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圖形化開發(fā)平臺在虛擬儀器中的應(yīng)用
1、引言
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，猶如滾滾長江東流水，沖擊著國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，也引起了測量儀器和測試技術(shù)的巨大變革。人們曾為測量儀器從模擬化、數(shù)字化到智能化的進(jìn)步而欣喜，也為自動測試技術(shù)的日新月異的發(fā)展所鼓舞，當(dāng)今虛擬儀器技術(shù)的出現(xiàn)又使得測量儀器進(jìn)步入了高科技的殿堂。
與傳統(tǒng)的儀器不同，虛擬儀器（Virtual Instrument）是基于計(jì)算機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)總線技術(shù)的模塊化系統(tǒng)，通常它是由控制模塊、儀器模塊和軟件組成，在虛擬儀器中軟件是至關(guān)重要的，儀器的功能都要通過它來實(shí)現(xiàn)，因此軟件是虛擬儀器的核心，“軟件就是儀器”，從本質(zhì)上反映了虛擬儀器的特征。
從構(gòu)成方式上講，虛擬儀器可分為四大類：GPIB體系結(jié)構(gòu)、PC-DAQ體系結(jié)構(gòu)、VXI體系結(jié)構(gòu)和PXI體系結(jié)構(gòu)。
GPIB體系結(jié)構(gòu)是通過GPIB總線將具有GPIB接口的計(jì)算機(jī)和儀器集成的測試系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是用戶可以充分利用自己的計(jì)算機(jī)和儀器資源，且組建方便靈活、操作簡單，曾是國際流行的自動測試系統(tǒng)。當(dāng)今，在VXI為主的體系結(jié)構(gòu)中，有時也采用GPIB作為輔助，這樣可以充分利用本單位儀器資源，或稱補(bǔ)VXI儀器模塊的不足。
VXI體系結(jié)構(gòu)綜合了。PIB和VEM總線的優(yōu)點(diǎn)，它集成的系統(tǒng)硬件集成度高、數(shù)據(jù)傳輸率快、便攜性好，是當(dāng)今倍受業(yè)界關(guān)注的體系結(jié)構(gòu)。
PXI體系結(jié)構(gòu)是以PCI總線為基礎(chǔ)的體系結(jié)構(gòu)，由于其總線吞吐率高、硬件的價格較低被業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為是符合國情的一種體系結(jié)構(gòu)。
虛擬儀器應(yīng)用程序的開發(fā)環(huán)境主要有兩種=一種是基于傳統(tǒng)的文本語言的軟件開發(fā)環(huán)境，常用的有Lab Windows/CVI、.Visual BASIDC=VC++等：一種是基于圖形化語言的軟件開發(fā)環(huán)境，常用的有Lab VIEW和HP VEE。其中圖形化軟件開發(fā)系統(tǒng)是用工程人員所熟悉的術(shù)語和圖形化符號代替常規(guī)的文本語言編程，界面友好，操作簡便，可大大縮短系統(tǒng)開發(fā)周期，深受專業(yè)人員的青睞。
下面結(jié)合指揮調(diào)度設(shè)備測試系統(tǒng)〈它是通信設(shè)備綜合測試系統(tǒng)的分系統(tǒng)〉，重點(diǎn)介紹LabVIEW圖形化軟件開發(fā)環(huán)境在虛擬儀器和自動測試系統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù)。
2、系統(tǒng)簡介
2.1系統(tǒng)概述
指揮調(diào)度設(shè)備測試系統(tǒng)主要用來測試信道的非線性失真度、信道幅頻特性、信道傳輸系數(shù)、信道雜音、信道隔離度以及信號調(diào)制度等主要參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)。
系統(tǒng)硬件由帶PCMCIA-GPIB接口卡的筆記本電腦、激勵源、時域測試儀器、頻域測試儀器等通過GPIB總線集成.
