基于LabVIEW的虚拟数字电路实验系统的设计
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基于LabVIEW的虚拟数字电路实验系统的设计摘要当今社会在校学生人数急剧增加,传统的实验仪器已不能满足实验需要,学生的实际实验训练得不到满足,尤其是理工科学生,没有实验训练,抽象的理论知识很难理解。
随着低成本高性能的计算机资源普及运用,数字化仪器平台逐渐取代传统电子仪器已成为一种趋势。
如果把虚拟仪器运用到实验教学和科研中,不但可以节约大量仪器设备的需要,也提高了实验教学和科研的效率和质量。
数字电路作为电子信息类各专业的主要技术基础课程之一,其实践实验环节尤为重要。
用虚拟仪器技术构建数字电路实验系统,将广泛的应用到实验教学中。
关键词:虚拟仪器技术,数字电路,实验系统,LabVIEWABSTRACTIn today's society, the number of students increased exponentially, The traditional experimental apparatus has been unable to meet the need of experiment, Students do not meet the actual experiment training, Especially for students of science and Engineering, No experimental training, Abstract theory is hard to understand.With low cost and high performance computer resources use, Digital instrument platform gradually replaced the traditional electronic instrument has become a trend. If the virtual instrument used in the experiment teaching and scientific research, Not only can save a large amount of equipment needs, but also improve the experimental teaching and the scientific research quality and efficiency. Digital circuit for electronic information majors mainly technical basic course of, The experimental practice link is particularly important. Using the virtual instrument technology to construct digital circuit experiment system, will be widely applied in the experimental teaching. Keywords: virtual instru ment technology , digital circuit , experiment System , LabVIEW目录第一章绪论 (4)一、课题提出的背景和意义 (4)二、毕业设计的任务 (4)第二章虚拟仪器概述 (5)第三章 LabVIEW在数字电路实验中的应用 (10)第四章数电路实验系统的设计 (14)一、组合逻辑电路实验 (14)1、全加器 (14)2、全减器 (15)3、译码器 (16)4、数据选择器 (18)二、时序逻辑电路实验 (19)1、RS触发器 (19)2、JK触发器 (21)3、计数器 (22)三、综合设计实验 (23)1、信号发生器 (23)2、七段数码管 (25)3、时钟及秒表计时器 (27)总结 (29)致 (30)参考文献 (31)第一章绪论一、课题提出的背景和意义实验教学是培养学生创新思维和实践能力的重要环节。
基于LabVIEW的虚拟数字电路实验系统的设计摘要当今社会在校学生人数急剧增加,传统的实验仪器已不能满足实验需要,学生的实际实验训练得不到满足,尤其是理工科学生,没有实验训练,抽象的理论知识很难理解。
随着低成本高性能的计算机资源普及运用,数字化仪器平台逐渐取代传统电子仪器已成为一种趋势。
如果把虚拟仪器运用到实验教学和科研中,不但可以节约大量仪器设备的需要,也提高了实验教学和科研的效率和质量。
数字电路作为电子信息类各专业的主要技术基础课程之一,其实践实验环节尤为重要。
用虚拟仪器技术构建数字电路实验系统,将广泛的应用到实验教学中。
关键词:虚拟仪器技术,数字电路,实验系统,LabVIEWABSTRACTIn today's society, the number of students increased exponentially, The traditional experimental apparatus has been unable to meet the need of experiment, Students do not meet the actual experiment training, Especially for students of science and Engineering, No experimental training, Abstract theory is hard to understand.With low cost and high performance computer resources use, Digital instrument platform gradually replaced the traditional electronic instrument has become a trend. If the