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基于Labview虚拟仪器的开发与应用学院：制造学院班级：机械0703学号：20075467姓名：章涛2009年12月13日基于Labview虚拟仪器的开发与应用摘要：LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineeringWorkbench）是一种图形化的编程语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。关键词：虚拟仪器Labview开发应用BasedonLabviewVirtualInstrumentDevelopmentandApplicationofAbstract:LabVIEW(LaboratoryVirtualinstrumentEngineeringWorkbench)isagraphicalprogramminglanguage,developmentenvironment,itiswidelyusedbyindustry,academiaandresearchlaboratoriesacceptedasastandarddataacquisitionandinstrumentcontrolsoftware.LabVIEWintegrationandsatisfactionwithGPIB,VXI,RS-232andRS-485protocolcommunicationshardwareanddataacquisitioncardfullfunctionality.ItalsohasbuilteasytouseTCP/IP,ActiveXsoftwaresuchasstandardlibraryfunctions.Thisisapowerfulandflexiblesoftware.Useitcaneasilycreatetheirownvirtualinstrument,itsgraphicalinterfacemakesprogrammingandusingtheprocessislivelyandinteresting.Keywords:developmentandapplicationofLabviewVirtualInstrument.一、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。下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。虚拟仪器的主要特点有：尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件;可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器;用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。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。LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineeringWorkbench）是一种图形化的编程语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。图形化的程序语言，又称为“Ｇ”语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。利用LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的３２位编译器。像许多重要的软件一样，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。它主要的方便就是，一个硬件的情况下，可以通过改变软件，就可以实现不同的仪器仪表的功能，非常方便，是相当于软件即硬件！现在的图形化主要是上层的系统，国内现在已经开发出图形化的单片机编程系统（支持32位的嵌入式系统，并且可以扩展的），不断完善中(大家可以搜索CPUVIEW会有更详细信息；）二、基于LabVIEW的虚拟仪器技术发展历程与研究进展进入20世纪8O年代，计算机在测试与控制领域应用越来越多，NI的工程师们意识到：需要一种强大的软件平台，让用户通过他们的计算机获得更简单有效的测试与控制。苹果公司的Macintosh为这种即将诞生的图形化软件语言提供了一个最好的环境：G语言。不久后,也就是1983年6月，NI为基于计算机的测量和自动化开发出的一个软件包——hbVIEW问世。它的目标是简化程序的开发工作，让工程师和科学家能充分利用PC机的功能，快速简便地完成自己的工作圆。1986年1O月推出的LabVIEW1．0ForMacintosh引发了仪器工业的革命。1990年1月，Macintosh机的第二版推出，它提供了图形编译功能，使得LabVIEw中的VI可以与编译C语言一样的速度运行。1992年，hbVIEW的多平台版本问世，使其可以在Macintosh、MicrosoftWindows环境以及SunSolaries等平台上运行。1993年1O月，hbVIEW3．0版本开发完成，同时提供给用户的是一个应用系统生成器(ApplicationBuilder)，它使得LabVIEW的VI变成一个可以独立运行的程序131。