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（电路级仿真&仪器级仿真）LabVIEW的功能及特点（LabVIEW与Matlab接口的方法_新疆大学陈金平）LabVIEW是NI公司推出的一种虚拟仪器软件开发平台，以LabVIEW为核心，包括控制与仿真、高级数字信号处理、统计过程控制、模糊控制和PID控制等众多附加软件包，运行于多种平台的工业标准软件开发环境。LabVIEW在包括航空航天、通信、汽车、半导体和生物医学等众多领域内得到了广泛的应用。其最大的特色是采用编译型图形化编程语言——G语言，即用户设计好程序的大体框架后，如同画流程图一般，只需将系统提供的各种图形化功能模块连接起来，就可得到所需的应用软件。LabVIEW中的程序称为vI(virtualinstruments)，每个VI都由前面板和框图程序以及图标／连接端口三部分组成。除了具备其它编程语言所提供的常规函数功能外，LabVIEW内部还集成了大量的生成图形界面的模板，如各种表头、旋钮、开关、LED指示灯、图表等；丰富实用的数值分析、信号处理功能，如FFT变换、各种滤波器、信号发生器等；以及对RS一232、GPIB、VXI、数据采集板卡、网络等多种硬件的设备驱动功能，并免费提供数十家世界知名仪器厂商的几百种源码级仪器驱动，大大方便和简化了用户的设计开发工作。LabVIEW使得过去繁琐、枯燥的软件开发变得简单、方便，尤其适合不熟悉传统文本编程语言(如C、BASIC等)的工程技术人员，被誉为工程师和科学家的语言。但是，在大型的系统测试和仿真过程中，需要软件进行一些很复杂的数值计算时，LabView的图形化编程语言就显得力不从心，Matlab是一种常用的高效率数学运算工具，它建立在向量、数组和复数矩阵的基础上，使用方便，将它和LabVIEW有机地结合起来会大大减少编程的工作量，提高编程效率。本文通过求解一常微分方程初值问题的例子，介绍了两种编程语言的接口方法。虚拟仪器:LABVIEW优点及简介20多年前，美国国家仪器公司NI（NationalInstruments）提出“软件即是仪器”的虚拟仪器（VI）概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了“软件即是仪器”的先河。所谓虚拟仪器，实际上就是一种基于计算机的自动化测试仪器系统。虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量，控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。从发展史看，电子测量仪器经历了由模拟仪器、智能仪器到虚拟仪器，由于计算机性能以摩尔定律（每半年提高一倍）飞速发展，已把传统仪器远远抛到后面，并给虚拟仪器生产厂家不断带来较高的技术更新速率。虚拟仪器传统仪器开放性、灵活，可与计算机技术保持同步发展封闭性、仪器间相互配合较差关键是软件，系统性能升级方便，通过网络下载升级程序既可。关键是硬件，升级成本较高，且升级必须上门服务。价格低廉，仪器间资源可重复利用率高价格昂贵，仪器间一般无法相互利用用户可定义仪器功能只有厂家能定义仪器功能可以与网络及周边设备方便连接功能单一，只能连接有限的独立设备开发与维护费用降至最低开发与维护开销高技术更新周期短（1--2年）技术更新周期长（5--10年）虚拟仪器具有传统独立仪器无法比拟的优势，但它并不否定传统仪器的作用，它们相互交叉又相互补充，相得益彰。在高速度、高带宽和专业测试领域，独立仪器具有无可替代的优势。在中低档测试领域，虚拟仪器可取代一部分独立仪器的工作，但完成复杂环境下的自动化测试是虚拟仪器的拿手好戏，是传统的独立仪器难以胜任的，甚至不可思议的工作。专家们指出，在这个计算机和网络时代，利用计算机和网络技术对传统的产业进行改造，已是大势所趋，而虚拟仪器系统正是计算机和网络技术与传统的仪器技术进行融合的产物，因此，在21世纪，虚拟仪器将大行其道，日渐受宠，将会引发传统的仪器产业一场新的革命。LabVIEW是NI推出的虚拟仪器开发平台软件，它们能够以其直观简便的编程方式、众多的源码级的设备驱动程序、多种多样的分析和表达功能支持，为用户快捷地构筑自己在实际生产中所需要的仪器系统创造了基础条件。LabVIEW采用图形化编程语言--G语言，产生的程序是框图的形式，易学易用，特别适合硬件工程师、实验室技术人员、生产线工艺技术人员的学习和使用，可在很短的时间内掌握并应用到实践中去。