virtual instrument used in the experiment teaching and scientific research, Not only can save a large amount of equipment needs, but also improve the experimental teaching and the scientific research quality and efficiency. Digital circuit for electronic information majors mainly technical basic course of, The experimental practice link is particularly important. Using the virtual instrument technology to construct digital circuit experiment system, will be widely applied in the experimental teaching. Keywords: virtual instru ment technology , digital circuit , experiment System , LabVIEW目录第一章绪论 (4)一、课题提出的背景和意义 (4)二、毕业设计的任务 (4)第二章虚拟仪器概述 (5)第三章 LabVIEW在数字电路实验中的应用 (10)第四章数电路实验系统的设计 (14)一、组合逻辑电路实验 (14)1、全加器 (14)2、全减器 (15)3、译码器 (16)4、数据选择器 (18)二、时序逻辑电路实验 (19)1、RS触发器 (19)2、JK触发器 (21)3、计数器 (22)三、综合设计实验 (23)1、信号发生器 (23)2、七段数码管 (25)3、时钟及秒表计时器 (27)总结 (29)致谢 (30)参考文献 (31)第一章绪论一、课题提出的背景和意义实验教学是培养学生创新思维和实践能力的重要环节。
基于LabVIEW的电学虚拟实验平台设计-数字电路模块摘要运用模块化的设计思想,对数字电路综合实验平台进行了设计。
实现了数据选择器、全加器、译码器等组合逻辑电路和时序逻辑电路的仿真。
该系统开发周期短,成本低,具有很强的兼容性和扩展性,易于升级换代和维护。
由于低成本和高性能计算机资源的广泛使用,虚拟仪器平台已趋向逐渐取代传统的电子设备。
使用虚拟仪器工具进行实验教育和科学研究,不仅可以节省对大量工具和设备的需求,而且可以提高实验教育和科学研究的效率和质量。
关键词:数字电路;LabVIEW;仿真;实验平台Design of Electric Virtual Experiment Platform Based onLabVIEW-Digital Circuit Modul eAbstractUsing the modular design idea, the digital circuit-based comprehensive experiment platform is designed to realize the simulation design of combinational logic circuit and sequential logic circuit such as data selector, full adder and decoder. The system has a short development cycle, low cost, strong compatibility and scalability, and is easy to upgrade and maintain. Due to the widespread use of low-cost and high-performance computer resources, virtual instrument platforms have tended to gradually replace traditional electronic devices. Using virtual instrument tools for experimental education and scientific research can not only save the demand for a large number of tools and equipment, but also improve the efficiency and quality of experimental education and scientific research.Keywords:Digital circuits; LabVIEW; simulation; experiment platform目录1 前言 (6)2虚拟仪器的介绍 (7)3电学虚拟实验平台设计的原理 (9)4数字电路模块介绍 (11)4.1 全加器的设计 (11)4.2 译码器的设计 (12)4.3 数据选择器的设计 (14)5时序逻辑电路模块 (15)5.1JK触发器的设计 (15)5.2 RS触发器的设计 (16)6调试过程 (17)7结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)1 前言实验教学主要是对学生的创新动手能力进行培养。
重庆理工大学结课论文基于LabVIEW的虚拟数字电子技术实验系统的研究与实现学院:_电子信息与自动化学院____专业:__信号与信息处理_________课程名称:_窗口软件开发环境及技术___任课老师:______全晓莉_____________姓名:_______李成勇_____________学号:_____50100810216__________完成时间:___2011年4_月30日_______基于LabVIEW的虚拟数字电子技术实验系统的研究与实现摘要:本文较为系统地介绍了虚拟仪器技术,主要内容包括:虚拟仪器的基本概念、组成及分类,对虚拟仪器技术未来的发展趋势进行了展望。