为了支持更多的操作系统平台，1994年4月，hbVIEWforWin(tows32推出，紧接着在同年1O月又推出了Lab—VIEWforpowerMacintosh。1995年1O月，LabVlEWforWindows95开发成功。1997年5月，LabVIEW4.0版本问世。1998年2月，版本升级到hbVIEW5.0。1999年2月，hbVIEWforLinux问世，同年NI公司推出了基于Windows95／Windowsr4.0的LabVIEW5.1，它特别增加了网络功能，借着它的新NIDataSocket技术，用户可与其Intemet启动应用程序共用数据，不用担心网络协议或数据格式，从而提高了开发网络应用程序的能力。2000年8月hbVIEW6i问世,不仅适用于更多的操作系统平台，而且将智能化测量与控制技术进一步扩展到了Intemet网。2OO1年12月，版本升级到LabVIEW6．1。2003年5月，NI公司推出了LabVIEW7Express版本，这是该公司hbVIEW图形化编程语言全系列产品的一次重要升级。它极大地简化了测量和自动化应用任务的开发，同时还将IJabVIEW使用范围进行了扩充。其新特性包括ExpressVI(虚拟仪器程序)和交互式仪器控制与数据采集，并新增RT(实时)、FPGA和PDA模块。一年后，LabVIEW7.1迅速推出，它将Express技术扩展到自动化测量技术和RT应用系统中。经过二十多年的发展，现在的LabVIEW已经成为一个功能强大而又灵活的虚拟仪器和分析软件应用开发工具。基于LabVIEW的虚拟仪器技术的研究是虚拟仪器适应形势发展的必然要求。随着近年来互联网技术的发展，虚拟仪器网络化已经成为研究的热点之一。虚拟仪器不再局限于一台独立的PC机，仪器使用联接功能来分配工作任务变得越来越普遍，最典型的例子就是超级计算机、分布式监控设备及数据／结果远程可视化。另外，商业计算机(PC机)技术开始逐渐与嵌入式系统融合，虚拟仪器的功能也在进一步扩展，包括了更多嵌入式和实时功能。随着消费者对智能型汽车、电器和住宅等消费品需求的增加，嵌入式系统仍然会保持迅猛的发展势头。它的发展促进虚拟仪器实用性的开发，使其能应用到更多不同的领域中。下一代虚拟仪器将能够快速方便地与蓝牙(Bluetooth)、无线以太网和其他标准的网络技术融合。此外，虚拟仪器软件还要能更好的描述与设计分布式系统之间的定时和同步关系，以便帮助用户更快速地开发和控制这些常见的嵌入式系统问。三、基于LabVIEW的虚拟仪器技术应用现状LabVIEW自诞生以来，在研发设计、实验测试验证、生产测控等方面取得了广泛的应用，遍布电子、机械、通信、汽车制造、生物、医药、化工、科研、教育、军事等诸多行业领域。从交通监控系统到大学实验室，从部件自动测试到工业过程控制都有LabVIEW的存在，尤其在测试与测量领域，LabVIEW更是成为工业标准，其国际市场的占有率高达65％，远远超过了其它竞争对手。这些都充分表明LabVIEW应用的广泛性和实用性。目前，虚拟仪器在发达国家中的设计、生产、使用已经十分普及。在美国，虚拟仪器系统及其图形编程语言已作为各大学理工科学生的一门必修课程。美国斯坦福大学的机械工程系要求三、四年级的学生在实验时应用虚拟仪器进行数据采集和实验控制。美国Geomatiea公司利用基于LabVIEW的虚拟仪器技术开发的一套AMate自动灌溉系统，已成为当地农民监控用水、降低费用的有效工具阿尔卡特公司采用LabVIEW在很短的时间里开发了一套自动测试平台，用于测量Litespan系统中ISDN电话设备的比特误码率(BER)。挪威CARDIAC公司开发了基于LabVIEW平台的测试海洋石油、大气、水流的MPFM系统已经成功应用。在欧洲外壳石油钻探平台，qhVIEW实时软件运行在紧凑型FieldPointI/O模块上，测量石油和天然气的压力和液位阎。我国虚拟仪器的设计、生产、使用起步不久。从20世纪90年代开始，国内的一些大学相继开展了虚拟仪器系统的研究与开发工作，如：清华大学、哈尔滨工业大学、重庆大学、国防科技大学、成都电子科技大学、中国科技大学等。现在，国内已经有不少公司、科研院所进行虚拟仪器技术的研究。清华大学用G语言和虚拟仪器提升电工实验教学水平，改善了实验条件；该校机电系以LabVIEW6i软件为平台，采用NI公司的多功能数据采集卡，并结合自行研发的采集装置，开发了一套具有采集分析和特征提取功能的先进脑电模型信号测量系统。相比以前的利用加转换器与计算机进行并口通讯的方式，大大减少了开发周期，提高了测量质量，而且界面美观、接口方便。中国科学院构建了基于LabVIEW的同步辐射实验系统。系统应用表明，G语言有利于实验室标准化和实验系统的持续发展更新，非常适用于同步辐射这种大型综合实验。上海科学技术研究所应用NI的DAQ和l-qhVIEW，构建了数据检测处理系统，用于服装面料的质量测定。从1998年投入使用以来，提高了整个质量测定系统的精确度和稳定性。上海法雷奥汽车电机雨刮系统有限公司利用LabVIEW和NI公司的数据采集卡，研制了一套在线检测系统，已成功地应用到大众宝来A4轿车雨刮器电机生产中，在线测试电机电性能及电机振动量，同时进行测试数据存储及条形码打印。上海聚星仪器有限公司是NI在中国的联盟商之一(VIServiceNetwork)，致力于汽车电子、电信产品的测试与测量，运用LabVIEw和NI—DAQmx，