基于Labview的远程虚拟电子实验室设计资料Word下载.docx

基于Labview的远程虚拟电子实验室设计资料Word下载.docx

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Limiaoteachername:

Yangxiaoping

Abstract：

Labviewisoneofthefactorsinprogramsearching,itisdevelopedaidemanufacturedbyNICorporationofUSstate,anditissimilarwithCandBasicexploitativeenvironment.WhilethereisaremarkabledistinctionbetweenLabviewandtheothercomputerlanguage,thatis,thelattertakesthelanguagewhichisonthebasisoftext,thenthecodeisproduced,butLabviewwritesprogram,drawingsupportfromgraphofeditorlanguage,theprogramwhichispresentsbyaformofframe.

Toachievesuchaneffect,weshoulddowellinthreeaspects;

itwillbeappearedinmythesis.Ontheonehand,searchingforthefictitiouslabofprogrammer,andissuanceofweb.Allwhichisbasisof 

Labview.AnalysingTCP/IPofLabview,VIserviceandnetcommunicativesystemofDatesocket,thethirdone,discussingtheeachofthemechanism’sprinciple,functionandfeather。

AnglicizingserialportterminalRS232ontheinstrumentequipment,besides,theLabvieworserialcommunicationsmodule,communicationsfactorsandeverymoduleofVISAcommandsoft.

Keywords:

LabVIEW;

Virtualinstrument;

remotevirtualinstrumentsystem

目次

1引言

1.1Labview概述

其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而Labview使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。

与C和BASIC一样，Labview也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。

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子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。

[1]

1.2虚拟仪器

虚拟仪器（virtualinstrumention）是基于计算机的仪器。

计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。

粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。

随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。

另一种方式是将仪器装入计算机。

以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。

虚拟仪器主要是指这种方式。

虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。

虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。

目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的Labview。

虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。

PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。

对虚拟仪器和Labview长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。

[2]

1.2.1虚拟仪器的特点

（1）用户定义测量功能。

虚拟仪器是一种软件化的测量装置，软件的灵活性和复用性使用户可以按自己的需要定义测量功能。

（2）便于组成自动测试系统。

结构与组成的模块化和规范化，为虚拟仪器组建自动测试系统提供了极大便利。

人们只要在计算机主机箱的插槽内插入所需要的仪器卡，就组成了所需的自动测试系统。

（3）仪器性能的改进和功能扩展只需要进行相关软件的设计更新，而不需要购买新的仪器。

（4）研制周期比传统仪器大大缩短。

（5）虚拟仪器开放、灵活、可与计算机同步发展，可与互联网及其他周边设备互联。

（6）强大的数据处理功能。

信号处理理论的不断完善以及计算机运算速度的大大提高，为虚拟仪器快速、准确处理数据提供了良好的基础。

（7）测量速度提高。

测量输入信号的多个特性（如电压、频率、上升时间）只需一个量化模块，这种将多种测试集中与一体的方法缩短了测试时间，从而提高了测试速度。

（8）有更好的测量准确度和可重复性。

在传统的自动测量测试系统中，必须把信号连接到每一台仪器上以完成对各种参数的测量。

这样，测量往往受电缆长度、阻抗、仪器校准和修正因子差异等的影响。

而虚拟仪器受到这些因素的影响小，从而提高了测量的准确度和可重复性。

1.2.2虚拟仪器的发展

测量仪器的发展经历了传统仪器、智能仪器、卡式仪器、虚拟仪器等几个主要发展阶段。

传统仪器的发展经历了漫长的年代，在很长一段时间内对人类生产发展和科学研究起着重要作用。

到了20世纪后期，随着科学技术的不断发展进步，传统仪器在如航天、航空、科学研究和军事等领域显得有些落伍。

传统仪器的不足推动了仪器仪表技术进一步发展。

20世纪80年代，随着计算机和通信技术的迅猛发展，相继出现了智能仪器、卡式仪器等新型测试系统，它们是计算机技术、总线技术、数字化技术与传统仪器仪表技术相结合的产物，它们的出现和应用，极大的推动了测试仪器的发展。