实验是教学中的一个重要环节,为了提高实验教学的开放性和灵活性,适应现代实验教学的需要,通过对实验教学现状的分析,提出了将虚拟仪器技术应用于实验教学的思路,并通过实验教学改革实践探讨了将虚拟仪器技术应用于实验教学的优势,分析了实验教学改革的效果。
通过分析发现将虚拟仪器技术应用于实验教学,不仅拓展了实验范围和空间,而且能够发挥学生的主动性和创造性,是实验教学的一个重要发展方向.关键词: 虚拟仪器技术,试验教学,应用,虚拟仪器实验室Design and implementation of digital circuitexperiment courses system based on the virtual instrument technology Abstract:Experiment is an important part of teaching, in order to improve the experimental teaching of openness and flexibility to adapt to the needs of modern experimental teaching, Through the analysis of experimental teaching situation, put forward a virtual instrument technology in experimental teaching ideas, Through the practice of teaching reform experiment explored the virtual instrument technology in the teaching of the advantages of experiments analyzed the effect of experimental teaching reform. The analysis revealed the virtual instrument technology in the teaching experiment, not only to expand the experimental scope and space, but also to help students develop initiative and creativity, experimental teaching is an important direction of development.key words:Virtual Instrument Technology,Experimental teaching,application,Virtual Instruments Lab引言随着科学技术的进步,社会对高校学生提出了越来越高的要求,不仅仅要求学生有基本的理论知识,而且还要有比较强的实际动手能力。
Electronic Technology •电子技术Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 79【关键词】GPIB Labview FPGA TCP/IP数字阵列雷达是近几年来越来越受人们关注的一种新型相控阵雷达,数字阵列模块是新型数字阵列雷达的核心部件,因而获得广泛应用。
数字电路是数字阵列模块中主要的组成部分,数字电路指标的好坏直接影响了数字阵列模块整体性能,为提高数字电路的质量和可靠性,通常使用传统的人工测试数字电路方法,此方法费时费力。
因此,本文介绍了一种实用、高效的数字电路自动测试系统。
1 系统工作原理数字电路自动测试系统实现了八通道数字电路的数字接收、波形产生的指标测试和时序逻辑功能测试。
自动测试系统工作前,将被测件数字电路板连接到测试夹具中,启动用户交互软件和系统上电。
当其测试数字接收时,电源分别给数字电路板、采集控制板和频率源等提供+5V 和+12V 电源。
频率源给被测件提供工作时钟和采样时钟等。
测试人员使用用户交互软件控制信号源,信号源产生射频信号依次通过二选一开关、功分器和测试夹具输入到被测件印制板上。
数字电路将射频信号AD 采样处理等后,再电光转换,光信号通过光纤线连接到采集控制板。
另TTL 转接板将数字电路的时序逻辑并行传给采集控制板。
采集控制板主要运行FPGA 软件算法将光信号和TTL信号转换为以太网数据,通过网口送给计算机,计算机运行用户交互软件处理显示出数字电路的接收指标及时序逻辑状态。
当测试波形产生的指标时,用户交互软件自动逐个测试多通道波形产生指标,采集控制板将来自计算机送来的以太网数据测试指令,将其波形产生测试指令信号转换为光纤数据,通过光纤口送给数字电路使其产生射频信号,射频信号经过测试夹具连接到功分器和二选一开关再连接到频谱分析仪,计算机通过GPIB 总线来读取频谱仪的数据。
用户交互软件和其软件算法处理数据并一种基于Labview 的数字电路自动测试系统设计文/邢连营显示出波形产生指标。
基于LabVIEW的虚拟模电实验的构建————调制解调器摘要:虚拟技术的发展使模拟电子技术实验的分析设计过程得以在计算机上轻松、准确、快捷地完成。
这样,一方面克服了实验室在元器件和规格上的限制,避免了损坏仪器等不利因素,另一方面使得实验不受时间及空间的限制,从而促进模拟电子技术实验教学的现代化。
本文介绍了基于LabVIEW的模拟电子技术实验系统——虚拟调制解调器的设计与实现。
此系统具有参数调节方便、易实现、可靠度高等优点。
在高等工程教育中采用虚拟实验室,可以从根本上解决实验与实习经费严重短缺问题。
作为传统电子技术实验的补充,使学生初步掌握仿真软件技术,可使实验内容紧密联系课本内容,比较全面地概括和反映部分所学的知识点,将课堂内容具体化。
