基于labview的虛擬萬用表設(shè)計(jì)【畢業(yè)設(shè)計(jì)+開題報告+文獻(xiàn)綜述】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p><b>　?。ǘ?屆）</b></p><p>　　基于LabVIEW的虛擬萬用表設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級 測控技術(shù)與儀器 </

2、p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p&g

3、t;　　隨著虛擬儀器技術(shù)的廣泛應(yīng)用與計(jì)算機(jī)軟硬件的迅速升級發(fā)展，測量儀器日益向多功能、高精度、集成化的方向發(fā)展。</p><p>　　數(shù)字萬用表作為一種常用的測試工具，具有準(zhǔn)確度與分辨力高、過載能力強(qiáng)、抗干擾性能好、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于數(shù)字萬用表是通過斷續(xù)的方式進(jìn)行測量與顯示的，因此不便于觀察被測量的連續(xù)變化過程及其變化趨勢，測量數(shù)據(jù)也無法保存與導(dǎo)出，使用具有一定的局限性。</p>&l

4、t;p>　　本設(shè)計(jì)利用虛擬儀器技術(shù)、以美國NI公司的LabVIEW為軟件開發(fā)平臺，設(shè)計(jì)一款“虛擬數(shù)字萬用表”，既可以實(shí)現(xiàn)“真實(shí)”數(shù)字萬用表中的交直流電壓與電流測量、電阻測量、二極管檢測的功能，又具有編程靈活、使用方便、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)證明，本設(shè)計(jì)使用簡便、靈活，人機(jī)界面友好，實(shí)現(xiàn)了所要求的檢測功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：虛擬儀器，LabVIEW，虛擬萬用表</p><p>

5、;　　Design of a Virtual Multimeter Based on LabVIEW</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Along with the wide application of virtual instrument technologies and quick development of compu

6、ter software and hardware, measuring instruments are developing in a trend with more functions, higher precision and integration degree.</p><p>　　Digital multimeter is a kind of common testing tools, which h

7、as advantages such as high accuracy and resolution, big overload capacity, good anti-interference performance, small volume and light weight. However, because digital multimeter works in a discontinuous way, it is not so

8、 convenient to observe a continuous measurand and its changing trend. Also, it is impossible to save and export the measuring result. There are some limitations in the application of digital multimeter.</p><p&

9、gt;　　This design, a ‘virtual digital multimeter’, utilizes LabVIEW software as the development platform. The ‘virtual’ digital multimeter has the almost same functions with the ‘real’ one, such as DC/AC voltage and curre

10、nt measurement, resistance measurement and diode judgment. At the same time, the ‘virtual’ one has its own advantages such as programming flexibility, easy to use and low cost. Experiment results show that this design is

11、 simple, flexible and with friendly man-machine interface, all th</p><p><b>　　.</b></p><p>　　Keywords: Virtual Instrument, LabVIEW, Virtual Multimeter</p><p><b>　　

12、目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題的來源1</p><p>　　1.2 課題的意義1</p>

13、;<p>　　1.3 虛擬儀器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展方向2</p><p>　　1.3.1 國外的研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.2 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.3 虛擬儀器的發(fā)展方向3</p><p>　　1.4 課題研究的主要內(nèi)容3</p><p>　　2 虛擬萬用

14、表的軟、硬件介紹4</p><p>　　2.1 軟件介紹4</p><p>　　2.1.1 概述4</p><p>　　2.1.2 LabVIEW的優(yōu)勢4</p><p>　　2.1.3 LabVIEW的構(gòu)成5</p><p>　　2.1.4 LabVIEW的設(shè)計(jì)方法7</p><p&g

15、t;　　2.2 硬件介紹8</p><p>　　3 虛擬萬用表的設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1 虛擬萬用表的功能要求10</p><p>　　3.2 虛擬萬用表的軟件設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.2.1 采集設(shè)置11</p><p>　　3.2.2 前面板設(shè)計(jì)14</p><p

16、>　　3.2.3 程序框圖16</p><p>　　3.2.4 整體程序20</p><p>　　3.2.5 前面板裝飾21</p><p>　　3.3 虛擬萬用表的硬件連接22</p><p>　　3.3.1 NI ELVIS II+與PC連接22</p><p>　　3.3.2 NI ELVIS I

17、I+電路連接23</p><p>　　4 虛擬萬用表的運(yùn)行及其結(jié)果25</p><p>　?。?１二極管測量25</p><p>　?。?2 交直流電流測量26</p><p>　?。?3 電阻測量27</p><p>　?。?4 交直流電壓測量27</p><p><b>

18、;　　結(jié) 論29</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p>　　致 謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　附 錄31</b></p><p>　　附錄圖1 前面板31</p><p>　　附錄

19、圖2 整體程序框圖32</p><p>　　附錄圖3 電源程序框圖32</p><p>　　附錄圖4 二極管程序框圖32</p><p>　　附錄圖5 交流電流程序框圖33</p><p>　　附錄圖6 直流電流程序框圖33</p><p>　　附錄圖7 電阻程序框圖34</p><p&

20、gt;　　附錄圖8 直流電壓程序框圖35</p><p>　　附錄圖9 交流電壓程序框圖35</p><p>　　附錄圖10 顯示屏程序框圖36</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題的來源</b></p><p>　　實(shí)

21、驗(yàn)操作在整個學(xué)習(xí)過程中有著不可或缺的重要地位。它能提高學(xué)生的動手能力，也能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和綜合素質(zhì)。此外，許多學(xué)科都以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，一旦缺少了實(shí)驗(yàn)，所謂的教學(xué)和科研都將失去其意義。學(xué)生只有通過足夠的實(shí)驗(yàn)才能更加深入地理解和掌握所學(xué)的理論知識和應(yīng)用技術(shù)，也只有通過實(shí)驗(yàn)，才能將理論更好地與實(shí)踐結(jié)合起來。</p><p>　　數(shù)字萬用表因其具有準(zhǔn)確度與分辨力較高、過載能力強(qiáng)、抗干擾性能好、功能多、體積小、重量輕、還能

22、從根本上消除讀取數(shù)據(jù)時的視差等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。但是，由于數(shù)字萬用表是通過斷續(xù)的方式進(jìn)行測量顯示的，因此不便于觀察被測電量的連續(xù)變化過程及其變化的趨勢。此外，伴隨著技術(shù)的發(fā)展、儀器設(shè)備的老化，實(shí)驗(yàn)設(shè)備也必須進(jìn)行相應(yīng)的更新；否則，儀器設(shè)備的準(zhǔn)確度、分辨力等各項(xiàng)指標(biāo)都趨于不精確，對實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有著巨大的影響，甚至與原來的已知結(jié)果背道而馳，從而對調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、培養(yǎng)創(chuàng)新精神、加強(qiáng)實(shí)踐動手能力都十分不利。而實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新所需要的資金，比如一臺

