1、LabVIEW的介紹以及儀表自動化控制LabVIEW是一種程序開發環境，由美國國家儀器(NI)公司研制開發，類似 于C和BASIC開發環境，但是LabVIEW與其他計算機語言的顯著區別是：其他計 算機語言都是采用基于文本的語言產生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語 言G編寫程序，產生的程序是框圖的形式。LabVIEW軟件是N1設計平臺的核心， 也是開發測量或控制系統的理想選擇。LabVIEW開發環境集成了工程師和科學 家快速構建各種應用所需的所有工具，旨在幫助工程師和科學家解決問題、提高 生產力和不斷創新。LabVIEW的儀表自動化控制軟件是在虛擬儀器技術開展快速的大環境下，基 于NI

2、公司的LabVIEW軟件開發平臺，針對Keithley 2430數字源表的脈沖電 壓源功能和脈沖電流源功能，進行開發設計，完成脈沖參數的控制，即脈沖寬度、 占空比、延時、脈沖峰值、疳位值等。并將所設計的軟件應用于激光二極管的特 性測試分析中，完成1 / V特性曲線測試、不同占空比情況下其熱效應對T / v曲線的影響等性能分析。脈沖電源是各種電源設備中比擬特殊的一種，它的電 壓或電流波形為脈沖狀。按照脈沖電源的輸出特性分類，有高頻、低頻、單向、 雙向、高壓、低壓等不同的分類，具體選擇怎樣的輸出電壓、輸出電流和開關頻 率，根據具體的應用場合而定。由于脈沖電源斷續供電的特性，在很多領域都了 廣泛的應

3、用，其應用領域包括：脈沖電鍍、工業廢氣處理、高頻脈沖感應加熱、 電火花加工、高功率激光泵、脈沖電解污水處理、電弧焊接、激光二極管的特性 測試、產生高功率帶電粒子束、臭氧抽取和外表熱處理.、靜電除塵、極性相和非 極性相的相別離、電容的老化測試等。脈沖電源主要參數設置通過虛擬儀器技術來實現，主要有兩個方面的優勢。 一方面，簡化了操作儀器的過程，可以一次性完成所有參數的輸入，減少了傳統 儀器按鍵的操作次數，延長了儀器的使用壽命。另一方面，極大的發揮了面向對 象程序設計的優勢，對數據的處理更加方便。可以將多種算法應用于所采集的數 據的處理中，得到傳統儀器操作面板所不能取得的數據、曲線等，有利于更好的

4、開展科學研究。因此，LabVIEW的儀表自動化控制軟件的設計是非常有必要的。 LabVIEW虛擬實驗系統具有交互式人機接口和界面友好的特點，使得用戶可以自 己定義儀器，靈活的設計儀器系統。用戶可以用虛擬儀器來組建適合自己的任何 儀器系統，再也不必將自己封閉在功能固定、性能單一而且價格昂貴的傳統儀器 中。用戶只需利用一套數據采集硬件設備，通過軟件編程，就可以實現多個儀器 的功能。在實驗教學課程中采用虛擬儀器技術，不僅大大節約了經費，還可以提 高實驗室建設水平，滿足大學實驗課程不斷改革的現實需要，為大學實驗課程建 設提供了一條可行的途徑。虛擬儀器具有仿真的用戶面板，學生通過虛擬面板控 件就可以了解

5、儀器原理、功能和操作。虛擬儀器采集的是現場的真實的物理數據, 可通過與其他儀器，電路相互配合，完成實際實驗課程內容，到達與用實際儀器 教學相同的實驗目的，很大程度上虛擬儀器可以代替真實儀器進行實驗教學。并 且學生在實驗時不必擔憂損壞儀器，讓學生在學習枯燥的理論課程的同時，從實 驗課程中找到學習的樂趣，極大的提高學生的學習興趣，激發學生自主學習的積 極性。與C和BASIC 一樣，LabVIEW也是通用的編程系統，有一個完成任何編 程任務的龐大函數庫。LabVIEW的函數庫也包括數據采集、GPIB、串口控制、 數據分析、數據顯示及數據存儲，等等。LabVIEW也有傳統的程序調試工具， 如設置斷點、

