发布时间 : 星期一 文章#《虚拟仪器技术》实验指导书更新完毕开始阅读
虚拟仪器技术 实验指导书
注意：在实验之前，首先在计算机的D盘下面创建一个以自己名字+学号命名的目录，在此文件夹下面再建立8个子文件夹目录，分别命名为实验一至实验八，所有的实验程序都保存到相应的目录中。
实验一 LabVIEW编程环境与基本操作
一、实验目的
1．了解LabVIEW的编程与运行环境。
2．掌握LabVIEW的基本操作方法，并编制简单的程序。 3．掌握使用调试工具调试VI程序。 4．掌握VI子程序的建立和调用过程。 二、实验设备
安装有LabVIEW 的计算机 三、实验原理
现代科技技术的进步以计算机技术的进步为代表。不断革新的计算机技术，从各个层面上影响着、引导着各行各业的技术更新。基于计算机技术的虚拟仪器系统技术正以不可逆转的力量推动着测量与控制技术的革命。
虚拟仪器系统的概念不仅推进了以仪器为基础的测控系统的改造，同时也影响
了以数据采集为主的测控系统的传统构造方法。过去独立分散、互不相干的许多传统仪器，在虚拟仪器系统的概念之下，正在逐渐靠拢、相互影响，并形成新的技术方法和技术规范。
虚拟仪器系统的概念是测控系统的抽象。不管是传统的还是虚拟的仪器，它们的功能都是相同的：采集数据，对采集来的数据进行分析处理，然后显示处理的结果。它们之间的不同主要体现在灵活性方面。虚拟仪器由用户自己定义，这意味着用户可以自由地组合计算机平台、硬件、软件、以及各种完成应用系统所需要的附件。而这种灵活性在由制造商定义、功能固定、独立的传统仪器上是达不到的。常用的数字万用表、示波器、信号发生器、数据记录仪，以及温度和压力监控器就是传统仪器的代表。
基于计算机的虚拟仪器得益于PC技术的发展。由于直接将仪器模块插入到计算机中，我们就可以直接享用到台式或便携式计算机上出众的处理能力、显示、数据存储以及连接性能等方面的优势，使测量以最有效的方式从使用传统的仪器过渡到使用通用计算机。基于计算机的仪器不仅继承了传统仪器的标准测量能力，更增加了扩展仪器概念的灵活性，使我们能够更加直接、更加有效地面对当今测量应用的挑战。更有意义的是，利用诸如LabVIEW、LabWindows/CVI等应用开发环境，可以方便地使多台仪器的测量能力结合并同步工作，以建立功能强大仪器系统。更进一步，我们也可以开发自己的分析程序，实现那些有别于其他仪器或系统的功能。
PC机和台式工作站已经成为检测系统的标准控制平台。基于虚拟仪器的应用软件包、用户接口库、仪器驱动程序、检测程序和分析库正在被广泛地应用并极大地减少了开发的时间。A/D转换技术的发展，使得插卡式数据采集板成为基于PC机的仪器系统增长最快的选件。图像技术的引入，更为现代检测系统增添风采。今天，工业标准的计算机平台，揉合多种仪器与设备，并充分利用仪器系统软件工具，已经成为降低系统造价，完善系统功能，提高系统性能/价格比的最重要的手段。
不管是建立检测系统，还是建立工业自动化系统，充分利用最现代化的手段，运用最新技术是必不可少的。简洁、实用、可靠、完备而且高性能/价格比始终是我们的追求。软件和硬件的结合、GPIB与DAQ的搭配、传统与现代的协调，使我们可以建立独特且规范的系统。
虚拟仪器系统技术的基础是计算机系统，核心是软件技术。因此，美国国家仪器公司（NI）提出其著名的口号：The Software is the Instrument (软件就是仪器)。可以说，组建现代化测控系统的成败很大程度上取决于软件平台和工具以及相关硬件设备的选择。为了使“软件就是仪器”这句口号成为现实，美国国家仪器公司在软件体系结构的各个层次上，形成了完整的设备驱动程序、系统开发平台、实用支持软件、应用软件包相互支撑的格局，使虚拟仪器系统的概念不再“虚拟”。其中，LabVIEW就是美国NI公司推出的一套著名的虚拟仪器开发软件平台。
1、LabVIEW与虚拟仪器（VI）程序
LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器集成环境) 是一个高效的图形化程序设计环境，也是一个功能强大而又灵活地仪器
和分析软件应用开发工具。它结合了简单易用的图形式开发环境与灵活强大的G编程语言，提供了一个直觉式的环境，与测量紧密结合，能让工程师与科学家们迅速开发出有关数据采集、测量控制、数据分析、存储及显示的解决方案。现今数以万计的工程师、科学家以及技术人员正在使用LabVIEW来构建测量与自动化系统。
在NASA（美国国家航空和宇宙航行局），工程师们使用LabVIEW来对国际空间站使用的低成本乘员救生飞船（X-38工程）的原型机（一共四架）进行设计、制造和测试，并取得了很好的效果。V131, V132, V133和最后正式样机V201在飞行测试时的各种状态数据都是通过LabVIEW采集和处理的。使用LabVIEW不仅使该飞船的开发研制周期大大缩短，还极大地降低了系统开发费用。
像C或BASIC一样，LabVIEW也是通用的编程系统，有一个可完成任何编程任务的庞大的函数库。LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等。LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其通过程序（子VI）的结果、单步执行等，便于程序的调试。
1) LabVIEW的启动
启动LabVIEW 7 Express后，首先出现图1-1所示的对话框。
对话框各按钮的作用如下：
【New】——创建一个新的VI（Virtual Instrument）程序；
【Open】——打开一个已有的VI程序（单击右边的小箭头，弹出的下拉菜单中包含程序示例和最近10此使用的VI程序）。
【Configure】——设置NI的测量和控制工具，如DAQmax的设置。 【Help】——LabVIEW帮助。
图1-1 LabVIEW 7 Express启动界面
选择Blank VI时，将出现一个未命名的前面板窗口。前面板窗口是VI代码的接口，也是组成VI的两种LabVIEW窗口之一。另一个窗口是框图窗口，其中包含了以图形方式（如图标、连线等）表示的程序代码。
2) 前面板窗口和框图程序窗口
使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为VI。VI包括三个部分：程序前面板、框图程序和图标/连接器。
图1-2和图1-3所示为一个虚拟仪器的前面板和与其对应的框图程序。
图1-2 LabVIEW程序前面板
程序前面板用于设置输入数值和观察输出量，用于模拟真实仪表的前面板，其大小、外观、功能布局均可以由用户根据自己的需要进行定制。在程序前面板上，输入量被称为控制（Controls），输出量被称为显示（Indicators）。控制和显示是以各
图1-3 与LabView程序前面板对应的框图程序
种图标形式出现在前面板上，如旋钮、开关、按钮、图表等，这使这得前面板直观易懂。
a) 前面板工具栏
前面板窗口和框图程序窗口都有各自的工具栏，工具栏包括用来控制VI的命令按钮和状态指示器。图1-4所示是前面板的工具栏。