虚拟仪器课程设计.docx

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虚拟仪器课程设计

虚拟仪器课程设计

报告

系（部、中心）机械工程与应用电子技术学院学院

姓名郭成成学号11013108　

专业测控技术与仪器　班级2011级31班

课程名称虚拟仪器设计

起止时间2013年12月31日——2014年1月10日

指导教师宋国荣　

目录

概述3

一，虚拟万用表的设计3

1.1原理简述3

1.2程序所能实现的具体功能3

1.3设计过程...............................................................................................................................

1.3.1各运行条件的运行结果3

二，虚拟温度测试仪的设计3

2.1原理简述3

2.2程序所实现的具体功能3

2.3设计过程3

2.3.1具体运行结果3

三，虚拟交通灯的设计3

3.1原理简述3

3.2程序的具体功能3

3.3设计过程3

3.3.1运行结果3

四，模拟回声探测器3

4.1原理简述3

4.2具体功能..............................................................................................................................

4.3设计过程...............................................................................................................................

4.3.1运行结果............................................................................................................................

五,总结......................................................................................................................................

六，参考文献..............................................................................................................................

概述

虚拟仪器顾名思义并不是真正的实物仪器，而是一个软件，用户可以通过这个软件实现各种功能，虽然不是真实仪器，但通过加外界设备却可以达到真实仪器的效果。

由于虚拟仪器的测试功能、面板控件都实现了软件化，任何使用者都可通过修改虚拟仪器的软件来改变它的功能和规模，这充分体现了软件就是仪器的设计思想。

LabVIEW是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。

传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而LabVIEW则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。

VI指虚拟仪器，是LabVIEW的程序模块。

LabVIEW提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。

用户界面在LabVIEW中被称为前面板。

使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。

这就是图形化源代码，又称G代码。

LabVIEW的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。

Labview具有以下特点：

1.虚拟仪器是计算机技术介入仪器领域所形成的一种新型的仪器设备。

这种仪器设备往往具有智能化，分布测试，网络化等优点。

  2.强调“软件就是仪器”的概念，取代传统仪器“硬件为主体”的概念。

软件在仪器中充当了以往由硬件甚至整机来实现的角色，软件是虚拟仪器的核心，而虚拟仪器中的硬件仅仅是为了解决信号的输入与输出，这是虚拟仪器与传统仪器相比，在概念上的重大突破，用户可根据需要，将先进的处理算法、人工智能和专家系统应用于仪器的设计与集成，从而将仪器的水平提高到一个新的层次。

并且虚拟仪器充分利用计算机丰富的图形用户界面资源，建立图形化软件面板来代替常规的仪器控制面板，真正做到界面友好，人机交互。

  3.虚拟仪器的概念可由用户定义。

虚拟的功能可在用户级上产生，从而使得仪器不再完全由硬件决定，彻底打破了传统仪器一经设计、制造完成以后，其功能不可改变的封闭性、单一性。

当需要时用户可通过软件编程加入新的功能，而不必购买新的仪器，使得一台虚拟仪器可实现各种仪器的不同功能，大大提高了仪器功能的灵活性。

  4.易于构建网络化的测量仪器。

虚拟仪器基于计算机网络技术和接口技术，具有方便、灵活的互联性，可与网络及其他周边设备互联。

随着网络技术的发展，已经形成网络虚拟仪器，这是一种新型的基于Web技术的虚拟仪器，使得虚拟仪器成为Internet/Intranet的一部分，可方便地构成远程自动测试系统，实现测量、控制过程的网络化。

  5.虚拟仪器硬件和软件都制定了开放的工业标准，并采用模块化结构，系统具有良好的开放性和可扩展性。

系统必需的基本硬件，如数据采集电路等被高度集成，制成硬件插卡，实现硬件模块的即插即用。

系统软件的开发是基于模块化的设计思想，并大量运用动态链接库、类库和函数库，代码具有很好的可重复性。

虚拟仪器利用软件，选配一个或几个带共性的基本仪器硬件来组成一个通用硬件平台，通过调用不同的软件来扩展或组成各种功能的仪器或系统，由于虚拟仪器具有开放性、标准型和模块化结构，用户可以将仪器的设计、使用和管理统一到虚拟仪器标准，提高重复利用率。

系统组建时间缩短，功能易于扩展，管理规范，软/硬件生产、维护和开发的费用降低.