23、美國福祿克F1508數(shù)字萬用表報價2600元，一臺Agilent34410A報價近萬元，對于各高等院校來說，也是一筆不小的負(fù)擔(dān)。為解決這一矛盾，以較少的資金獲得不斷更高的性能，引入“虛擬儀器”這一概念是十分必要的。</p><p>　　本設(shè)計(jì)基于LabVIEW實(shí)現(xiàn)數(shù)字萬用表的常用功能，包括交直流電壓、電流測量，電阻測量和二極管特性測量。</p><p><b>　　1.2 課題的

24、意義</b></p><p>　　虛擬儀器技術(shù)是一門較為新穎的技術(shù)，其思想是盡可能的利用價格較為低廉的通用I/O模塊來獲取信號，而較為復(fù)雜的信號處理和分析任務(wù)則依靠PC來加以實(shí)現(xiàn)。這樣，當(dāng)儀器升級換代時，僅需更新其通用I/O部分，而軟件升級基本無需太多的費(fèi)用，儀器整體升級換代的價格得以大幅壓縮。同時，功能強(qiáng)大的PC在保證儀器功能實(shí)現(xiàn)的同時，還具有比傳統(tǒng)儀器更加人性化的人-機(jī)界面和更加強(qiáng)大的數(shù)據(jù)儲存和處

25、理能力[1]。</p><p>　　因此，與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有以下優(yōu)點(diǎn)[2]：</p><p>　　(1)虛擬儀器具有友好、靈活的人機(jī)界面，傳統(tǒng)儀器的界面較呆板。</p><p>　　(2)虛擬儀器的功能是由用戶根據(jù)實(shí)際需要通過軟件來定義的，而不是事先有儀器廠商定義的。</p><p>　　(3)虛擬儀器的性價比較高。</p&g

26、t;<p>　　(4) 虛擬儀器的軟件和硬件具有開放性、模塊化、互換性以及可重復(fù)使用等特點(diǎn)。例如，為了提高儀器的性能，可加入一個通用的儀器模塊，或者更換一個儀器模塊，而不必重新購買整個儀器。</p><p>　　(5)由于虛擬儀器技術(shù)是建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)基礎(chǔ)上的，因而技術(shù)更新較快、成本較低、測試自動化程度較高，而且可與網(wǎng)絡(luò)及其他設(shè)備互聯(lián)。</p><p>　　(6

27、)在通用硬件平臺搭建后，由軟件來實(shí)現(xiàn)儀器的具體功能，即軟件在虛擬儀器中具有重要的作用。</p><p>　　(7)虛擬儀器研制的周期較傳統(tǒng)儀器大為縮短。</p><p>　　由此可看出，虛擬儀器是當(dāng)代電子測量儀器的發(fā)展趨勢之一。本設(shè)計(jì)為“虛擬萬用表”，綜合利用了虛擬儀器技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和數(shù)字集成電路技術(shù)，具有較高的技術(shù)含量和實(shí)用性。 </p><p>　　1.3

28、 虛擬儀器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展方向</p><p>　　1.3.1 國外的研究現(xiàn)狀</p><p>　　在國外，美國NI公司研制的LabVIEW是至今最早也是最具影響力的圖形化開發(fā)平臺，即使現(xiàn)在世界各國的許多大型自動檢測和儀器的公司也相繼研制出各種不同的虛擬儀器開發(fā)平臺，也無法超越NI公司提出的虛擬儀器技術(shù)在自動檢測領(lǐng)域的地位。因此，美國既是虛擬儀器的誕生地，也是目前最大的虛擬儀器制造國

29、[3]。例如，在美國Lawrence Livermore國家實(shí)驗(yàn)室，一個花費(fèi)2000萬美金的極為復(fù)雜的飛秒激光切割系統(tǒng)就是基于LabVIEW開發(fā)的。而且，虛擬儀器系統(tǒng)及其圖形編程語言已經(jīng)成為美國各大理工科學(xué)生的一門必修課[4]。</p><p>　　1.3.2 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀</p><p>　　國內(nèi)虛擬儀器最早的研究是從引進(jìn)消化NI的產(chǎn)品開始的。國家自然科學(xué)基金委員會也曾將虛擬儀器研究作

30、為現(xiàn)代機(jī)械工程科學(xué)前沿學(xué)科之一，列入過“十五”期間優(yōu)先資助領(lǐng)域。目前有些研究已取得可喜成績，如由重慶大學(xué)測試中心秦樹人教授研發(fā)的VMIDS(Virtual Measurement Instrument Development System)系統(tǒng)。從底層技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，與LabVIEW編程系統(tǒng)是兩種不同的技術(shù)路線，不僅擁有完全自主的知識產(chǎn)權(quán)，而且用戶即使不會任何編程，也可從VMIDS系統(tǒng)的功能軟件庫里挑選出各種功能部件和功能按鈕組裝出自己需

31、要的虛擬儀器。目前，該系統(tǒng)已在工業(yè)、科研、教學(xué)等行業(yè)近百家單位推廣應(yīng)用，創(chuàng)直接與間接經(jīng)濟(jì)效益近7000萬元。這項(xiàng)成果表明我國在虛擬式儀器方面走出了一條與歐美技術(shù)線路完全不同的自主創(chuàng)新路子，并成為國際上虛擬儀器研發(fā)的先行者[5]。</p><p>　　在我國有許多高校，如復(fù)旦大學(xué)、清華大學(xué)、國防科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等數(shù)十所高校已展開了虛擬儀器技術(shù)領(lǐng)域的研究、開發(fā)和教學(xué)工作[6]。雖然遠(yuǎn)不及國外那么

32、高的普及，但通過2006年NI公司的中國高校推廣計(jì)劃的實(shí)施，標(biāo)志著虛擬儀器技術(shù)在我國也進(jìn)入了一個全新的快速發(fā)展時期。</p><p>　　1.3.3 虛擬儀器的發(fā)展方向</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、儀器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷完善，虛擬儀器將向以下三個方向發(fā)展[7]：</p><p><b>　　1、外掛式虛擬儀器</b></p&

33、gt;<p>　　PC-DAQ系統(tǒng)是最基本的虛擬儀器硬件系統(tǒng),性價比比較高，但是受PC機(jī)箱和總線的限制，電源功率有可能不足，機(jī)箱內(nèi)部的噪聲電平較高，插槽數(shù)目有限、尺寸較小，機(jī)箱內(nèi)無屏蔽等缺點(diǎn)對使用來說存在隱患，因此，今后虛擬儀器測試系統(tǒng)的主流將是以USB接口方式的外掛式虛擬儀器系統(tǒng)。</p><p>　　2、PXI型虛擬儀器</p><p>　　PXI總線在PCI總線內(nèi)核技術(shù)

34、的基礎(chǔ)上增加了成熟的技術(shù)規(guī)范和要求，具有良好的兼容性、高度的可擴(kuò)展性（有8個擴(kuò)展槽，一般的臺式PCI只有3～4個擴(kuò)展槽）、極高的傳輸速率（傳輸速率可達(dá)到132Mb/s）,以及比VXI更高的性價比, 因此,基于PXI總線的虛擬儀器硬件將會被廣泛的應(yīng)用。 </p><p><b>　　3、網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器</b></p><p>　　和以PC為核心的虛擬儀器相比，網(wǎng)絡(luò)化虛擬