关键词:LABVIEW 模拟电子技术虚拟实验调制解调器Abstract:The development of virtua technology that makes the analysis design course of simulated electronic technology test have in computer on relaxed , accurate is completed shortcutly.In this way, it overcame laboratory's limit on electronic component and standard. Meanwhile, laboratory wasn't limited on time and space, and it accelerated experiment teaching's modernization about simulated electronic technology test.This paper has introduced the simulated electronic technical experiment system based on LabVIEW——realization and the design of virtua modem. This system has parameter regulation convenient, easy realization and reliability higher advantage. In higher project education, adopt virtua laboratory , can solve experiment and practice funds serious scarce problem from foundation. As the supplement of traditional electronic technical experiment make student preliminary grasp emulation software technology, it can make experiment content close connection textbook content, comparison summarizes and reflects all-sidedly that the knowledge that studied partially is counted , will classroom content melt specificlyKeywords:virtua simulated electronic technology test Modem1绪论1.1虚拟仪器1.1.1 虚拟仪器的概念虚拟仪器的概念最早由美国N工公司于1895年提出n,其英文原称为Vrul Instrument,简称vi。
基于LabVIEW技术的模拟电路实验的设计摘要虚拟仪器是当今仪器技术发展的重点,LabVIEW是一种图形化编程语言,作为数据采集和仪器控制软件的标准被广泛性应用于工业界、研究性课题。
论文主要研究基于LabVIEW的模拟电路实验系统的设计,设计过程中的虚拟积分微分器采用图形化编程语言LabVIEW进行设计,通过各种波形信号的输入,对其各种参数进行设置,然后利用信号选择器选择所要输入的信号,然后经过程序的处理之后在前面板上显示积分微分前后的变化,在波形图中显示输入输出信号的波形,观察虚拟积分微分器的结果,得出结果与理论分析的结论是一致的。
设计的积分微分器能对正弦波、方波、三角波等波形进行正确显示和积分微分处理。
关键词:积分器;微分器;LabVIEWThe Design of Analog Circuit Experiment SystemBased onLabVIEWABSTRACTVirtual instrument is the instrument technology development focus, LabVIEW is a graphical programming language, as data acquisition and instrument control software is widely used in industry, academia, research topic .The paper mainly studies the design of analog circuit based on LabVIEW, and the design process of virtual differential device uses the graphical programming language LabVIEW, through various waveform signal input,and set various parameters, use a signal selector to select the input signal,through the process of treatment in the front panel display integral and differential change in the waveform display,and display the input and output signal on the waveform graph, analyze the virtual integral differential actuator result, the result is common with the conclusion of the theoretical analysis. In this paper,the design of integral differential device capable of sine wave, square wave, triangle wave, waveform display correctly and differential