一，虚拟万用表的设计

1.1原理简述

本虚拟万用表模拟的是DT9205型数字万用表的工作原理，由于初次接触，并未设计采集程序而是用输入代替，可以通过输入一个数值，然后转动旋钮选择档位，可以有对应的数显示，从而表示测出了数据。

1.2具体功能

首先，此模拟万用表有显示屏来显示数据或显示提示信息，在显示屏上方有当前的日期时间显示，在其下方有一个指示灯，当万用表运行时，灯变亮，停止时，灯灭。

其次，旋钮旋有32个刻度，分为电容检测，电阻检测，交直电流测量，交直电压测量者几个区域。

在此之外有一个停止按钮。

1.3设计过程

大体过程：

前面板外观依照DT9205型万用表设计，放置显示屏，旋钮在文本标签中编辑刻度；在后面板中添加条件结构，将其添加到32个分支，使其与前面板的刻度对应。

具体过程及运行结果：

1,前面板：

（1）在前面板放置一个转盘控件，将其选中右键选择文本标签，然后进行属性设置。

把数据类型设为无符号长整型，之后点击文本标签，插入各项数值，要按顺序插入。

如图显示：

（2）在前面板放置一个字符串显示控件，用于显示测量值，由于没有采集设备，因此再放置一个字符输入控件，同时还要再放置一个数值输入控件来控制精度，还有指示灯。

如图：

2,程序框图：

（1）调用条件结构，并在在条件结构中添加到32个分支，每一个分支对应一个条件结构，执行不同的动作，并把旋钮和条件结构连接。

因此，分支与旋钮文本标签对应，如图。

（2）对每个分支设置。

分支0负责显示系统的开闭状态，显示屏显示“关”，用字符串常量写入，指示灯亮灭有布尔元件真假控制。

分支1负责检测二极管。

当红表笔接正时，显示“此时红表笔为接二极管正极”。

接反时会显示“此时红表笔接二极管负极”。

当表笔没接时，显示“没有检测到任何二极管”。

如图，

分支2~6负责电容检测，只是量程不同，原理一样，先检测量程，若没有超过量程，就读取测量精度，然后通过数值字符串转换后，通过字符串连接控件，并加上单位，再送到文本框显示，若超过量程，则显示“超出测量范围，请选择高档位”，具体如图

分支7~10负责负责交流电流测量，分支11~14是直流电流测量。

原理相同，只是大小量程不同。

依然先判断测量值大小，再进行相应精度字符串转换显示。

如图:

分支15~21负责电阻测量。

在测量范围内才会测量，如果超过范围，就显示“超出测量范围，请选择高档位”，如图：

分支22~31负责电压测量，原理相同，只是单位大小不同，如图：

3，设置时间信息：

用一个时间发生函数，然后连接到字符串显示，如图：

4，整体程序;完成后，为了使其连续工作，加入while循环，如图：

5，前面板装饰：

对其着色，调出旋钮刻度的梯度颜色，通过装饰控件，加上万用表的面板，最后做整体布局安排，大致如此：

二，虚拟温度测试仪

2.1原理简述

本虚拟温度测试仪较为简单，实现温度的实时趋势图，并可以显示实时温度，同时可以对其设定上下限，记录超限的次数。

2.2具体功能

显示实时温度以及实时温度曲线，记录超限次数，当运行后，指示灯亮起。

具有摄氏/华氏切换。

2.3设计过程

（1）前面板设计：

开始新面板，在编程中选择波形图表，放置其中，命名为“波形图表”，其次，添加字符串显示控件，用于显示实时温度，在其傍边，添加温度计，也是显示温度；

分别添加两个输入数值控件和显示数值控件，用于输入上下限温度，还有显示超限次数。

放置按钮用于切换摄氏，华氏。

如图：

（2）后面板操作

1，摄氏华氏切换：

使用随机数作为温度的输入，再将数值进行放大取整，接入“选择”的T端，从数值出再引一根线将其先减31再出1.8换算为华氏，并接入F端，把旋钮（摄氏/华氏）接入“选择”。

把“选择”输出端接上温度计和波形图表，另一面再引出一条线，接在“数值到字符串的转换”，接入到字符串捆绑，输出到字符串显示。

2，单位和时间的显示：

添加字符串常量，用于加入单位，都接入“捆绑”；时间用“已用时间”来获取当前时间。

具体，如图：

3，超限计数：

用一个for循环来记录超限次数，在for循环边框上添加“移位寄存器”使其次数叠加，如图。

接下来判断是否超限，添加两个条件结构，分别判断超上限。

系统产生的随机数与用户输入的上下限比较，若符合条件，就是为“真”则加一，假则不变，如图：

4,最后工作：

在外面加上while循环让程序持续运行，还有停止按钮。

整体程序：

5，对前面板进行装饰，着色，还有整体布局。

如图：

三，虚拟交通灯

3.1原理概述：

主要运用编程中的布尔元件，作为灯的的显示，用布尔运算来控制灯的亮灭，通过条件结构来控制红黄绿三灯的亮灭时间。

3.2具体功能：

基本的道路交通灯功能，并具有倒计时功能。

3.3设计过程

（1）前面板设计：

设置六个布尔灯，再放置两个数值显示，用于倒计时的显示。

还有一个停止按钮。

整体如图：

（2）程序框图设计：