35、儀器將把單臺虛擬儀器實(shí)現(xiàn)的三大功能（數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析及圖形化顯示）分開處理，分別使用獨(dú)立的基本硬件模塊實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的三大功能，以網(wǎng)線相連接，實(shí)現(xiàn)信息資源的共享[8]。而NI等公司已開發(fā)的通過Web瀏覽器觀測嵌入式儀器設(shè)備的產(chǎn)品,使人們可以通過Internet操作儀器設(shè)備，將分散在不同地理位置不同功能的測試設(shè)備聯(lián)系在一起,完成測試任務(wù)。由此可見,網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器將具有廣泛的應(yīng)用前景。</p><p>　　1.4 課

36、題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本設(shè)計(jì)利用虛擬儀器技術(shù)、以美國NI公司的LabVIEW為軟件開發(fā)平臺，設(shè)計(jì)出一款“虛擬數(shù)字萬用表”，既可以實(shí)現(xiàn)“真實(shí)”數(shù)字萬用表中的交直流電壓與電流測量、電阻測量、二極管檢測的功能，又具有編程靈活、使用方便、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　2 虛擬萬用表的軟、硬件介紹</p><p><b>　　2.1 軟件介紹

37、</b></p><p>　　虛擬儀器系統(tǒng)中，常用的儀器用開發(fā)軟件有LabVIEW、LabWindows/CVI、VEE等等，其中以LabVIEW應(yīng)用最為廣泛。</p><p><b>　　2.1.1 概述</b></p><p>　　LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering

38、 Workbench,實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺）是由美國NI公司研制開發(fā)的，類似于C和BASIC的一種程序開發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計(jì)算機(jī)語言的顯著區(qū)別是：LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式，而其他計(jì)算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼[9]。</p><p>　　LabVIEW把復(fù)雜、繁瑣的語言編程簡化為用菜單或圖標(biāo)提示的方法進(jìn)行圖形功能的選擇，然后用線條把功能圖連接

39、起來即可完成編程工作。用戶利用LabVIEW編程則像在“繪制”程序流程圖，非常方便。</p><p>　　2.1.2 LabVIEW的優(yōu)勢</p><p>　　LabVIEW的具體優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面[10]：</p><p>　　(1)豐富的圖形控件和圖形化的編程方法，設(shè)計(jì)師不需要寫任何文本格式的代碼就能輕松搞定編程。</p><p>

40、;　　(2)600多個分析函數(shù)使數(shù)據(jù)分析和信號處理更加方便。</p><p>　　(3)內(nèi)建的編譯器使用戶在編譯程序的過程中一旦有語法錯誤，就會被立即顯示出來。</p><p>　　(4)提供了大量與外部代碼或軟件進(jìn)行的機(jī)制，可以輕松實(shí)現(xiàn)LabVIEW與其他編程語言混合編程。例如DLL、CIN節(jié)點(diǎn)、ActiveX、.NET或MATLAB腳本節(jié)點(diǎn)等技術(shù)。 </p><p&

41、gt;　　(5)由于采用圖形化的編程方式，它實(shí)現(xiàn)了自動的多線路，從而能充分利用處理器尤其是多處理器的處理能力。</p><p>　　(6)提供了大量的驅(qū)動與專用工具便于和任何接口的硬件輕松鏈接。</p><p>　　(7)通過應(yīng)用程序生成器可以輕松地發(fā)布EXE、動態(tài)鏈接或安裝包。</p><p>　　(8)NI提供的豐富的附加模塊可以用于擴(kuò)展在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用，例如

42、數(shù)據(jù)記錄與監(jiān)控(DSC)模塊、實(shí)時模塊、FPGA模塊、PDA模塊、機(jī)器視覺模塊與觸摸屏模塊等。 </p><p>　　而使用LabVIEW開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的速度比使用其他編程語言快4～10倍，也是本次設(shè)計(jì)選擇其作為開發(fā)測試和測量的應(yīng)用軟件的一大決定性因素。其速度如此之快的原因主要是LabVIEW易用易學(xué)，它提供的工具使創(chuàng)建測試和測量應(yīng)用變得更為輕松。</p><p>　　2.1.3 LabVI

43、EW的構(gòu)成</p><p><b>　　(1)前面板介紹</b></p><p>　　前面板由輸入控件和顯示控件組成。它是一個前面板是圖形用戶界面，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)儀器的面板。而輸入控件模擬儀器的輸入裝置，為VI的程序框圖提供數(shù)據(jù)[11]。顯示控件則模擬儀器的輸出裝置，用以顯示程序框圖獲取或生成的數(shù)據(jù)。其開發(fā)窗口如圖2-1所示。</p><p>　　

44、圖2-1前面板的開發(fā)窗口</p><p>　　(2) 程序框圖介紹</p><p>　　程序框圖是實(shí)現(xiàn)VI邏輯功能的圖形化源代碼，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)儀器箱內(nèi)的功能部件。具體的編程就是從前面板上的輸入控件獲取輸入的信息，經(jīng)過計(jì)算和處理之后，在輸出控件中顯示。圖2-2所示為流程圖編輯窗口。</p><p>　　圖2-2 程序框圖編輯窗口</p><p>

45、<b>　　(3)工具選板簡介</b></p><p>　　該選板在前面板和程序框圖中均可使用，不同的工具可以操作、編輯或修飾選定的對象，還可以用來調(diào)試VI程序等。工具選板如圖2- 3所示。如果該選板沒有出現(xiàn)，則可以在查看菜單下選擇工具選板命令以顯示該選板。</p><p><b>　　圖2-3 工具選板</b></p><p

46、>　　(4) 控件選板簡介</p><p>　　該選板只能在前面板中使用。主要用來添加各種輸入輸出控件。在控件選板中，各種控制量和顯示量，按照所屬類別，被安排在不同的子選板中，如下圖2-4所示。</p><p><b>　　圖2-4 控件選板</b></p><p>　　(5) 函數(shù)選板簡介</p><p>　　函

47、數(shù)選板只能在程序框圖中使用，工作方式大體與控件選板相同。函數(shù)選板包含創(chuàng)建程序框圖所需的VI和函數(shù)。而這些VI和函數(shù)按照各自的類型被歸入不同的子選板中，如下圖2-5所示。</p><p><b>　　圖2-5 函數(shù)選板</b></p><p>　　2.1.4 LabVIEW的設(shè)計(jì)方法</p><p>　　(1) 確定方案：根據(jù)設(shè)計(jì)要求先構(gòu)思好整體

