采集：利用LabVIEW提供的数据采集模块，连接传感器或其他设备，实时采集数据并显示在界面上。

数据处理：通过LabVIEW内置的信号处理函数或自定义算法对采集到的数据进行处理，如滤波、傅里叶变换等。

控制算法：根据需求设计控制算法，并通过LabVIEW实现对实际设备的控制，如PID控制、状态机等。

收稿日期:2008-07-04作者简介:陈　飞(1978-),女,讲师,硕士,主要从事自动控制原理、计算机先进控制技术的教学和研究工作。

基于Lab V I E W 和Matlab 的自动控制虚拟实验系统陈　飞,陈惠侠(常熟理工学院信息与控制工程系,江苏常熟　215500)摘要:开发了基于Lab V I E W 和M atlab 的自动控制虚拟实验系统,该实验系统包含了自动控制原理课程中常见的实验项目。

实验系统采用Lab V I E W 和Matlab 混合编程实现,利用Lab V I E W 设计用户图形界面,实现“虚拟仪器”的面板;利用Matlab 在后台提供算法供Lab V I E W 调用。

从而实现了动态显示和仿真分析的有机结合。

实际运行表明,该平台可以有效地提高实验的准确性和可靠性。

关　键　词:Lab V I E W 软件平台;M atlab 语言;自动控制原理;虚拟实验系统中图分类号:TP39119;G424131 文献标识码:B 文章编号:1672-4550(2009)01-0075-03Auto mati c Control Theory Vi rtual Exper i m ent Syste m Based onLabVI E W and Matl abCHEN Fei,CHE N Hui 2xia(Depart m ent of I nf or mati on and Contr ol Engineering,Changshu I nstitute of Technol ogy,Changshu 215500,China )Abstract:The virtual experi m ent syste m includes common experi m ents in aut omatic contr ol theory 1The syste m is p r ogra mmed by Lab 2V I E W and M atlab and is realized by using Lab V I E W and Matlab m ixed p r ogra mm ing .This syste m can realize “virtual instru ment ”window thr ough LABV I E W designing cust omers graph window;and p r ovides calculating method f orLABV I E W modulati on .It integrates the advantages of above t ools and realizes combinati on of dynam ic dis p lay and si m ulati on analyses .Actual run indicates the virtual ex 2peri m ent syste m can p r omote efficiently the accuracy and the reliability of experi m ent .Key words:Lab V I E W;Matlab;aut omatic contr ol theory;virtual experi m ent syste m1　引　言随着现代软件和硬件技术的飞速发展,仪器的智能化和虚拟化已经成为未来各级实验室以及研究机构发展的一个方向,“Soft is I nstru ments ”(软件就是仪器)被广大的科技、教学工作者逐渐接受[1]。

基于LabVIEW的虚拟仪器控制系统设计LabVIEW是一款由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的图形化编程语言和集成开发环境，广泛应用于虚拟仪器控制系统的设计与开发。

虚拟仪器是指通过软件模拟实际仪器的功能，实现数据采集、信号处理、控制等操作，具有灵活性高、成本低、易于扩展等优点。

本文将介绍基于LabVIEW的虚拟仪器控制系统设计的相关内容。

1. LabVIEW简介LabVIEW是一种基于图形化编程的开发环境，主要用于测试、测量和控制应用程序的开发。

用户可以通过拖拽和连接图形化元件来编写程序，而不需要深入了解底层的编程语言。

LabVIEW提供了丰富的函数库和工具包，可以方便地进行数据采集、信号处理、控制算法设计等操作。

2. 虚拟仪器控制系统设计流程2.1 系统需求分析在设计虚拟仪器控制系统之前，首先需要进行系统需求分析。

这包括确定系统的功能模块、硬件接口要求、性能指标等方面的需求。

通过与用户充分沟通，明确系统设计的目标和范围，为后续的设计工作奠定基础。

2.2 系统架构设计在系统架构设计阶段，需要考虑系统整体结构、模块划分、数据流向等问题。

合理的系统架构可以提高系统的可维护性和扩展性，降低系统开发和维护成本。

在LabVIEW中，可以利用虚拟仪器控制面板和图形化编程环境来实现系统架构设计。

2.3 软件模块设计根据系统需求，将整个虚拟仪器控制系统划分为若干个功能模块，并设计每个模块的具体实现方案。

在LabVIEW中，可以通过建立子VI （Virtual Instrument）来实现不同功能模块之间的交互和通信。

每个子VI对应一个特定的功能，通过调用和组合不同的子VI可以完成整个系统的功能。

2.4 界面设计与优化虚拟仪器控制系统的用户界面设计至关重要。

一个直观友好的界面可以提高用户体验，减少操作误差。

在LabVIEW中，可以通过自定义控件、布局调整、颜色搭配等方式来设计界面，并利用LabVIEW提供的图形化工具进行界面优化。