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1、第一章 绪 论1.1 1.1 虚拟仪器的基本概念虚拟仪器的基本概念1.2 1.2 虚拟仪器的基本结构和类型虚拟仪器的基本结构和类型1.3 1.3 虚拟仪器的发展虚拟仪器的发展1.4 1.4 虚拟仪器的应用虚拟仪器的应用第一章 绪 论1.1 1.1 虚拟仪器的基本概念虚拟仪器的基本概念第一章 绪 论PROCESSOR BUSConditioningTimingA/DD/ADI/OTI/ODISPLAY AND CONTROL488 PORT PMathMEMORYPROMPROCESSOR BUSConditioningTimingA/DD/ADI/OTI/ODISPLAY AND CONTRO
2、L488 PORT PMathMEMORYPROMControl PanelFlowPressure Alarm ConditionsSTOPTemperature传统仪器传统仪器厂商定义功能厂商定义功能虚拟仪器虚拟仪器用户定义功能用户定义功能第一章 绪 论虚拟仪器的概念虚拟仪器的概念:所谓的虚拟仪器，就是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。这里的“虚拟”有两层含义：虚拟的仪器面板；由软件实现仪器的测量功能（软件就是仪器）。第一章 绪 论Acquisition and Control 采集与控制 Plug-in Daya
3、Acquisition 插入式数据采集GPIB(IEEE-488)GPIB 仪器 VXI VXI 仪器 RS-232 RS-232 仪器 Data Analysis 数据分析 Digital Signal Processing 数字信号处理 Digital Filtering 数字滤波 Statistics 统计 Numerical Analysis 数字分析 Data Presentation 数据表达 Hardcopy Output 硬拷贝输出 File I/O 文件 I/O Graphical User Interface 图形用户接口 Networking 网络 图图1-3 1-3 虚
4、拟仪器的内部功能划分虚拟仪器的内部功能划分第一章 绪 论表1-1 VI与传统仪器的比较VIVI传统仪器传统仪器开放、灵活，可与计算机技术保持同步发展封闭、固定用户定义仪器功能厂商定义仪器功能关键是软件关键是硬件价格低、可复用与可重配置性强价格昂贵技术更新周期短(12年)技术更新周期长(510年)软件使得开发与维护费用降至最低开发与维护开销高与网络及其它周边设备方便互联的面向应用的仪器系统功能单一、互联有限的独立设备第一章 绪 论1.2 1.2 虚拟仪器的基本结构和类型虚拟仪器的基本结构和类型GPIBSerialDAQProcessorUnit Under TestVXIImage Acquis
5、itionMotionControlPXIApplicationSoftwareHardware&Driver Software LabWindows/CVI LabVIEW图图1-4 1-4 虚拟仪器系统构成虚拟仪器系统构成第一章 绪 论1.2.1 DAQ1.2.1 DAQ仪器系统的构成仪器系统的构成 典型的典型的DAQDAQ虚拟仪器由四部分构成：虚拟仪器由四部分构成：现场信号现场信号、传感器、传感器执行机构执行机构信号调理信号调理（放大、（放大、过滤等）过滤等）DAQ采集采集板、卡或板、卡或盒盒DAQ采集采集控制软件控制软件第一章 绪 论1.2.2 GPIB1.2.2 GPIB仪器系统的构
6、成仪器系统的构成 典型典型GPIBGPIB仪器由：一台计算机、一块仪器由：一台计算机、一块GPIBGPIB接接口卡、和若干口卡、和若干GPIBGPIB仪器通过仪器通过GPIBGPIB电缆连接而成。电缆连接而成。第一章 绪 论1.2.3 VXI1.2.3 VXI仪器系统的构成仪器系统的构成 典型典型VXIVXI仪器有三种不同配置方法：仪器有三种不同配置方法：1.GPIB1.GPIB控制方案；控制方案；第一章 绪 论 2.2.嵌入式计算机控制方案；嵌入式计算机控制方案；第一章 绪 论 3.MXI 3.MXI总线控制方案。总线控制方案。第一章 绪 论GPIBSerialDAQProcessorUni
7、t Under TestVXIImage AcquisitionMotionControlPXIApplicationSoftwareHardware&Driver Software表表1-2 DAQ1-2 DAQ、GPIBGPIB、VUXVUX虚拟仪器系统的比较虚拟仪器系统的比较平台特性GPIBPC-DAQPC-DAQVXIVXI传输宽度88，16，32(expandable to 64)8，16，32(expandable 64)吞吐率1MB/s(3-wire)8MB/s(HS488)1-2MB/s(ISA)132MB/s(PCI)40MB/s80MB/s(VME64)定时与控制能力Non
8、eNone8 TTL Trigger Line2 ECL Trigger Line面市产品种类10,0001,0001,000扩展能力Using MultipleInterface CardsAvailable FromThird PartiesStandardisedUsing MXI结构大小LargeSmallMedium第一章 绪 论1.3 1.3 虚拟仪器的发展虚拟仪器的发展ProcessorUnit Under TestPXI图图1-5 1-5 虚拟仪器的演变虚拟仪器的演变第一章 绪 论操作接口操作接口I/O 接口接口InstrumentDriver功能接口功能接口编程接口编程接口1
9、000多种仪器的驱多种仪器的驱动程序动程序60多个厂商的产品多个厂商的产品提供源程序提供源程序减少开发时间减少开发时间第一章 绪 论虚拟仪器的发展趋势虚拟仪器的发展趋势 下面根据近年来计算机技术和仪器仪表技术的下面根据近年来计算机技术和仪器仪表技术的发展情况展望一下虚拟仪器的发展趋势。发展情况展望一下虚拟仪器的发展趋势。(1)(1)美国美国NINI公司提出公司提出“软件就是仪器软件就是仪器”，仪器，仪器=AD/DA+CPU+=AD/DA+CPU+软件。仪器硬件开发技术将趋于简软件。仪器硬件开发技术将趋于简单，适用面更广。但是，仪器软件的工作量将大单，适用面更广。但是，仪器软件的工作量将大幅度增
10、加，仪器的价值、性能、开发难度与开发幅度增加，仪器的价值、性能、开发难度与开发周期将完全取决于仪器中的软件部分。周期将完全取决于仪器中的软件部分。第一章 绪 论 (3)(3)从从VXIVXI总线等的发展可看出未来在标准化、总线等的发展可看出未来在标准化、规范化方面会进一步加强，影响虚拟仪器的设计，规范化方面会进一步加强，影响虚拟仪器的设计，降低仪器的支持和维护成本口。降低仪器的支持和维护成本口。(2)(2)因特网的广泛应用使分析仪器的远程诊断因特网的广泛应用使分析仪器的远程诊断和维修以及远程教育成为可能，还会对仪器设计和维修以及远程教育成为可能，还会对仪器设计和使用带来许多意想不到的新思路。和使用带来许多意想不到的新思路。(4)(4)在编程语言方面，肯定要从在编程语言方面，肯定要从C/C+C/C+转向网转向网上的世界语上的世界语JavaJava语言。语言。(5)(5)朝小型化、大众化发展，就象个人计算机朝小型化、大众化发展，就象个人计算机一样，将出现个人分析仪器，甚至个人实验室。一样，将出现个人分析仪器，甚至个人实验室。第一章 绪 论1.4 1.4 虚拟仪器的应用虚拟仪器的应用ProcessorUnit Under TestPXI航空；航天；教学；核工业；军工；通信测试；铁道；.