48、的設(shè)計(jì)方案，以便能有個清晰的思路進(jìn)行下面的設(shè)計(jì)。</p><p>　　(2) 創(chuàng)建前面板：根據(jù)確定的設(shè)計(jì)方案，從控件選板上選擇所需的輸入輸出控件，并在虛擬儀器的前面板上創(chuàng)建。</p><p>　　(3) 構(gòu)建程序框圖：根據(jù)確定的設(shè)計(jì)方案，從函數(shù)選板上選擇對象，并用線將它們連接起來以便數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞。最后得到最后的程序框圖。</p><p>　　(4) 前面板裝飾：對前

49、面板進(jìn)行再次精加工，使其更美觀，更接近傳統(tǒng)儀器的顯示界面。</p><p>　　(5) 系統(tǒng)調(diào)試：系統(tǒng)調(diào)試主要包括硬件和軟件調(diào)試兩方面。首先用仿真方式或利用模擬現(xiàn)場信號的方式進(jìn)行調(diào)試，然后再利用真實(shí)的信號進(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　(6) 運(yùn)行程序進(jìn)行測量：運(yùn)行VI，進(jìn)行信號的采集與處理，最后在前面板上顯示測量結(jié)果。</p><p><b>　　2.2

50、 硬件介紹</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)所用的數(shù)據(jù)采集硬件為NI ELVIS II+，即NI教學(xué)實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器套件。NI ELVIS II+是一個動手設(shè)計(jì)與原型設(shè)計(jì)的平臺，它集成了最常用的12個儀器——包括波特圖分析儀、數(shù)字萬用表、示波器、函數(shù)發(fā)生器等等，將它們集成在適合于硬件實(shí)驗(yàn)室或課堂的使用中[12]。其外觀如圖2-6所示。</p><p>　　圖2-6 NI ELV

51、IS II+外觀</p><p>　　NI ELVIS II+的規(guī)格參數(shù)如下[13]：</p><p><b>　　1. 模擬輸入</b></p><p>　　通道數(shù)： 8 通道差分或16 通道單端</p><p>　　ADC 分辨率：16 位</p><p>　　最大采樣速率：1.2

52、5 MS/s單通道</p><p>　　輸入范圍：±10，±5，±2，±1，±0.5，±0.2和±0.1 V</p><p>　　用于模擬輸入的最大工作電壓（信號＋共模）： ± 11 V 對 AIGND</p><p>　　2. 任意波形發(fā)生器/模擬輸出</p><

53、;p><b>　　通道數(shù)：2</b></p><p>　　數(shù)模轉(zhuǎn)換器分辨率：16位</p><p><b>　　最大更新速率：</b></p><p>　　1 通道：2.8 MS/s</p><p>　　2 通道：2.0 MS/s</p><p>　　

54、定時分辨率：50 ns</p><p>　　輸出范圍 ：± 10 V，± 5 V</p><p>　　電壓轉(zhuǎn)換速率：20 V/μs</p><p>　　NI ELVIS II+上帶一塊面包板，可以用于建立電子電路，并提供應(yīng)用程序與信號間的必要連接。實(shí)驗(yàn)板如圖2-7所示。</p><p>　　圖2-7 NI ELV

55、IS面板</p><p>　　3 虛擬萬用表的設(shè)計(jì)</p><p>　　將數(shù)據(jù)采集卡和LabVIEW軟件相結(jié)合是設(shè)計(jì)萬用表的主要思路。</p><p>　　首先利用數(shù)據(jù)采集卡NI ELVIS II+，結(jié)合DAQ助手，獲取實(shí)際測量信號，利用LabVIEW前面板做一個顯示界面，將獲取的信號顯示出來。</p><p>　　3.1 虛擬萬用表的功能要

56、求</p><p>　　(1) 具有電源開關(guān)：電源打開時，萬用表工作；電源關(guān)閉時，萬用表不工作[14]。 </p><p>　　(2) 具有數(shù)值顯示屏：顯示數(shù)字電壓表測量的數(shù)據(jù)。 </p><p>　　(3) 具有直流電壓、交流電壓、直流電流、交流電流、電阻和二極管測試的基本功能。</p><p>　　(4) 具有檔位選擇旋鈕：二極管檔、交直

57、流電流檔、電阻檔、交直流電壓檔。</p><p>　　(5) 具有提示功能：電源開關(guān)關(guān)閉時，提示電源關(guān)；數(shù)值超出檔位值時，給出超出量程提示。 </p><p>　　(6) 具備良好的人機(jī)對話能力，能夠顯示出儀器的運(yùn)行狀況、工作狀態(tài)等信息。</p><p>　　3.2 虛擬萬用表的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　考慮到虛擬萬用表系統(tǒng)的復(fù)雜性，同時

58、為了適應(yīng)今后的功能及結(jié)構(gòu)上的擴(kuò)展，通過采用流程圖設(shè)計(jì)，可以將虛擬萬用表系統(tǒng)分解為多個層次的模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，以降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。虛擬萬用表系統(tǒng)的流程如圖3-1所示。</p><p><b>　　圖3-1程序流程圖</b></p><p>　　3.2.1 采集設(shè)置</p><p>　?。?）利用DAQ助手采集數(shù)據(jù)[15][16]。在程序框圖中通過

59、“測量I/O”|“DAQmx-數(shù)據(jù)采集”|“DAQ助手”添加一個DAQ助手，以建立模擬輸入通道。選擇采集信號：模擬輸入>>電壓作為測量參數(shù)。選擇Devl>>ai0作為物理通道。具體通道設(shè)置如圖3-2所示。其DAQ助手的設(shè)置如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-2 模擬輸入通道設(shè)置</p><p>　　圖3-3 DAQ助手設(shè)置</p><p&

60、gt;　?。?）在測量交流時，還應(yīng)再建立一個模擬輸出通道。選擇生成信號：模擬輸出>>電壓；選擇Dev1>>ao0作為物理通道，具體設(shè)置如圖3-4所示。如圖3-5設(shè)置模擬輸出的生成模式。為了達(dá)到交流效果，還應(yīng)添加一個正弦的仿真信號。LabVIEW的仿真信號控件如圖3-6所示，具體設(shè)置如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-4 模擬輸出通道設(shè)置</p><p>　　

61、圖3-5 模擬輸出的生成模式設(shè)置</p><p>　　圖3-6 仿真信號控件</p><p>　　圖3-7 仿真信號設(shè)置</p><p>　　3.2.2 前面板設(shè)計(jì)</p><p>　　虛擬萬用表的旋鈕，是以現(xiàn)實(shí)中的萬用表為模型，相對地進(jìn)行修改后得到的。下面將分步進(jìn)行介紹。</p><p>　　（1）通過“控件”|“新