PCMCIA-PIB接口卡是美國NI公司推出的唯一適合于筆記本電腦的GPIB接口卡，其數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)2.3Mbytes/s。其接口驅(qū)動程序〈NI-488.2）與IEEE488.1和IEEE488.2相兼容并支持LaWindows/CVI和LabVIEW等應(yīng)用開發(fā)環(huán)境。
鑒于本系統(tǒng)采用了筆記本電腦作為系統(tǒng)控制器，簡化了系統(tǒng)硬件，增加了靈活性和便攜性，便于現(xiàn)場測試。
系統(tǒng)軟件是在LabVIEW圖形化語言環(huán)境下開發(fā)的，程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，只要在主程序中調(diào)用各個子程序模塊就可以進(jìn)行相應(yīng)的測試。圖1是測試系統(tǒng)軟件框圖。
受篇幅所限，下面僅對諧波失真測試子程序和測試報告打印子程序作一說明，其他測試子程序不再一一介紹。
2.2諧波失真度測試子程序設(shè)計(jì)
（l）諧波失真的測試原理及數(shù)學(xué)模型
眾所周知，當(dāng)信號通過一個非線性網(wǎng)絡(luò)后，其輸出信號中會產(chǎn)生新的頻率分量，由此造成的失真稱為非線性失真。根據(jù)傅里葉級數(shù)，一個失真的正弦波可以分解為一系列幅度不同、相位有別的基波和各次諧波。因此非線性失真度定義為全部諧波能量與基波能量之比的量之比的平方根值。
當(dāng)負(fù)載為純電阻時，可用全部諧波電壓的有效值與基波電壓的有效值之比的百分?jǐn)?shù)來定義非線性失真度，即
（2）諧波失真測試程序設(shè)計(jì)
諧波失真測試程序的前面板和使用GPIB函數(shù)與GPIB儀器通信的的部分程序框圖分別示于圖2和圖3，不再文字贅述。
2.3LabVI EW編程環(huán)境中ActiveX技術(shù)及在測試報表中的應(yīng)用
如上所述，LabVIEW是一種用于科學(xué)計(jì)算、過程控制、自動測試領(lǐng)域的圖形化語言，具強(qiáng)大的功能，但生成測試報表的能力卻不盡人意。為此我們可以利用AdiveX控制技術(shù)，將LabVIEW中的測試數(shù)據(jù)導(dǎo)入Microsoft Excel表格，即可生成一套精美實(shí)用的測試報告。
LabVIEW可以作為ActiveX自動控制服務(wù)端（Server〉和客戶端（Client）。
當(dāng)LabVIEW作為ActiveX自動控制客戶端時，它可以控制其他的ActiveX服務(wù)端的應(yīng)用程序（如Microsoft Exce1），這時LabVIEW能夠從這些應(yīng)用程序中得到它們的屬性和執(zhí)行方法并對它們進(jìn)行設(shè)置。
在labview中創(chuàng)建一個客戶端應(yīng)用程序，可以分為以下幾個步驟：
（1）使用Automation Open函數(shù)打開一個自動控制標(biāo)識符（如Excel程序?qū)ο蟆怠?
（2）用Property Node設(shè)置或得到對象的屬性。
（3）用Invoke Node執(zhí)行屬于這個對象的方法。
（4）如果需要，還應(yīng)使用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)（T0G DATA〉把ActiveX格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Labview支持的格式的數(shù)據(jù)。
（5）用Automation Close函數(shù)關(guān)閉自動控制標(biāo)識符。
測試報告打印程序的部分框圖如圖4所示，其功能是創(chuàng)建一個Excel應(yīng)用程序并設(shè)置其Visible屬性為真使Excel表格可見。當(dāng)打開了Excel后，下面的工作就是打開一個新的Excel WorkBook、打開一張新的Excel Worksheet、向Excel Worksheet中添加數(shù)據(jù)、關(guān)閉Excel Worksheet并退出Excel。
3、結(jié)束語
常用的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺是：LabWindows/CVI、LabVIEW和HP VEE
LabWindows/CVI是在C語言的基礎(chǔ)上綜合了標(biāo)準(zhǔn)化軟件開發(fā)平臺和圖形化軟件開發(fā)平臺的優(yōu)點(diǎn)，為熟悉C語言的開發(fā)人員提供了一個功能強(qiáng)大的軟件開發(fā)環(huán)境，多用于組建大型測試系統(tǒng)或復(fù)雜的虛擬儀器。
LabVIEW和HP VEE是當(dāng)前最為流行的圖形化開發(fā)環(huán)境，具有專業(yè)人員熟悉的圖形化語言和符合國際標(biāo)準(zhǔn)的IEEE488.2接口驅(qū)動程序，適合于專業(yè)人員組建小型的測試系統(tǒng)和較簡單的虛擬儀器或者用于大系統(tǒng)中某個分系統(tǒng)的編程。
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