6、以動畫方式顯示數據及其子程序(子VI )的結果、單步執行等等， 便于程序的調試。虛擬儀器是基于計算機的儀器。計算機和儀器的密切結合是目 前儀器開展的一個重要方向。粗略地說這種結合有兩種方式，一種是將計算機裝 儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計算機功能的日益強大以及其 體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強大，目前已經出現含嵌入式系統的儀 器。另一種方式是將儀器裝入計算機。以通用的計算機硬件及操作系統為依托, 實現各種儀器功能。虛擬儀器主要是指這種方式。下面的框圖反映了常見的虛擬 儀器方案。虛擬儀潛的主要特點有：盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異 主要是軟件。可充分發揮計算機的能

7、力，有強大的數據處理功能，可以創造出功 能更強的儀器。用戶可以根據自己的需要定義和制造各種儀器。虛擬儀器實際上 是一個按照儀器需求組織的數據采集系統。虛擬儀器實際上是一個按照儀器需求 組織的數據采集系統。虛擬儀器的研究中涉及的基礎理論主要有計算機數據采集 和數字信號處理。目前在這一領域內，使用較為廣泛的計算機語言是美國NI公 同的LabVIEW o虛擬儀器的起源可以追溯到20世紀70年代，那時計算機測控 系統在國防、航天等領域已經有了相當的開展。PC機出現以后，計算機化成為 可能，甚至在Microsoft公司的Windows誕生之前，NI公司已經在 Macintosh計算機上推出了 LabVI

8、EW2. 0以前的版本。對虛擬儀器和LabVIEW長 期、系統、有效的研究開發使得該公司成為業界公認的權威。目前LabVIEW的 最新版本為LabVIEW2019, LabVIEW 2019為多種功能添加了更多特性，這種特性 在1998年的版本5中被初次引入。使用LabVIEW軟件，用戶可以借助于它提供 的軟件環境，該環境由于其數據流編程特性、LabVIEW Real - Time工具對嵌 入式平臺開發的多核支持，以及自上而下的為多核而設計的軟件層次，是進行并 行編程的首選。普通的PC有一些不可防止的弱點。用它構建的虛擬儀器或計算機測試系 統性能不可能太高。目前作為計算機化儀器的一個重要開展方

9、向是制定了 VXI 標準，這是一種插卡式的儀器。每一種儀器是一個插卡，為了保證儀器的性能, 乂采用了較多的硬件，但這些卡式儀器本身都沒有面板，其面板仍然用虛擬的方 式計算機屏幕上出現。這些卡插入標準的VXI機箱，再與計算機相連，就組成 了一個測試系統。VXI儀器價格昂貴，目前乂推出了一種較為廉價的PX標準 儀器。虛擬儀器研究的另一個問題是各種標準儀器的互連及與計算機的連接。目 前使用較多的是IEEE 488或GPIB協議。未來的儀器也應當是網絡化的。LabVIEW ( Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench ) 是一種圖形化的編程

10、語言的開發環境，它廣泛地被工業界、學術界和研究實驗室 所接受，視為一個標準的數據采集和儀器控制軟件。LabVIEW集成了與滿足 GPIB、VXI、RS-232和RS-485協議的硬件及數據采集卡通訊的全部功能。 它還內置了便于應用TCP / IP、ActiveX等軟件標準的庫函數。這是一個功 能強大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面 使得編程及使用過程都生動有趣。圖形化的程序語言，又稱為“ G ”語言。使用這種語言編程時，基本上不 寫程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖。它盡可能利用了技術人員、科學家、 工程師所熟悉的術語、圖標和概念，因此，LabVIEW是一個面向

11、最終用戶的工 具。它可以增強你構建自己的科學和工程系統的能力，提供了實現儀器編程和數 據采集系統的便捷途徑。使用它進行原理研究、設計、測試并實現儀器系統時， 可以大大提高工作效率。利用LabVIEW ,可產生獨立運行的可執行文件，它是一個真正的32位編譯 器。像許多重要的軟件一樣，LabVTEW提供了 Windows、UNIX、Linux、 Macintosh的多種版本。它主要的方便就是，一個硬件的情況下，可以通過改變 軟件，就可以實現不同的儀器儀表的功能，非常方便，是相當于軟件即硬件！現 在的圖形化主要是上層的系統，國內現在已經開發出圖形化的單片機編程系統 （支持32位的嵌入式系統，并且可以擴展的），不斷完善中。利用虛擬儀器技術，結合LabVTEW平臺，實現了對Keithley 2430數字源 表的自動化控制。利用RS-232接口與計算機