62、式”|“數(shù)值”|“轉(zhuǎn)盤”命令，在前面板上放置一個轉(zhuǎn)盤控件。對其選中后，通過邊角處拖動，放大控件。在右鍵菜單中選擇“文本標(biāo)簽”命令，然后進(jìn)行屬性設(shè)置，其界面如圖3-8所示。把數(shù)據(jù)類型設(shè)置為“長整型”。在“文本標(biāo)簽”選項(xiàng)卡下，雙擊“文本標(biāo)簽”欄的選項(xiàng)，寫入旋鈕對應(yīng)的名稱，再單擊“插入”按鈕，重復(fù)多次，寫入每一個項(xiàng)的名稱。這些名稱的先后順序不能亂。</p><p>　　旋鈕標(biāo)簽設(shè)置完以后前面板界面如圖3-9所示。<

63、;/p><p>　　圖3-8 旋鈕標(biāo)簽設(shè)置</p><p><b>　　圖3-9 旋鈕界面</b></p><p>　　（2）在前面板放一個字符串，用于顯示測量結(jié)果。結(jié)果只是一個數(shù)值，本可以用數(shù)值控件來加以顯示。但是為了在更加直觀、完美地顯示數(shù)值的同時，還能顯示測量種類和單位等信息，因此選擇了字符串控件。前面板界面如圖3-10所示。</p&g

64、t;<p>　　圖3-10 結(jié)果顯示屏</p><p>　　（3）放置一個數(shù)值輸入控件，用于控制測量精度。同時放置一個工作指示燈，用于指示儀器工作狀態(tài)。最后還要放置一個布爾控件，用于作為電源開關(guān)。</p><p>　　3.2.3 程序框圖</p><p>　　在程序面板中，先要放置一個條件結(jié)構(gòu)，用于指示萬用表對旋鈕不同刻度執(zhí)行不同動作。條件結(jié)構(gòu)通過“函

65、數(shù)”|“編程”|“結(jié)構(gòu)”|“條件結(jié)構(gòu)”命令調(diào)用。在條件結(jié)構(gòu)上，右鍵單擊下拉框，選擇“在后面添加分支”命令，添加條件分支，如圖3-11所示。</p><p>　　圖3-11 添加分支</p><p>　　（1）在條件結(jié)構(gòu)中添加到11個分支，這樣每一個分支都對應(yīng)一個條件結(jié)構(gòu)，執(zhí)行不同的動作，并把旋鈕和條件結(jié)構(gòu)的“分支選擇器”連接起來。0~10分支與旋鈕的文本標(biāo)簽值是對應(yīng)的，如圖3-12所示。&

66、lt;/p><p>　　圖3-12 條件結(jié)構(gòu)設(shè)置</p><p>　?。?）對每一個分支進(jìn)行設(shè)置。因?yàn)椴煌姆种?zhí)行不同動作，所以每一個分支的程序要根據(jù)情況來寫。</p><p>　　分支0用于檢測二極管。當(dāng)所測得的電阻值低于1000歐姆時，我們可以認(rèn)為系統(tǒng)中電路接通，此時二極管紅表筆接正極，顯示屏顯示“此時紅表筆為接二極管正極”。若測得的電阻值大于1000歐姆，則認(rèn)為

67、電路短路，此時二極管反接，顯示屏顯示"此時紅表筆接為二極管負(fù)極"。程序框圖如圖3-13所示。</p><p>　　圖3-13 二極管檢測程序</p><p>　　分支1到2用于交流電流的檢測，區(qū)別只是在于其量程不同。測量中先對所測得的電流值的大小進(jìn)行檢測，判斷測量值是否超過量程。若沒有超過量程，就讀取測量精度，對測量值進(jìn)行相應(yīng)精度的轉(zhuǎn)換。然后將測量值轉(zhuǎn)換為字符串，通過一

68、個字符串連接控件，并添加上單位，再送到文本框顯示。若超過量程，則在文本框中顯示"超出測量范圍，請選擇高檔位"，提示用戶換用高檔位。為了模擬交流電流，程序中用DAQ助手輸出了一個仿真的交流電流輸入。程序框圖如圖3-14所示。</p><p>　　圖3-14 交流電流測量程序</p><p>　　分支3到4用于測量直流電流，它的測量原理與交流電流檢測原理相同。首先判斷測量值

69、的大小，再進(jìn)行相應(yīng)精度的字符串轉(zhuǎn)換顯示。實(shí)驗(yàn)時，因?yàn)榭梢灾苯邮褂肗I ELVIS II+的5V/15V直流電進(jìn)行測試，所以此處沒有使用DAQ助手來產(chǎn)生直流輸入。整個程序框圖如圖3-15所示。</p><p>　　圖3-15 直流電流測量程序</p><p>　　分支5到6用于電阻測量。這個測量范圍很廣泛，不過也是一個數(shù)值量的比較。在測量范圍內(nèi)，萬用表才會測量，如果超過范圍，則顯示“超出測量

70、范圍，請選擇高檔位”。此外，對于小電阻測量（200歐姆檔位），測量電阻使用的是四線法；而對于大電阻，測量電阻使用的是兩線法。程序框圖如圖3-16所示。</p><p>　　圖3-16 電阻測量程序</p><p>　　分支7到8用于直流電壓測量，分支9到10用于交流電壓測量。測量原理和上述測量原理大致相同，只是單位和大小不同。程序框圖分別如圖3-17和3-18所示。</p>

71、<p>　　圖3-17 直流電壓測量程序</p><p>　　圖3-18 交流電壓測量程序</p><p>　?。?）添加一個While循環(huán)讓萬用表能連續(xù)工作。為了使程序能在打開開關(guān)后再進(jìn)行測量的操作，又添加了一個條件結(jié)構(gòu)。當(dāng)電源開關(guān)處于“關(guān)”的狀態(tài)時，條件結(jié)構(gòu)提示“請先打開電源開關(guān)”。程序框圖如圖3-19所示。</p><p>　　圖3-19 電源開關(guān)設(shè)

72、置</p><p>　　（4）在上面的基礎(chǔ)上添加一個事件結(jié)構(gòu)，使程序在不同條件下，進(jìn)行不同的操作。如圖3-20所示。</p><p>　　圖3-20 電源打開后前面板顯示設(shè)置</p><p>　　3.2.4 整體程序</p><p>　　在程序編寫完成后，還應(yīng)該添加一個While循環(huán)讓萬用表能連續(xù)工作。整個程序框圖如圖3-21所示。</

73、p><p>　　圖3-21 完整程序</p><p>　　3.2.5 前面板裝飾</p><p>　　當(dāng)程序?qū)懲旰?，就要對其進(jìn)行界面布局，使其看上去更整齊美觀。所謂的裝飾前面板，即為一些控件進(jìn)行著色布局。例如對旋鈕進(jìn)行不同的著色，以此區(qū)分各種測量對象刻度。</p><p>　　對整個界面進(jìn)行布局安排后，最后的前面板如圖3-22所示。</p&

74、gt;<p>　　圖3-22 完整的前面板界面</p><p>　　3.3 虛擬萬用表的硬件連接</p><p>　　3.3.1 NI ELVIS II+與PC連接</p><p>　?。?） 連接NI ELVIS II+的電源線，將其USB數(shù)據(jù)線分別連接PC和NI ELVIS II+。</p><p>　　（2）開啟位于NI

