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实验实验 34 34 基于基于 labviewlabview的虚拟仪器技术的虚拟仪器技术 （物理科学与工程技术学院，光信息科学与技术专业，2011 级1班） 2013年3 月21日、28 日 摘要：学习使用 labview 虚拟仪器技术编写虚拟 4 通道数字电压表，在 usb6008 的 ai0-ai3 通道分别输入 1.5v 的直流电压，用虚拟数字电压表测量各端口输入电 压的大小。 关键词：实验测控仪器；labview; 虚拟仪器 一、 引言：实验测控仪器已经经历了比对式、 模拟（指针）式仪器、 数字式仪器、 智能化 仪器等几个阶段，现在的重要发展方向是虚拟仪器（virtual instrument，简称 vi）技术。 （1）实验目的 做这个实验主要目的是：了解虚拟仪器技术的基本概念；学习掌握 labview2012 软件 开发环境的基本特性及使用方法；设计并编制基于 usb 接口的虚拟数据采集器；学习 elvis ii+虚拟仪器教学平台的使用方法； 用基于 elvis ii+的虚拟仪器代替传统仪器，检 测 usb 虚拟数据采集器的性能。 二、试验方法和装置 1、虚拟仪器技术简介 虚拟仪器是指基于计算机的测控平台，它可以代替传统的测控仪器，；可集成于自动控制、 工业控制系统；可自由构建成专有仪器系统。 一台完整实用的虚拟仪器主要由三个部分组成： 虚拟仪器平台、开发软件、模块化i/o 硬件。 （1）虚拟仪器平台是虚拟仪器的核心，其上运行着虚拟仪器开发软件，控制着整台虚拟仪 器的工作。 （2）虚拟仪器开发软件可实现对各种模块化 io 设备的控制。 （3）模块化 i/o 硬件是指通过 pci、 pxi、 pcmcia、 usb、 1394、 gpib 等各种接口与虚拟仪 器平台连接，以实现各种测控功能的硬件设备。 图（1） 2 labview 简介 labview 是 实 验 室 虚 拟 仪 器 集 成 环 境 (laboratory virtual instrument engineering workbench)的简称，是一种图形化的编程语言，它被视为一个标准的数 据采集和仪器控制软件。 用labview 编写的每一个vi 都由前面板、 框图程序、 图标/连接端口三部分组成。 前 面板用于设置输入数值和观察输出量，用于模拟真实仪表的前面板。 在程序前面上，输 入量被称为控制，输出量被称为显示，控制和显示是以各种图标形式出现在前面板上 的。每一个前面板都对应着一段框图程序。框图程序用labview图形编程语言编写，由 端口、 节点、 图框和连线构成。 图标/连接端口是子 vi被其它vi调用的接口。 图标是子 vi 在其他程序框图中被调用的节点表现形式；而连接端口则表示节点数据的输入/输出口。 连接端口与前面板上的控制和显示单元必须一一对应。 3 数据采集 data acquisition(daq) usb6008 多功能数据采集器共有 32个端口。包括 8 个模拟信号输入（analog input， ai） 通道，2 个模拟信号输出（analog output，ao）通道，12 个数字信号输入输出（digital input/output，dio）通道，1 个 32 位的计数器（counter） ，以及 2.5v 和 5v 的直流电源。 其中 8 个 ai 通道可在差分模式（differential mode）下使用以扩展电压测量范围，但该模 式下只有 4 个 ai 通道。 3结果与分析 （1） 检查 usb6008 工作状态是否正常 i模拟输入（analog input）端口的检测：模式选择连续，输入配置选择差分。 （a）运行 elvis ii+的可编程电源（vps）输出 1.5v 直流，将该直流信号输入 usb6008 的 ai0 端口 ，点击 开始按钮测量，观察并记录测量值。 vps输入值ai0 端输出值 直流电压 u1.5v1.5v 图（2） 图（3） （b）运行 elvis ii+的函数信号发生器（fgen）输出正弦波（up=3v, f=100hz）将信号 输入usb6008 的ai1 端口 ，点击 开始按钮测量，观察并记录测量值。 up(v)f(hz) fgen 输出值6100 ai1 端观测值5.98100.024 图（4） （2）电压输出（voltage output）端口的检测：ao0 端口输出电压(output voltage)在 0-5v 内取若干个值，点击 更新并使用 elvis ii+的数字万用表（dmm）测量，最后画出电压 标定曲线。 ai0 输出 电压 0.511.522.533.544.5 观察值0.502980.9991.50011.99612.53.00443.50114.0 017 4.5 012 图（5）电压定标曲线 （3） 运行 labview2012 软件， 用 labview 编写一虚拟 4 通道数字电压表， 在 usb6008 的 ai0ai3 端口分别输入 1.5v 的直流电压，并用虚拟数字电压表测量各端口输入 电压的大小。 图（6）实验设计程序框图 图（7） 图（8） 结论 学习虚拟技术，可以学习先进的测试技术和计算机的使用技巧，巩固、加强对测试技术 的掌握，同时还能了解和掌握虚拟仪器的最新技术。 参考资料 1 杨乐平，李海涛，杨磊编著labview 程序设计与应用（第 2 版） 北京：电子 工业出版社，2005.01 2 邓焱，王磊，等编著labview 7.1 测试技术与仪器应用北京：机械工业出版社 2004.08 3 刘胜等编著 labview 2009 程序设计北京：电子工业出版社，2010年 11 月 4 labview 入门指南ni 公司编，2012 年 06 月 5 user guide of usb 6008/6009ni 公司编，2004 年12 月 6 ni elvis i