虛擬儀器系統的設計方案

　　3 虛擬儀器系統的組建方案

　　在虛擬儀器系統的組建方案，主要包括底層硬件、軟硬件接口、應用程序以及驅動(dòng)程序的設計與開(kāi)發(fā)。

　　3.1 制定所設計儀器的接口形式

　　如果儀器設備具有RS-232串行接口，則直接用連線(xiàn)將儀器設備和計算機的RS-232串行口連接即可。如果是GPIB接口，需要額外配備一塊GPIB-488接口板，將接口板插入計算機的ISA插槽，建立起計算機與儀器設備之間的通信橋梁。如果使用計算機來(lái)控制VXI總線(xiàn)設備，則需要配置一塊GPIB接口卡，通過(guò)GPIB 總線(xiàn)與VXI主機箱零槽模塊通信。零槽模塊的GPIB-VXI翻譯器將GPIB 的命令翻譯成VXI命令并把各模塊返回的數據以一定的格式傳回主控計算機。DAQ數據采集卡是基于計算機標準總線(xiàn)的，因此可以將數據采集卡直接插到計算機的插槽上。

　　3.2 開(kāi)發(fā)硬件采集卡

　　一種典型的數據采集卡組成包括，先用傳感器把非電的物理量轉變成模擬電量，采樣/保持器可以保持信號，實(shí)現對瞬時(shí)信號進(jìn)行采集，以便ADC進(jìn)行數字轉換，提高ADC轉換器的轉換精度。實(shí)現在測量中同時(shí)對多路模擬信號進(jìn)行采樣。多路模擬開(kāi)關(guān)可以分時(shí)選通來(lái)自多個(gè)輸入通道的某一路信號，這樣在多路開(kāi)關(guān)后的單元電路，只需一套即可，也可以采用計算機進(jìn)行多路選擇控制。當傳感器輸出的信號比較小，可以用放大器放大和緩沖輸入信號，如果采用的是可編程增益放大器就可以通過(guò)計算機進(jìn)行增益選擇控制確定增益倍數。精度及性能是儀器系統的生命，而這完全依賴(lài)于提供基礎數據的信號采集控制電路，因此在硬件采集電路的設計時(shí)，需根據所設計的虛擬儀器所要達到的性能指標和被測信號的特點(diǎn)，設計合理的系統結構。系統的結構合理與否，對系統的可靠性、性能價(jià)格比等有直接影響，在硬件和軟件功能的設計上要盡量使虛擬儀器的結構簡(jiǎn)單，可靠性高，成本低廉，選用合適的單元器件，盡可能的提高采集卡采集的精度和速度。

　　3.3 確定設計采集卡的設備驅動(dòng)程序方案

　　采集卡的設備驅動(dòng)程序是控制各種硬件采集卡的驅動(dòng)程序，是連接主控計算機與信號采集調理部件的紐帶。驅動(dòng)程序的實(shí)質(zhì)是為用戶(hù)提供了用于儀器操作的較抽象的操作函數集，它是虛擬儀器核心軟件之一。

　　3.4 確定虛擬儀器系統應用程序編程語(yǔ)言

　　虛擬儀器系統軟件結構的設計在體現整個(gè)系統的性能和靈活性方面作用很大，因此在開(kāi)發(fā)虛擬儀器系統的軟件部分時(shí)，首先要根據所開(kāi)發(fā)的虛擬儀器功能和性能，確定應用程序和軟面板程序的模塊結構和功能，畫(huà)出各部分的流程圖，采用合適的編程語(yǔ)言。在編制虛擬儀器軟件中可采用兩種編程方法。一種是采用面向對象的可視化的高級編程語(yǔ)言，如VC++、VB和Delphi等編寫(xiě)虛擬儀器的軟件，這種方法實(shí)現的系統靈活性高，易于擴充和升級維護。另一種是采用圖形化編程方法，如LabVIEW，HPVEE，采用圖形化編程的優(yōu)勢是軟件開(kāi)發(fā)周期短、編程較簡(jiǎn)單，特別適合工程技術(shù)人員使用?？傊诰帉?xiě)程序時(shí)，要盡可能的讓每一模塊都有一定的獨立性，模塊之間明確定義接口，模塊之間可以采用數據傳遞的形式進(jìn)行聯(lián)系。

　　3.5 軟件調試和運行

　　程序編寫(xiě)好以后要對各模塊進(jìn)行調試和運行，可以通過(guò)采集各種標準信號來(lái)驗證虛擬儀器系統功能的正確性和性能的優(yōu)良性。

　　4 結束語(yǔ)

　　本文研究了虛擬儀器系統的設計方案，主要包括了虛擬儀器系統的構成，虛擬儀器系統軟面板的設計標準、以及虛擬儀器系統的組建方案，用虛擬儀器技術(shù)組建的系統，更加靈活、更緊湊、更經(jīng)濟、功能更強大。無(wú)論是測量、測試、計量或是工業(yè)過(guò)程控制和分析處理，還是其它更為廣泛的測控領(lǐng)域，設計虛擬儀器系統都是理想的、高效率的解決方案。