75、ELVIS II+背面的電源開關(guān)，等待USB READY的黃色燈亮。</p><p>　　（3）開啟位于NI ELVIS II+面板右上方的“PROTOTYPING BOARD POWER”開關(guān)，開啟后亮燈如圖3-23所示。</p><p>　　圖3-23 打開電源后的實(shí)驗(yàn)板顯示圖</p><p>　?。?）開啟MAX，對NI ELVIS II+自檢。自檢后出現(xiàn)成功

76、提示，如圖3-24所示。</p><p>　　圖3-24 NI ELVIS II+自檢</p><p>　　3.3.2 NI ELVIS II+電路連接</p><p>　　自檢完畢后，依次關(guān)閉“PROTOTYPING BOARD POWER”開關(guān)、電源開關(guān)后連線。連線圖如圖3-25所示。</p><p><b>　　圖3-25 連

77、線圖</b></p><p>　　4 虛擬萬用表的運(yùn)行及其結(jié)果</p><p>　　打開計(jì)算機(jī)，運(yùn)行LabVIEW，打開虛擬萬用表，打開NI ELVIS II+實(shí)驗(yàn)板，連接好電路圖，連接好計(jì)算機(jī)后，最后運(yùn)行程序，在程序前面板上進(jìn)行測量，得到測量數(shù)據(jù)，如下面的圖所示。</p><p><b>　?。?１二極管測量</b></p&

78、gt;<p><b>　　圖4-1二極管測量</b></p><p>　?。?2 交直流電流測量</p><p>　　圖4-2交流電流測量</p><p>　　圖4-3直流電流測量</p><p><b>　　４.3 電阻測量</b></p><p><b

79、>　　圖4-4 電阻測量</b></p><p>　　４.4 交直流電壓測量</p><p>　　圖4-5直流電壓測量</p><p>　　圖4-6 交流電壓測量</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)利用虛擬儀器技術(shù)、以美國NI公司的Lab

80、VIEW為軟件開發(fā)平臺，設(shè)計(jì)了一款“虛擬數(shù)字萬用表”，既實(shí)現(xiàn)了“真實(shí)”數(shù)字萬用表中的交直流電壓與電流測量、電阻測量、二極管檢測的功能，又具有編程靈活、使用方便、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)證明，本設(shè)計(jì)使用簡便、靈活，人機(jī)界面友好，實(shí)現(xiàn)了所要求的檢測功能。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　李鐵軍，李學(xué)武，高育鵬.虛擬儀器技術(shù)及其在數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)

81、用[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2005(9):79-81.</p><p>　　黃松嶺，吳靜.虛擬儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.10：58-59.</p><p>　　黃進(jìn)文.虛擬儀器新技術(shù)及其在我國的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2008，31:8-9</p><p>　　寧歆.基于LabVIEW的虛擬數(shù)字示波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].200

82、6.04.01</p><p>　　重慶大學(xué)虛擬儀器關(guān)鍵技術(shù)的研究課題驗(yàn)收[N].科技日報，2006-12-19.</p><p>　　李震，柯旭貴，汪云祥.虛擬儀器的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀與展望[J].安徽工程科技學(xué)院學(xué)報，2005，18(4):1-4.</p><p>　　楊東浩.虛擬儀器技術(shù)及其應(yīng)用[J].甘肅科技縱橫，2007.05第35卷第6期</p&g

83、t;<p>　　胡仁喜，王恒海，齊東明.LabVIEW 8.2.1虛擬儀器實(shí)例指導(dǎo)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.01:5-6</p><p>　　S.Yu.Mel’nikov，L.I. Naumova， E. S. Panteleeva， and E. V. Sudarikova，Angle Accuracy Control in Stepping Motors with the He

84、lp of the Graphing Program LabVIEW</p><p>　　陳錫輝，張銀鴻.LabVIEW 8.20程序設(shè)計(jì)從入門到精通[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.07：4-5</p><p>　　王磊，陶梅.精通LabVIEW 8.X[M].電子工業(yè)出版社，2008.05</p><p>　　楊智，袁媛，賈延江.虛擬儀器教學(xué)實(shí)驗(yàn)簡明教程:

85、基于LabVIEW的ELVIS[M].北京：航空航天大學(xué)出版社，2008.03</p><p>　　ELVIS_II_II+產(chǎn)品說明書</p><p>　　吳正玲.虛擬電子測試平臺數(shù)字萬用表的研制[D].2009.06</p><p>　　龍華偉，顧永剛.LabVIEW8.2.1與DAQ數(shù)據(jù)采集[M].清華大學(xué)出版社，2008.08</p><p

86、>　　Cor J.Kalkman，MD，PhD， LabVlEW: A SOFTWARE SYSTEM FOR DATA ACQUISITION，DATA ANALYSIS， AND INSTRUMENT CONTROL， 1995;11:51-58</p><p><b>　　附 錄</b></p><p><b>　　附錄圖1 前面板<

87、;/b></p><p>　　附錄圖2 整體程序框圖</p><p>　　附錄圖3 電源程序框圖</p><p>　　附錄圖4 二極管程序框圖</p><p>　　附錄圖5 交流電流程序框圖</p><p>　　附錄圖6 直流電流程序框圖</p><p>　　附錄圖7 電阻程序框圖<

88、/p><p>　　附錄圖8 直流電壓程序框圖</p><p>　　附錄圖9 交流電壓程序框圖</p><p>　　附錄圖10 顯示屏程序框圖</p><p><b>　　文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　基于LabVIEW的虛擬萬用表設(shè)計(jì)</p><p><b>

89、　　一、前言</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)操作在整個學(xué)習(xí)過程中有著不可或缺的重要地位。它能提高學(xué)生的動手能力，也能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和綜合素質(zhì)。此外，許多學(xué)科都以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，一旦缺少了實(shí)驗(yàn)，所謂的教學(xué)和科研都將失去其意義。學(xué)生只有通過足夠的實(shí)驗(yàn)才能更加深入地理解和掌握所學(xué)的理論知識和應(yīng)用技術(shù)，也只有通過實(shí)驗(yàn)，才能將理論更好地與實(shí)踐結(jié)合起來。</p><p>　　數(shù)字萬用表因

90、其具有準(zhǔn)確度與分辨力較高、過載能力強(qiáng)、抗干擾性能好、功能多、體積小、重量輕、還能從根本上消除讀取數(shù)據(jù)時的視差等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。但是，由于數(shù)字萬用表是通過斷續(xù)的方式進(jìn)行測量顯示的,因此不便于觀察被測電量的連續(xù)變化過程及其變化的趨勢。而且伴隨著技術(shù)的發(fā)展、儀器設(shè)備的老化，實(shí)驗(yàn)設(shè)備也必須進(jìn)行相應(yīng)的更新，否則，儀器設(shè)備的準(zhǔn)確度、分辨力等各項(xiàng)指標(biāo)都趨于不精確，對實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有著巨大的影響，甚至與原來的已知結(jié)果背道而馳，從而對調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、