treatment.Keywords:Integral Device ; Differential Device; LabVIEW目录摘要0ABSTRACT1 绪论01.1课题研究的意义01.2 本文研究内容12虚拟仪器简介22.1虚拟仪器的概念22.2虚拟仪器发展史32.3图形化编程语言LabVIEW42.4 LabVIEW的开发环境53积分微分器介绍63.1积分微分运算的原理63.2积分微分器的设计方法73.3积分微分器的应用84模拟电路实验系统仿真设计94.1虚拟仪器VI的设计94.2信号发生器的实现104.2.1基本信号发生器的实现104.2.2模拟信号发生器的实现114.3积分微分器的设计124.3.1积分微分器流程设计134.3.2积分微分器前面板的实现154.3.3积分微分器流程图设计164.3.4积分微分器的调试过程及其结果174.4本章小结205结论与展望205.1结论205.2展望21参考文献22致谢错误!未定义书签。
基于NI ELVIS的电子实验设计摘要随着低本钱高性能的计算机资源普及运用,数字化仪器平台逐渐取代传统电子仪器已成为一种趋势。
我国理工科学校的教学、科研需要大量的测量分析仪器设备,特别是电子类实验教学,每种仪器都必须配置多套,而且有些仪器设备价格十分昂贵。
因此购置仪器设备的巨大投入经费,一般学校难以承受,造成仪器设备缺乏和过时旧等现象,严重影响教学科研效果。
另外,由于传统电子学实验室教学模式存在的弊端,造成实验室设备利用率低,实验信息管理混乱,实验教师工作繁杂,最终不仅仅浪费了学校大量的人力物力,而且学生还不能真正地掌握实验,培养过关的动手能力〔学校实验室仪器配备不全,一些必要的实验无法展开〕。
如果把虚拟仪器运用到实验教学和科研中,不但可以节约大量仪器设备的经费投入,而且能够提高实验教学和科研的质量与效率。
尤其是NI ELVIS在数字电路实验教学中的应用,效果更为明显。
关键词:电子技术实验教学虚拟仪器LabVIEW 优势Based on the NI ELVIS electronic experimental designAbstractWith popularization using low-cost high-performance puter resources, digital instrument platform is gradually replacing traditional electronic instrument has bee a trend.School teaching and scientific research in science and engineering in our country needs a lot of measurement analysis instruments, especially the electronic experimental teaching, each instrument must be configured more sets, and some equipment is very expensive. Therefore buy equipment investment funds, general school unbearable, causing the phenomenon such as lack of obsolete and outdated equipment, seriously affect the effect of teaching and research. In addition, due to the insufficiency of the traditional electronics laboratory teaching mode, lab equipment utilization rate is low, the experiment information management chaos, the experiment teachers work multifarious, in the end not just wasted a lot of school resources, and students can't really control experiment, train pass ability (school laboratory instrumentequipped with is not plete, some necessary experiments can not open).If the virtual instrument is applied to the experiment teaching and scientific research, not only can save a lot of instruments and equipment of funds investment, but also can improve the quality and efficiency of experiment teaching and scientific research. Especially the virtual instrument in the digital circuit experiment teaching, the application of effect is more obvious.Keywords: electronic technology experiment teaching advantages of virtual instrumentLabVIEW目录摘要I引言- 1 -1. 1传统电子学实验室教学模式的弊端- 1 -1. 1.1 实验室设备利用率低- 1 -1. 1.2实验信息管理混乱- 1 -1. 1.3 实验教师工作繁杂- 1 -1. 2 虚拟仪器在电子实验教学中的应用- 1 -1. 2.1 虚拟仪器概述- 2 -1. 2.2 LabVIEW的编程简介- 2 -1. 