智能仪器、卡式仪器等新型测试系统与传统仪器相比较，虽然有了很大的进步，但是它们还存在不少的局限性。

20世纪90年代，出现了以VXI、PXI为代表的总线形式的自动化测试系统，它们是计算机软硬件技术、总线接口技术和数字化技术不断进步和成熟的结果，是典型的虚拟仪器。

现阶段，虚拟仪器向通用和专用两个方向发展，通用虚拟技术仪器指采用了虚拟仪器技术设计和制造的性价比很高但功能比较单一的仪器。

为了降低开发成本和提高仪器的性能，现阶段高端通用仪器均采用了虚拟仪器技术。

如利用磁盘流技术开发的告诉纪录仪，可以记录炸弹爆炸瞬间冲击波的形成和变化过程。

此外，采用虚拟仪器技术的中端通用仪器也越来越多的进入人们的视野，如北京普源精电科技有限公司生产的RIGOLDS5000系列数字存贮示波器。

这类仪器的共同特点是仪器功能单一和批量生产。

专用虚拟仪器或仪器系统指为特定用户“量身定做”的仪器或仪器系统。

这类仪器的特点是功能多样，一台仪器的功能相当于多台通用仪器的功能之和，性能更优良。

在发达国家，虚拟仪器已广泛的应用到生产、科研、国防等领域，在我国虚拟仪器的研究开发起步较晚，应用范围小且数量少，日新月异发展的计算机技术，加上不断成熟和完善的仪器仪表技术，为虚拟仪器的发展提供了坚实的基础，可以设想，越来越多的测试仪器将以虚拟仪器的面目出现，测量技术将进入下一个崭新的发展阶段。

[3]

1.3本课题研究的目的及意义

电子仪器和实验室是工科高等院校必备的实验教学设施。

高等实验仪器通常是大批的一件件台式传统测量仪器，若干台不同的仪器组成一套实验仪器，一个实验室有少则几套多则几十套这样的实验仪器。

例如，一般模拟电子线路实验室有几十套示波器、毫伏表、频率计、低频信号源、高频信号源、频率特性测试仪等传统仪器。

这种传统的实验仪器投资大、用途单一、维护工作量大和成本高。

本论文中所研究的基于Labview的虚拟仪器的设计，不但大大降低了实验室建设成本，而且通过WEB浏览器访问LabVIEW虚拟仪器系统，实现了虚拟仪器的远程访问，大大提高了资源的利用率。

2Labview基础知识

2.1Labview应用程序的构成

所有的Labview应用程序，即虚拟仪器（VI），它包括前面板（frontpanel）、流程图（blockdiagram）以及图标/连结器（icon/connector）三部分。

2.1.1前面板

前面板是图形用户界面，也就是VI的虚拟仪器面板，这一界面上有用户输入和显示输出两类对象，具体表现有开关、旋钮、图形以及其他控制（control）和显示对象（indicator）。

图2-1所示是一个随机信号发生和显示的简单VI是它的前面板，上面有一个显示对象，以曲线的方式显示了所产生的一系列随机数。

还有一个控制对象——开关，可以启动和停止工作。

显然，并非简单地画两个控件就可以运行，在前面板后还有一个与之配套的流程图。

2.1.2流程图

流程图提供VI的图形化源程序。

在流程图中对VI编程，以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。

流程图中包括前面板上的控件的连线端子，还有一些前面板上没有，但编程必须有的东西，例如函数、结构和连线等。

图2-1-1是与图2-2对应的流程图。

我们可以看到流程图中包括了前面板上的开关和随机数显示器的连线端子，还有一个随机数发生器的函数及程序的循环结构。

随机数发生器通过连线将产生的随机信号送到显示控件，为了使它持续工作下去，设置了一个WhileLoop循环，由开关控制这一循环的结束。

如果将VI与标准仪器相比较，那么前面板上的东西就是仪器面板上的东西，而流程图上的东西相当于仪器箱内的东西。

在许多情况下，使用VI可以仿真标准仪器，不仅在屏幕上出现一个惟妙惟肖的标准仪器面板，而且其功能也与标准仪器相差无几。

2.1.3图标/连接器

VI具有层次化和结构化的特征。

一个VI可以作为子程序，这里称为子VI（subVI），被其他VI调用。

图标与连接器在这里相当于图形化的参数。

2.2Labview的操作模板

2.2.1工具模板

该模板