91、培養(yǎng)創(chuàng)新精神、加強(qiáng)實(shí)踐動手能力都十分不利。而實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新所需要的資金，比如一臺美國福祿克F1508數(shù)字萬用表報價2600元，一臺Agilent34410A報價近萬元，對于各高等院校來說，也是一筆不小的負(fù)擔(dān)。為解決這一矛盾，以較少的資金獲得不斷更高的性能，引入“虛擬儀器”這一概念是十分必要的。</p><p>　　所謂虛擬儀器（Virtual Instrumentation），就是在以計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺上，儀器

92、功能由用戶設(shè)計(jì)和定義，其測試功能由測試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)[1][2]。虛擬儀器的實(shí)質(zhì)是盡量采用通用I／O接口設(shè)備來完成信號的采集測量與調(diào)理以降低設(shè)備成本；利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析和處理；利用計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能來模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，以多種形式表達(dá)輸出檢測結(jié)果從而完成各種測試功能的一種計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)。使用者用鼠標(biāo)或鍵盤來操作虛擬面板，就如同使用一臺專用測量儀器一樣[3]。</p>&l

93、t;p>　　因此，與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　(1) 融合計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的硬件資源 ,突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲等方面的限制,大大增強(qiáng)了傳統(tǒng)儀器的功能。</p><p>　　(2) 利用計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源 ,實(shí)現(xiàn)了部分儀器硬件的軟件化,節(jié)省了物質(zhì)資源,增加了系統(tǒng)靈活性;通過軟件技術(shù)和相應(yīng)數(shù)值算法,實(shí)時、直接地對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析與處理;通過圖

94、形用戶界面技術(shù),真正做到界面友好、人機(jī)交互。</p><p>　　(3) 虛擬儀器的硬、軟件都具有開放性、模塊化、可重復(fù)使用及互換性等特點(diǎn)。因此 ,用戶可根據(jù)自己的需要選用不同廠家的產(chǎn)品,使儀器系統(tǒng)的開發(fā)更為靈活 ,效率更高 ,縮短了系統(tǒng)組建時間[4][5]。</p><p>　　由此可看出，虛擬儀器是當(dāng)代電子測量儀器的發(fā)展趨勢之一。本設(shè)計(jì)擬實(shí)現(xiàn)的虛擬萬用表，綜合利用了虛擬儀器技術(shù)、計(jì)算機(jī)

95、軟件技術(shù)和數(shù)字集成電路技術(shù)，具有較高的技術(shù)含量和實(shí)用性，還可將其作為網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的一部分以達(dá)到軟件共享、儀器共享和遠(yuǎn)程控制的目的。因此，對于虛擬萬用表的研究，有著較大的科研意義和現(xiàn)實(shí)意義。</p><p><b>　　二、主題</b></p><p>　　虛擬儀器系統(tǒng)中，常用的儀器用開發(fā)軟件有LabVIEW、LabWindows/CVI、VEE等等，其中以LabVI

96、EW應(yīng)用最為廣泛。</p><p>　　LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言。不僅可以用來快速搭建小型自動化測試測量系統(tǒng)，還可以被用來開發(fā)大型的分布式數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。</p><p>　　傳統(tǒng)文本編程語言根據(jù)語句和指令的先后順序決定程序執(zhí)行順序，而Lab

97、VIEW 則采用數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流向決定了程序的執(zhí)行順序。它用圖標(biāo)表示函數(shù)，用連線表示數(shù)據(jù)流向。因此，1986年，圖形化的虛擬儀器編程環(huán)境LabVIEW一經(jīng)美國NI公司推出，就標(biāo)志著虛擬儀器軟件設(shè)計(jì)平臺基本成型，虛擬儀器從概念構(gòu)思變?yōu)楣こ處熆蓪?shí)現(xiàn)的具體對象。</p><p>　　國外虛擬儀器技術(shù)自上世紀(jì)80年代由美國NI公司提出以來，一直成為發(fā)達(dá)國家自動測控領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和應(yīng)用前沿。近年來

98、，世界各國的許多大型自動測控和儀器公司均相繼研制了為數(shù)不少的虛擬儀器開發(fā)平臺，但最早和最具影響力的還是NI公司的圖形化開發(fā)平臺LabVIEW（NI 也推出了基于C 語言模式的了Labwindows ／CVI 等交互式開發(fā)平臺）。虛擬儀器在國外已發(fā)展成為一種新的產(chǎn)業(yè)。美國是虛擬儀器的誕生地，目前也是全球最大的虛擬儀器制造國[6]。例如，在美國Lawrence Livermore國家實(shí)驗(yàn)室，一個花費(fèi)2000萬美金的極為復(fù)雜的飛秒激光切割系統(tǒng)

99、就是基于LabVIEW開發(fā)的。</p><p>　　國內(nèi)虛擬儀器最早的研究也是從引進(jìn)消化NI的產(chǎn)品開始。國家自然科學(xué)基金委員會也曾將虛擬儀器研究作為現(xiàn)代機(jī)械工程科學(xué)前沿學(xué)科之一,列入過為“十五”期間優(yōu)先資助領(lǐng)域。目前有些研究已取得可喜成績，如由重慶大學(xué)測試中心秦樹人教授承擔(dān)的國家863 項(xiàng)目“虛擬儀器關(guān)鍵技術(shù)的研究及其產(chǎn)業(yè)化”，所研發(fā)的“一體化虛擬儀器”就是一種不同于歐美虛擬儀器的新技術(shù)。這項(xiàng)成果表明我國在虛擬式

100、儀器方面走出一條與歐美技術(shù)線路完全不同的自主創(chuàng)新路子,并成為國際上嵌入式一體化虛擬儀器研發(fā)的先行者[7]。</p><p>　　在我國有許多高校，如清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、重慶大學(xué)、華中科技大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、國防科技大學(xué)、成都電子科技大學(xué)、中國科技大學(xué)、暨南大學(xué)、四川大學(xué)等數(shù)十所高校已展開了虛擬儀器技術(shù)領(lǐng)域的研究、開發(fā)和教學(xué)[5]，NI公司也已2006年在中國高校廣泛推廣虛擬儀器技術(shù)列入了戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)

101、劃（NI 中國高校推廣計(jì)劃），這標(biāo)志著自提出虛擬儀器的概念之后，虛擬儀器技術(shù)在我國也進(jìn)入了一個全新的快速發(fā)展時期。由此可以看出：我國高校在發(fā)展與推廣虛擬儀器技術(shù)進(jìn)程中的重要地位[6]：</p><p>　　1、高等理工科院校具備研發(fā)和推廣虛擬儀器技術(shù)的得天獨(dú)厚的實(shí)力。高等學(xué)校，特別是高等理工科院校的相關(guān)技術(shù)力量雄厚，有相當(dāng)?shù)难芯繉?shí)力，又有廣大理工科學(xué)生作為教學(xué)和推廣的對象，在我國創(chuàng)新研究、推廣應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)中起

