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1 虛擬儀器和LabWindows／CVI簡介 虛擬儀器是1986年美國國家儀器公司(NI)提出的一種新型儀器概念。他是計算機技術介入儀器領域所形成的一種新型的、富有生命力的儀器種類。在虛擬儀器中計算機處于核心地位，計算機軟件技術和測試系統更緊密地地結合成一個有機整體，儀器的結構概念和設計觀點都發生了根本變化。 虛擬儀器技術的實質是利用最新的計算機技術來實現和擴展傳統儀器的功能。其基本構成包括計算機、虛擬儀器軟件、硬件接口模塊等。在這里，硬件僅是為了解決信號的輸入輸出，軟件才是整個系統的關鍵。當基本硬件確定了以后，就可以通過不同的軟件實現不同的功能。虛擬儀器應用軟件集成了儀器的所有采集、控制、數據分析、結果輸出和用戶界面等功能，使傳統儀器的某些硬件甚至整個儀器都被計算機軟件所代替。因此從某種意義上說，計算機即是儀器，軟件即是儀器。 虛擬儀器的軟件是其最核心、最關鍵的部分，其主要功能是對硬件執行通信和控制，對信號進行分析和處理，以及對結果進行恰當的表達和輸出等。虛擬儀器的軟件開發平臺目前主要有兩類：第一類是基于傳統語言的Turbo C，Microsoft公司的Visual Basic與Visual C++，Borland公司的Delphi，Sybase公司的PowerBuilder，這類語言具有適應面廣、開發靈活的特點，但開發人員需有較多的編程經驗和較強的調試能力；第二類用專業圖形化編程軟件進行開發。如HP公司的VEE，NI公司的Lab-VIEW和Lab Windows／CVI等。NI公司的LabVIEW軟件開發平臺是一種專業圖形化編程軟件，采用圖形化編程方式，結構流程清晰，但缺點是對硬件的要求較高，比較依賴NI的專用產品，對信號控制方式不夠靈活。而Lab-Windows／CVI以ANSI C為核心，將功能強大，使用靈活的C語言平臺與數據采集，分析和表達的測控專業工具有機地接和起來。他的集成化開發平臺，交互式編程方法，豐富的控件和庫函數大大增強了C語言的功能，為熟悉C語言的開發人員建立檢測系統，自動測量環境，數據采集系統，過程監控系統等提供了一個理想的軟件開發環境。 2 基于LabWindows／CVI平臺開發虛擬函數信號發生器 2.1 硬件組成 儀器硬件主要由計算機及其接口、多功能數據采集卡和濾波及放大電路組成，原理框圖如圖1所示。多功能數據采集卡采用NI公司生產的1200系列Lab-PC-1200。這是一種性能優良低價位適合PC及兼容機的數據采集卡，他能夠完成信號采集(A／D)，數字信號的模擬輸出(D／A)及定時／計數功能。他具有8個模擬量輸入通道，2個模擬量輸出通道，24個數字量I／O接口和3個16位定時／計數器。Lab-PC-1200輸出的模擬信號通過濾波器進行濾波平滑、放大后即可使用。其中濾波器的選擇視輸出信號頻率范圍而定，放大倍數根據實際需要分不同的檔位。 2.2 儀器面板設計 設計的儀器而板如圖2所示。該過程主要包括創建控件和修改控件屬性兩部分。 (1) 創建控件 用戶界面共有8個控件：1個Panel控件，1個Graph控件，1個Ring控件，1個Button控件和4個Numeric控件。創建過程如下：啟動CVI，在工程窗口中選擇菜單File→New→User InterFace(*.uir)，打開空白用戶界而編輯窗口。在其中單擊右鍵，依次選擇所需控件并置于面板的合適位置。 (2) 設置控件屬性 將鼠標置于各控件圖標上并雙擊左鍵，在撣出的編輯窗口中設囂好各控件的屬性。主要屬性設置包括控件名稱(CONSTANT NAME)、回調函數(Callback Function)名、控件標題等。 2.3 軟件設計 在完成用戶界而設計后，CVI可自動生成許多代碼以及缺省消息處理函數，只要在這些函數中添加所需的代碼即可完成程序的設計。具體操作如下：在以上完成的界面窗口菜單中選Code→Generate→All Code，點擊OK鍵即進入代碼編輯窗口。整個程序部分源代碼如下，其中加粗部分代碼是需要程序開發者自己添加的。 完成以上代碼添加并保存后，在工程窗口中選擇：Ed-it→add File To Project→a11 Files(．*)，依次將前述界面文件、代碼文件以及自動生成的頭文件加入到工程文件中。通過Run dun Project命令即可運行工程文件。 值得一提的是，LabWindow／CVI軟件開發平臺還有一個很大的優勢在于利用此平臺開發的軟件可形成獨立的安裝程序，可完全脫離LabWindow／CVI環境獨立運行，易于安裝，使用性強。 3 結 語 通過對該信號發生器所產生的信號進行測試，結果表明該信號源輸出正弦信號性能優于普通傳統信號源產生的信號。可以相信，隨著虛擬儀器技術向縱深發展和各項高新技術的進步，人們完全可以實現將電子實驗室"裝入"電腦的設想。虛擬儀器不是計算機功能簡單的擴展，也不單純是傳統智能儀器的替代品，虛擬儀器的概念代表了當今測試儀器領域發展的重要方向之一，有著廣闊的發展前景。 |
