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第17章 虛擬儀器 Contents 17.1 虛擬概念及發(fā)展 虛擬儀器（Virtual Instrument，VI）是計算機技術(shù)在儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的產(chǎn)物，是繼模擬儀表、數(shù)字儀表之后的又一個新的儀器概念。 虛擬儀器是指將計算機與功能模塊（信號獲取、調(diào)理和轉(zhuǎn)換的專用硬件電路等）結(jié)合起來，通過開發(fā)計算機應(yīng)用程序，使之成為一套多功能的可靈活組合的并帶有通信功能的測試技術(shù)平臺。 虛擬儀器提高了儀器的使用效率，降低了儀器的價格，可以更方便地進行儀器硬件維護、功能擴展和軟件升級。 17.1 虛擬儀器概念及發(fā)展 傳統(tǒng)儀器與虛擬儀器的比較 17.1 虛擬儀器概念及發(fā)展 虛擬儀器的發(fā)展階段 （1）GPIB標準的確立； （2）計算機總線插槽上的數(shù)據(jù)采集卡的出現(xiàn)； （3）VXI儀器總線標準的確立； （4）虛擬儀器的軟件開發(fā)工具的出現(xiàn) 17.2 虛擬儀器結(jié)構(gòu)和硬件模塊 虛擬儀器由計算機、功能硬件模塊和應(yīng)用軟件等部分組成，其中功能硬件模塊包括各種符合計算機總線的用于數(shù)據(jù)交換的硬件。 較為常見的虛擬儀器系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、GPIB儀器系統(tǒng)、VXI儀器系統(tǒng)及其組合。 17.2 虛擬儀器結(jié)構(gòu)和硬件模塊 虛擬儀器系統(tǒng)的基本組成 17.2 虛擬儀器結(jié)構(gòu)和硬件模塊 (1)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成方法 數(shù)據(jù)采集（Data AcQuisition，DAQ）：是指從傳感器和其它待測設(shè)備等模擬或數(shù)字被測單元中自動采集信息的過程。 17.2 虛擬儀器結(jié)構(gòu)和硬件模塊 一個典型的DAQ系統(tǒng)由傳感器、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡（板）和計算機等四部分組成 17.2 虛擬儀器結(jié)構(gòu)和硬件模塊 (2) GPIB儀器系統(tǒng)的構(gòu)成方法 GPIB（General Purpose InterfacBus）技術(shù)是HP公司在20世紀70年代創(chuàng)建的一種通用儀器總線。當PC總線變化時，只需更改GPIB接口卡，儀器端可以保持不變。 在標注情況下，一塊GPIB接口卡最多可以帶14臺儀器，每段電纜長1.5m。 17.2 虛擬儀器結(jié)構(gòu)和硬件模塊 (2) GPIB儀器系統(tǒng)的構(gòu)成方法 一個典型的GPIB測試系統(tǒng)一般由一臺PC、一塊GPIB接口卡和若干臺帶GPIB接口的儀器，通過串聯(lián)的標準GPIB電纜連接而成。 17.2 虛擬儀器結(jié)構(gòu)和硬件模塊 (3)VXI儀器系統(tǒng)構(gòu)成方法 VXI（VMEbus Extensions for Instrumentation）總線是1981年由Motorola等公司聯(lián)合發(fā)布的以VME計算機總線為基礎(chǔ)的一種儀器擴展總線。 VXI總線的特點是通用性、開放性強，擴展性好，它能保持每個儀器之間的精確定時和同步，具有40Mbps的高數(shù)據(jù)傳輸率。 17.2 虛擬儀器結(jié)構(gòu)和硬件模塊 (3)VXI儀器系統(tǒng)構(gòu)成方法 采用VXI總線的虛擬儀器一般由每臺主機構(gòu)成一個VXI小系統(tǒng)，每個小系統(tǒng)最多包括13個器件，一個VXI系統(tǒng)最多可包括256個器件，一個器件可以作為一個單獨的插件，也可以由多個器件組成一個插件。 17.2 虛擬儀器結(jié)構(gòu)和硬件模塊 （4）PXI儀器系統(tǒng)的構(gòu)成方法 PXI（PCI eXtensions for Instrumention）就是建立在PCI上的新的儀器總線標準，PXI使運行在新性計算機上的機器視覺、運動控制等自動化裝置 與傳統(tǒng)儀器又可以連接起來。 17.2 虛擬儀器結(jié)構(gòu)和硬件模塊 主要虛擬儀器平臺的性能比較 17.2 虛擬儀器結(jié)構(gòu)和硬件模塊 多種儀器總線的擴展方案 17.3 虛擬儀器的軟件技術(shù) LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench 實驗室虛擬儀器工程平臺）使用圖形化編程語言在流程圖中創(chuàng)建源程序。 它集成了GPIB、VXI、RS-232、RS-485、數(shù)據(jù)采集、運動控制和視頻產(chǎn)品等硬件的數(shù)據(jù)通訊的全部功能。LabVIEW內(nèi)置了方便鏈接的TCP/IP、SOL數(shù)據(jù)庫、Active X等軟件標準的庫函數(shù)。 17.3 虛擬儀器的軟件技術(shù) 創(chuàng)建虛擬儀器的幾個步驟： （1）創(chuàng)建前面板 （2）創(chuàng)建流程圖 （3）創(chuàng)建圖標和連接 17.3 虛擬儀器的軟件技術(shù) 音頻處理VI，LabVIEW自帶例子（前面板） 17.3 虛擬儀器的軟件技術(shù) 音頻處理VI，LabVIEW自帶例子（后面板）9xU紅軟基地

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