102、著橋頭堡的作用，有責(zé)任、也有實(shí)力推動虛擬儀器新技術(shù)在我國的發(fā)展。</p><p>　　2、高校發(fā)展虛擬儀器技術(shù)有利于高校自身實(shí)力的加強(qiáng)，而且引入虛擬儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和教學(xué)，容易實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：</p><p>　　(1)先進(jìn)儀器的低成本化</p><p>　　(2)縮短新型儀器的開發(fā)周期</p><p>　　(3)降低儀器的維護(hù)、配置成本</

103、p><p>　　(4)容易實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的交互式實(shí)驗(yàn)和教學(xué)</p><p>　　(5)強(qiáng)化學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)過程的自主性和自創(chuàng)性</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、儀器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷完善, 虛擬儀器將向以下三個方向發(fā)展:</p><p><b>　　1、外掛式虛擬儀器</b></p><p>　　P

104、C- DAQ 式虛擬儀器是現(xiàn)在比較流行的虛擬儀器系統(tǒng),但是,由于基于 PCI 總線的虛擬儀器在插入 DAQ時都需要打開機(jī)箱等,比較麻煩,而且,主機(jī)上的 PCI 插槽有限, 再加上測試信號直接進(jìn)入計(jì)算機(jī),各種現(xiàn)場的被測信號對計(jì)算機(jī)的安全造成很大的威脅,同時,計(jì)算機(jī)內(nèi)部的強(qiáng)電磁干擾對被測信號也會造成很大的影響, 故以USB接口方式的外掛式虛擬儀器系統(tǒng)將成為今后廉價型虛擬儀器測試系統(tǒng)的主流。</p><p>　　2、P

105、XI型高精度集成虛擬儀器測試系統(tǒng)</p><p>　　PXI總線在機(jī)械、電氣和軟件特性方面充分發(fā)揮了PCI總線的全部優(yōu)點(diǎn),具有高度的可擴(kuò)展性、良好的兼容性、極高的傳輸速率,以及比VXI更高的性價比, 因此,基于PXI總線的虛擬儀器硬件將會得到越來越廣泛的應(yīng)用。</p><p><b>　　3、網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器</b></p><p>　　盡管In

106、ternet技術(shù)最初并沒有考慮如何將嵌入式智能儀器設(shè)備連接在一起, 不過NI等公司已開發(fā)了通過Web瀏覽器觀測這些嵌入式儀器設(shè)備的產(chǎn)品,使人們可以通過Internet操作儀器設(shè)備。根據(jù)虛擬儀器的特性,我們能夠方便地將虛擬儀器組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將分散在不同地理位置不同功能的測試設(shè)備聯(lián)系在一起,使昂貴的硬件設(shè)備、軟件在網(wǎng)絡(luò)上得以共享,減少了設(shè)備重復(fù)投資。現(xiàn)在,有關(guān) MCN ( Measurement and Control Net

107、-works ) 方面的標(biāo)準(zhǔn)正在積極進(jìn)行, 并取得了一定進(jìn)展。由此可見,網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器將具有廣泛的應(yīng)用前景[8]。</p><p><b>　　三、總結(jié)</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)操作在整個學(xué)習(xí)過程中有著不可或缺的重要地位。數(shù)字式萬用表因其準(zhǔn)確度與分辨力較高、過載能力強(qiáng)、抗干擾性能好等優(yōu)點(diǎn)而在實(shí)驗(yàn)室中廣泛使用。但是，傳統(tǒng)的數(shù)字式萬用表也具有一些缺點(diǎn)，比如數(shù)據(jù)的連

108、續(xù)記錄比較困難、更新?lián)Q代價格較為昂貴等等。而虛擬儀器技術(shù)可以較好地解決上述問題。</p><p>　　虛擬儀器技術(shù)是一門較為新穎的技術(shù)，其思想是盡可能的利用價格較為低廉的通用I/O來獲取信號，而較為復(fù)雜的信號處理和分析任務(wù)則依靠PC來加以實(shí)現(xiàn)。這樣，當(dāng)儀器升級換代時，僅需更新其通用I/O部分，而軟件升級基本無需太多的費(fèi)用，儀器整體升級換代的價格得以大幅壓縮。同時，功能強(qiáng)大的PC在保證儀器功能實(shí)現(xiàn)的同時，還具有比傳

109、統(tǒng)儀器更加人性化的人-機(jī)界面和更加強(qiáng)大的數(shù)據(jù)儲存、處理能力。</p><p>　　本設(shè)計(jì)擬基于LabVIEW實(shí)現(xiàn)數(shù)字萬用表的常用功能，包括交直流電壓、電流測量，電阻測量，二極管測量，電容測量等。虛擬萬用表的軟件由LabVIEW8.5加以實(shí)現(xiàn)，硬件部分則使用具有16通道輸入的NI ELVIS II+。</p><p><b>　　四、參考文獻(xiàn)</b></p>

110、<p>　　[1]龍華偉，顧永剛，labVIEW8.2.1與DAQ數(shù)據(jù)采集[M],清華大學(xué)出版社，2008.8</p><p>　　[2]岳靜,虛擬儀器及其發(fā)展前景[N],西安航空技術(shù)高等專科學(xué)校學(xué)</p><p>　　[3]寧歆,基于LabVIEW的虛擬數(shù)字示波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[C], 2006.04.01</p><p>　　[4]李鐵軍,李學(xué)武,高

111、育鵬.虛擬儀器技術(shù)及其在數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用 [ J ].現(xiàn)代電子技術(shù), 2005 (9) : 79 - 81.</p><p>　　[5]李震,柯旭貴,汪云祥.虛擬儀器的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀與展望[J].安徽工程科技學(xué)院學(xué)報,2005,18,(4):1-4.</p><p>　　[6]黃進(jìn)文,虛擬儀器新技術(shù)及其在我國的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[N],科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2008</p><

112、p>　　[7] 重慶大學(xué)虛擬儀器關(guān)鍵技術(shù)的研究課題驗(yàn)收[N],科技日報,2006-12-19.</p><p>　　[8]楊東浩,虛擬儀器技術(shù)及其應(yīng)用[J].甘肅科技縱橫,2007.05第35卷第6期</p><p>　　[9]黃松嶺，吳靜，虛擬儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程[M]，清華大學(xué)出版社，2008.10</p><p>　　[10]陳錫輝,張銀鴻，LabVIEW

113、8.20程序設(shè)計(jì)從入門到精通[M]，清華大學(xué)出版社，2007.07</p><p>　　[11]楊智，袁媛，賈延江，虛擬儀器教學(xué)實(shí)驗(yàn)簡明教程:基于LabVIEW的ELVIS[M]，北京航空航天大學(xué)出版社，2008.03</p><p>　　[12]王磊，陶梅，精通labVIEW 8.X[M],電子工業(yè)出版社，2008.05</p><p>　　[13]美國NI公司，