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1、虚拟仪器设计 编著：詹惠琴 等 制作：计算机与信息工程学院 主讲：晏密英 授课： 16课时 实验： 16课时 (含 8个实验 ) 教学参考书 1 虚拟仪器软件开发环境 LabWindows/CVI6.0编程指南 张毅刚， 乔立岩等，机械工业出版社 2002.8 2 基于 LabWindows/CVI的虚拟仪 器设计 刘君华，电子工业出版社 2004.1 学习本书的前导知识 主要是 C语言的编程技术； 计算机的硬件与接口技术（如串口、 PCI总线 等）； 测试的硬件技术（如单片机）； Windows的运行机制（如程序的加载和卸载）； 各种高级的数据分析和处理技术（如 FFT变 换）、控制技术（如
2、各种控制理论）等。 本课程构架 软件开发环境介绍； 应用程序设计； 基本函数库的使用； 高级函数库（略讲）； 数据库应用程序开发； 高级程序设计（略讲）。 主要内容 LabWindows/CVI 5.0(8.0) (文本编程环境 C for Virtual Instrument) LabView 7.0 (图形化编程环境 ， G语言，实验室虚拟 仪器工程平台， Virtual Instrument Engineering Workbench) 光盘的使用说明 CVI 5.0的安装版说明； 实用例程的使用及演示，如设安装路径在 D盘，则串口的使用例程在 D:CVIsamplesrs232seri
3、al.prj,读 者可以直接在其开发环境下运行； 参考文档说明： 打开工程文件（ *.prj） 的 help选项或按 快捷键 F1,可以查找到有关的帮助文件。 CVI的主要目录说明：见 P7. CVI-C for virtual instrument; CVI是 NI(National instrument)公司推 出的交互式 C语言开发环境； CVI将 C语言与用于数据采集分析和显示 的测控专业工具有机的结合； CVI是测控领域最受欢迎的软件开发平台 之一； 应用：建立检测系统、自动测试环境、 数据采集系统、过程监控系统、虚拟仪 器等。 1.1 CVI简介 1.2 虚拟仪器概述 虚拟仪器（
4、VI）是现代计算机技术和仪 器技术深层次结合的产物，是当今计算 机辅助测试（ CAT）领域的一项重要技 术。 虚拟仪器技术是计算机硬件资源、仪器 与测控系统硬件资源和虚拟仪器软件资 源三者的有机结合。 一 . 虚拟仪器的基本概念 见 P1页的定义。 “ 虚拟 ” 二字含义： （ 1）虚拟仪器的硬件是通用的（ P1）； (2) 虚拟仪器的面板是虚拟的； 如各种开关、按钮与实际仪器上的实物 有区别。 (3)虚拟仪器测量功能是由软件来实现的。 （软件就是仪器） 二 . 虚拟仪器的构成 虚拟仪器由通用仪器硬件平台（简称硬 件平台）和应用软件两大部分构成； 其中硬件平台包括：计算机和 I/O接口 设备（
5、 1.3）； 开发软件也有两大类：文本式编程语言 （如 VC+、 VB、 CVI等）和图形化编程 语言（ LabView、 HPVEE等） (1.4)。 三 . 虚拟仪器的发展及特点 电子仪器发展至今，大致经历过四代： 第一代模拟仪器 ：如指针式万用表； 第二代分立元件仪器 ：由 20世纪 50年代 出现的电子管和 60年代出现的晶体管组 成的电子电路仪器； 第三代数字化仪器 ： 70年代出现的以集 成电路芯片为基础的仪器，如数字电压 表等； 第四代智能仪器： 以微处理器为核心的智能式 仪表，既能进行自动测试，又能进行一定的数 据处理，可取代部分脑力劳动。其缺点是其功 能全部是以硬件（或固化软
6、件）的形式存在， 无论是开发还是应用，都缺乏灵活性； 目前，随着微电子技术和计算机技术的飞速发 展，测试技术与计算机的深层次结合引起了测 试仪器领域里一场新的革命一种全新的仪器结 构概念导致了新一代仪器 -虚拟仪器 的出现。 国际上从 1988年开始陆续有虚拟仪器产品面 市，当时有 5家制造商推出了 30种产品。此后， 虚拟仪器产品成倍增加。 四 . 虚拟仪器的发展方向 网络化虚拟仪器： 可在任何时刻、 任何地点都能获取测量数据信息。 实例一：数据采集系统 含 RS-232接口的 I/O卡的测试环境 系统的总体功能设计； 系统的底层硬件设计 (见下图）； 系统的界面功能设计； 演示如下两个功能界面窗体： 单 片 机 多 路 I/O口 PC A/D D/A 定时控制 实例二 蓄电池容量测试仪 系统的构成 ：硬件平台、计算机的 I/O接口、软件（ VCVI）； 系统的演示。 实例三 净化项目 见各图片。 深一步的应用 CVI与 MATLAB的接口； 基于一般信号分析技术的虚拟仪器设计； 基于相关伪随机技术的虚拟仪器设计； 基于神经网络的虚拟仪器设计； 基于小波分析的虚拟仪器设计； 基于混沌技术的虚拟仪器设计； 基于模糊理论的虚拟仪器设计； 网络化虚拟智能传感器系统设计。
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