2.3 虚拟仪器中的数字电子技术- 2 -第一章数字电路教学实验的设计- 5 - 1.1平台的构建- 5 -1.2半加器的设计- 6 -1.3全加器的设计- 7 -1.4比拟器的设计- 8 -1.5双向同步计数器的设计- 9 -1.6与非门的设计- 10 -1.7 D触发器的设计- 11 -1.8 JK触发器的设计- 12 -1.9 译码器的设计- 13 -第二章虚拟数字示波器的设计与实现- 15 - 2.1虚拟示波器的介绍- 15 -2.2软件设计思想- 16 -2.3 前面板设计- 17 -2.4信号采集模块- 19 -2.5信号测量和分析控制模块- 19 -2.6虚拟示波器的具体软件设计- 20 -第三章基于虚拟仪器的实验室设计方案- 23 - 3.1虚拟仪器实验室的硬件平台- 24 -3.1.1 DAQ虚拟仪器系统- 24 -3.1.2 GPIB虚拟仪器系统- 27 -3.1.3 VXI虚拟仪器系统- 28 -3.1.4 PXI虚拟仪器系统- 29 -3.1.5 USB和IEEEl394虚拟仪器系统- 30 -3.1.6 RS一232虚拟仪器系统- 30 -3.2虚拟仪器实验室的软件平台- 31 -3.2.1虚拟仪器软件体系构造(VISA)- 32 -3.2.2仪器驱动程序- 33 -3.2.3应用软件- 33 -第四章论文总结- 34 -参考文献- 39 -引言实验室是教学、科研的重要基地,实验室的建立也反映了学校的教学体系、学科建立和管理体制的水平。
基于LabVIEW的虚拟数字电路实验系统的设计摘要当今社会在校学生人数急剧增加,传统的实验仪器已不能满足实验需要,学生的实际实验训练得不到满足,尤其是理工科学生,没有实验训练,抽象的理论知识很难理解。
随着低成本高性能的计算机资源普及运用,数字化仪器平台逐渐取代传统电子仪器已成为一种趋势。
如果把虚拟仪器运用到实验教学和科研中,不但可以节约大量仪器设备的需要,也提高了实验教学和科研的效率和质量。
数字电路作为电子信息类各专业的主要技术基础课程之一,其实践实验环节尤为重要。
用虚拟仪器技术构建数字电路实验系统,将广泛的应用到实验教学中。
关键词:虚拟仪器技术,数字电路,实验系统,LabVIEWABSTRACTIn today's society, the number of students increased exponentially, The traditional experimental apparatus has been unable to meet the need of experiment, Students do not meet the actual experiment training, Especially for students of science and Engineering, No experimental training, Abstract theory is hard to understand.With low cost and high performance computer resources use, Digital instrument platform gradually replaced the traditional electronic instrument has become a trend. If the virtual instrument used in the experiment teaching and scientific research, Not only can save a large amount of equipment needs, but also improve the experimental teaching and the scientific research quality and efficiency. Digital circuit for electronic information majors mainly technical basic course of, The experimental practice link is particularly important. Using the virtual instrument technology to construct digital circuit experiment system, will be widely applied in the experimental teaching. Keywords: virtual instru ment technology , digital circuit , experiment System , LabVIEW目录第一章绪论 (4)一、课题提出的背景和意义 (4)二、毕业设计的任务 (4)第二章虚拟仪器概述 (5)第三章 LabVIEW在数字电路实验中的应用 (10)第四章数电路实验系统的设计 (14)一、组合逻辑电路实验 (14)1、全加器 (14)2、全减器 (15)3、译码器 (16)4、数据选择器 (18)二、时序逻辑电路实验 (19)1、RS触发器 (19)2、JK触发器 (21)3、计数器 (22)三、综合设计实验 (23)1、信号发生器 (23)2、七段数码管 (25)3、时钟及秒表计时器 (27)总结 (29)致谢 (30)参考文献 (31)第一章绪论一、课题提出的背景和意义实验教学是培养学生创新思维和实践能力的重要环节。
随着科技的飞速发展,课程教学内容不断更新,传统的实验教学方式日益暴露出一些缺陷和不足。
如今高校实验室教学设备数量有限,特别是一些贵重的仪器,要做到学生与设备一对一配套是不现实的。
在传统的实验室教学模式中,一般会将学生分为若干小组,以组为单位作实验,使部分同学难以全部参与和投入,没能充分了解和掌握实验全过程。
再加上传统仪器功能固定且单一,仪器使用多年后,精度和灵敏度会有所下降,在实验过程中常常会因为仪器的原因而使实验数据产生很多误差然后浪费大量的时间进行检查。