特别是对于熟悉仪器结构和硬件电路的硬件工程师、现场工程技术人员及测试技术人员来说，编程就像设计电路图一样；因此，硬件工程师、现场工程技术人员及测试技术人员们学习LabVIEW驾轻就熟，在很短的时间内就能够学会并应用LabVIEW。也不必去记忆那眼花缭乱的文本式程序代码。LabVIEW这么容易学习和使用，是不是LabVIEW的功能十分有限呢？不。像C或C++等其它计算机高级语言一样，LabVIEW也是一种通用编程系统，具有各种各样、功能强大的函数库，包括数据采集、GPIB、串行仪器控制、数据分析、数据显示及数据存储，甚至还有目前十分热门的网络功能。LabVIEW也有完善的仿真、调试工具，如设置断点、单步等。LabVIEW的动态连续跟踪方式，可以连续、动态地观察程序中的数据及其变化情况，比其它语言的开发环境更方便、更有效。而且LabVIEW与其它计算机语言相比，有一个特别重要的不同点：其它计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码行，而LabVIEW采用图形化编程语言--G语言。LabVIEW程序又称为虚拟仪器，它的表现形式和功能类似于实际的仪器；但LabVIEW程序很容易改变设置和功能。因此，LabVIEW特别适用于实验室、多品种小批量的生产线等需要经常改变仪器和设备的参数和功能的场合，及对信号进行分析研究、传输等场合。总之，由于LabVIEW能够为用户提供简明、直观、易用的图形编程方式，能够将繁琐复杂的语言编程简化成为以菜单提示方式选择功能，并且用线条将各种功能连接起来，十分省时简便，深受用户青睐。与传统的编程语言比较，LabVIEW图形编程方式能够节省85％以上的程序开发时间，其运行速度却几乎不受影响，体现出了极高的效率。使用虚拟仪器产品，用户可以根据实际生产需要重新构筑新的仪器系统。例如，用户可以将原有的带有RS232接口的仪器、VXI总线仪器以及GPIB仪器通过计算机，联接在一起，组成各种各样新的仪器系统，由计算机进行统一管理和操作。可以预见，由于LabVIEW这些其他语言无法比拟的优势，已经成为该领域的一朵奇葩！最终将引发传统的仪器产业一场新的革命。两种LabVIEW、MATLAB结合的控制系统数字仿真方法比较——三峡大学LabVIEW是美国NI公司的数据采集和仪器控制软件，它为工程师和科学家们提供了最有力的图形化的编程环境。可以使用LabVIEW在电脑屏幕上创建一个图形化的用户界面，即可设计出完全符合自己要求的虚拟仪器。通过这个图形界面，可以操作仪器程序、控制硬件、分析采集到的数据、显示结果，可以使用旋钮、开关、转盘、图表等自定义前面板，用以代替传统仪器的控制面板、创建自制测试面板或图形化表示控制和操作过程。标准流程图和图形化程序图的相似性使得它不像基于文本的传统语言那样难学，可大大缩短了用户的整个学习过程。只需将各个图标连在一起创建各种流程图表，即可完成虚拟仪器程序的开发，而这也正好符合工程师和科学家们的原始设计理念。利用图形化编程，在保持系统的功能与灵活性的同时，能大大加快开发速度。在虚拟仪器用户界面里，LabVIEW提供了大量内置的可视化工具用于显示数据，从图表到图形、从2D到3D显示，应有尽有。同时，还可以随时修改界面特征，如颜色、字体尺寸、图表类型，还有动态旋转、缩放等。除了图形化编程和方便的定义界面属性外，只需利用拖放工具，就可将物体拖放到仪器的前面板上。采用动画等可视化技术，模拟工业系统在给定时间段内的运行状况，从而直观、生动地模拟工业系统的运行过程。LabVIEW是一种功能强大的图形化编程语言，是一个具有良好开放性的虚拟仪器开发平台。不仅广泛地应用于自动化测量与控制，用于数字仿真更具特色。方法1使用MatlabScript节点，LabVIEW调用MATLAB过程简单，但仿真计算时，仍需要在MatlabScript节点中编程。如果控制系统的结构比较复杂，通过编程将模型输入计算机仍会显得十分麻烦。方法2使用LabVIEWSimulationInterfaceToolkit，LabVIEW调用MATLAB过程比方法1略复杂，但LabVIEW调用的是MATLA]3I／Simulink，Simulink提供了采用鼠标拖放的方法建立系统框图模型的图形交互平台。通过Simulink提供的丰富的功能块，可以迅速地创建动态系统模型，而不需要书写一行代码。在比较复杂的控制系统仿真程序时，比方法1简单。因此，使用LabVIEWSimulationInterfaceToolkit与MATLAB／Simulink结合实现过程控制仿真，有很好的可视性、人机界面逼真度高，而且构建仿真系统操作简便、快速。能够满足自动控制系统中的设计、分析与仿真、教学实验与培训的需要。