VirtualInstrumentation--ComputerBasedInstruments主講人：林君虛擬儀器主要內容從智能儀器到虛擬儀器虛擬儀器的特點虛擬儀器的體系虛擬儀器的硬件虛擬儀器的軟件虛擬儀器的應用一、從智能儀器到虛擬儀器儀器的發展歷史VXIChassisDAQBoardswithRTSIFullyProgrammableSystemGUIIEEE488RackandStackSystemAnalogInstrumentationVirtualInstrumentation微處理器MPU程序存儲器（ROM）數據存儲器（ROM）I/O接口鍵盤顯示接口標準儀用通信接口A/D轉換器D/A轉換器鍵盤顯示外部儀用標準總線信號調理模擬執行器通信接口人機接口模擬量輸入輸出被測量

智能儀器的基本結構ISA/PCI插卡式儀器RS232/485串行通信儀器打印口并行通信儀器GPIB/VXI/PXI總線儀器

計算機USB串行通信儀器測控對象INTERNET基于計算機的儀器系統

虛擬儀器概念最早是由美國國家儀器公司（NationalInstrument）在1986年提出的，但其雛形可以追溯到1981年由美國西北儀器系統公司推出的AppleII為基礎的數字存儲示波器。這種儀器和個人計算機的概念相適應，當時被稱為個人儀器。（PersonalInstrument）。虛擬儀器概念的提出

1986年，NI公司推出了圖形化的虛擬儀器編程環境LabVIEW，標志著虛擬儀器軟件設計平臺基本成型，虛擬儀器從概念構思變為工程師可實現的具體對象。VI定義虛擬儀器(VI-VirtualInstrumentation)是指通過應用程序將通用計算機與功能化硬件結合起來，用戶可通過友好的圖形界面來操作這臺計算機，就像在操作自己定義、自己設計的一臺單個儀器一樣，從而完成對被測試量的采集、分析、判斷、顯示、數據存儲等。與傳統儀器一樣，如果忽略它的跨網絡的位置透明性，它同樣劃分為數據采集、數據分析處理、顯示結果三大功能模塊。插入式DAQ卡VXI儀器GPIB儀器RS232信號處理統計數字濾波分析網絡傳輸文件I/O硬復制圖形用戶接口虛擬儀器功能模塊劃分二、虛擬儀器的特點儀器=A/D+CPU+軟件TheSoftwareIsInstruments傳統儀器虛擬儀器關鍵是硬件關鍵是軟件開發與維護費用高開發與維護費用低技術更新周期長技術更新周期短價格高價格低，并且可重用性與可配置性強廠商定義儀器功能用戶定義儀器功能系統封閉、固定系統開放、靈活，與計算機的進步同不易與其他設備連接容易與其他設備連接

VI與傳統儀器的比較虛擬儀器的優勢：豐富和增強了傳統儀器的功能。虛擬儀器將信號分析、顯示、存儲、打印和其他管理集中交由計算機來處理。儀器由用戶自己定義。開放的工業標準。虛擬儀器硬件和軟件都制定了開放的工業標準，使資源的可重復利用率提高，功能易于擴展，管理規范，生產、維護和開發費用降低。便于構成復雜的測試系統。可通過網絡構成復雜的分布式測試系統，進行遠程測試、監控、和診斷。可節約儀器購買和維護費用。三、虛擬儀器的體系虛擬儀器典型的體系結構虛擬儀器的分類

按接口總線類型不同劃分數據采集卡式DAQRS232/RS485虛擬儀器并行接口虛擬儀器USB虛擬儀器GPIB虛擬儀器VXI虛擬儀器PXI虛擬儀器IEEE1394接口虛擬儀器四、虛擬儀器的硬件自行研制的基于USB總線的數據采集卡自行研制的Seed-2000PCI總線數據采集卡自行研制的基于USB的信號發生卡及LCR測試儀自行研制的嵌入式TCP/IP模塊NI的PCI-GPIB卡操作系統：DOS,Windows2000/9x/NT最大I/0速度：1.5Mbytes/s（IEEE488.1)

7.7Mbytes/s(HS488)尺寸：133x107mmGPIB產品示例屏蔽的24芯GPIBcable及定義NI的DAQ及VXI產品示例PXI產品MXIGPIBVXIorVMEStand-aloneInstrumentPXISystemModulesModulesCompactPCIPXIModulesLinktoOtherStandardsMXI-3五、虛擬儀器的軟件用LabVIEW開發的虛擬儀器的軟面板示例虛擬數字示波器的軟面板虛擬儀器軟件分層結構軟件平臺LabVIEW

美國的NI（NationalInstrument）公司開發。LabScene

吉林大學智能儀器與測控技術研究所研制開發。其他：LabWindows，VEE等

基于圖形的程序每一個前面板都有一個框圖程序與之相對應，它用G語言編寫，由節點(Node)、端口和數據連線(Wire)組成。節點：類似硬件中的芯片，執行某些功能的單元，它有四類：功能函數、結構、代碼及文本接口節點(CIN)、子VI(SubVI)。端口：類似硬件中的管腳，是數據在前后面板、節點之間傳遞的通道。有兩類端口：控制和指示端口、節點端口。數據連線：它是數據端口之間的數據通道，在線中數據是單向樹狀流動。LabVIEW和LabWindows/CVI

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