而且传统实验模式中,学生靠手工记录和分析数据,这样这些数据不便于保存、查询和整理。
数字电路实验是理工科专业教学的一个重要内容,是培养学生电子技术应用和工程设计能力不可缺少的教学环节,所以实验室水平要不断改进和提高,以适应学科的发展。
虚拟仪器技术为解决这一问题提供了可能,如果基于虚拟仪器技术在实验教学中得到应用,将可以改善实验条件和效果,使教学更生动形象,这是在现代实验教学中的一种先进技术手段。
二、毕业设计的任务本次毕业设计的任务就是在LabVIEW虚拟仪器的设计环境下完成数字电路实验系统。
在前面板即图形用户界面上表现开关、旋钮、图形或者其他控制和显示对象,在后面板调用事件结构、While循环、条件结构等LabVIEW典型函数模块完成事件的响应和实现等功能。
然后根据各个数字电路实验原理用LabVIEW分别进行模块编程,完成整个实验系统,用户只需在数字电路实验总面板上点击相应的功能模块,即可实现数字电路实验项目,然后进行相对应的操作。
这样使学生容易理解各个电路的功能以进行实践训练和自主学习,有利于学生的能力培养。
第二章虚拟仪器概述从仪器的发展史可以看出,仪器领域已经经历了两次技术革命。
第一次是由数字电子技术的发展引起的,使仪器进入数字化仪器时代;第二次仪器革命是由于微处理器的广泛应用引起的,使仪器进入智能仪器时代。
而现在正在进行着第三次仪器革命即虚拟仪器时代,这和通用计算机硬软件技术的进步密不可分的。
一、虚拟仪器的简介美国国家仪器公司NI(National Instruments)提出了虚拟测量仪器(Virtual Instrument,简称VI)的概念,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。
虚拟仪器(VI)是基于计算机系统的数字化测量测试仪器,用计算机屏幕形象、方便地模拟各种仪器的调控面板,以各种需要的形式表达输出检测结果;用计算机软件实现大部分信号的分析和处理,完成各种调控和测试功能。
“软件即是仪器”,在虚拟仪器系统中,软件发挥着核心作用,在其中,硬件仅是为了解决信号的输入输出,而核心功能以软件来完成,基于虚拟仪器,用户可以根据自己的需要定义仪器的功能,通过软件修改的方法,很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模。
因此利用现有计算机资源,配以独特设计的仪器硬件和专用软件,可以实现普通仪器的全部功能以及一些在普通仪器上无法实现的特殊功能[1]。
VI是计算机技术、现代测量技术共同发展的结晶,代表着当今仪器发展的最新趋势。
自美国国家仪器公司在1986年提出虚拟仪器的概念之后,虚拟仪器技术便一直成为发达国家自动测控领域的研究热点和应用前沿。
20多年来,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欢迎。
二、虚拟仪器的发展现状国外:自20世纪80年代以来,NI公司研制和推出了多种总线系统的虚拟仪器,其代表产品是LabVIEW图形编程系统。
随后HP公司也推出了HPVEE编程系统。
后来世界上又陆续百家公司如Tektronix公司、Racal公司也相继推出了各自的产品。
1988年,全球只有5家制造商推出的30余种产品;1994年,已有90余家近1000多种产品问世。
但最早和最具影响力的还是NI 公司的图形化开发平台LabVIEW。
虚拟仪器在国外已发展成为一种新的产业。
美国是虚拟仪器的诞生地,目前也是全球最大的虚拟仪器制造国[2]。
国内:20世纪90年代中期开始引进、研究和开发工作,国家自然科学基金委员会将虚拟仪器研究作为现代机械工程科学前沿学科之一,列入为“十五”期间优先资助领域。
目前有些研究已取得可喜成绩,如863项目“虚拟仪器关键技术的研究及其产业化”,所研制的“一体化虚拟仪器”就是一种不同于欧美虚拟仪器的技术。
这项成果表明我国在虚拟仪器方面走出一条自主创新的路子。
据“国际自动化仪表”杂志1999年预测:到21世纪前十年,全世界将有50%的仪器仪表为虚拟仪器,其生产厂家将超过千家,产品将达到数千种。
市场占有率将达到电测仪器仪表的50%以上。
三、虚拟仪器的结构和分类虚拟仪器可以概括为:采集硬件+显示面板+算法软件硬件软件虚拟仪器本质上是一个开放型的结构,由通用计算机、数字信号处理器或其他CPU来提供信号处理、存储和显示功能,由数据采集板卡、CPB或VXI总线接口板进行信号的获取与控制,实现仪器的功能。
根据它采用总线方式的不同[3],可分为以下几种类型:1、PC总线——插卡型虚拟仪器这种方式借助于插入计算机内的数据采集卡与专用的软件如LabVIEW相结合,它可以通过各种控件自已组建各种仪器。
Labview/cvi是基于文本编程的程序员提供高效的编程工具,通过三种编程语言Visual C++,Visual Basic,Labviews/cvi构成测试系统,它充分利用计算机的总线、机箱、电源及软件的便利。
但是受PC机机箱和总线限制,且有电源功率不足,机箱内部的噪声电平较高,插槽数目也不多,插槽尺寸比较小,机箱内无屏蔽等缺点。
另外,ISA 总线的虚拟仪器已经淘汰,PCI总线的虚拟仪器价格比较昂贵。
2、并行口式虚拟仪器最新发展的一系列可连接到计算机并行口的测试装置,它们把仪器硬件集成在一个采集盒内。
仪器软件装在计算机上,通常可以完成各种测量测试仪器的功能,可以组成数字存储示波器、频谱分析仪、逻缉分析仪、任意波形发生器、频率计、数字万用表、功率计、程控稳压电源、数据记录仪、数据采集器。
美国LINK 公司的DSO-2XXX系列虚拟仪器,它们的最大好处是可以与笔记本计算机相连,方便野外作业,又可与台式PC机相连,实现台式和便携式两用,非常方便。
由于其价格低廉、用途广泛,特别适合于研发部门和各种教学实验室应用。
3、GBIB总线方式的虚拟仪器GPIB技术是IEEE488标准的虚拟仪器早期的发展阶段。
它的出现使电子测量独立的单台手工操作向大规模自动测试系统发展,典型的GPIB系统由一台PC机、一块GPIB接口卡和若干台GPIB形式的仪器通过GPIB电缆连接而成。