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、應用程序以及驅動程序的設計與開發。

　　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。如果使用計算機來控制VXI總線設備，則需要配置一塊GPIB接口卡，通過GPIB 總線與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 開發硬件采集卡

　　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，實現對瞬時信號進行采集，以便ADC進行數字轉換，提高ADC轉換器的轉換精度。實現在測量中同時對多路模擬信號進行采樣。多路模擬開關可以分時選通來自多個輸入通道的某一路信號，這樣在多路開關后的單元電路，只需一套即可，也可以采用計算機進行多路選擇控制。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計算機進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，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，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程序方案

　　采集卡的設備驅動程序是控制各種硬件采集卡的驅動程序，是連接主控計算機與信號采集調理部件的紐帶。驅動程序的實質是為用戶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言

　　虛擬儀器系統軟件結構的設計在體現整個系統的性能和靈活性方面作用很大，因此在開發虛擬儀器系統的軟件部分時，首先要根據所開發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，畫出各部分的流程圖，采用合適的編程語言。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言，如VC++、VB和Delphi等編寫虛擬儀器的軟件，這種方法實現的系統靈活性高，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勢是軟件開發周期短、編程較簡單，特別適合工程技術人員使用。總之在編寫程序時，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行聯系。

　　3.5 軟件調試和運行

　　程序編寫好以后要對各模塊進行調試和運行，可以通過采集各種標準信號來驗證虛擬儀器系統功能的正確性和性能的優良性。

　　4 結束語

　　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，用虛擬儀器技術組建的系統，更加靈活、更緊湊、更經濟、功能更強大。無論是測量、測試、計量或是工業過程控制和分析處理，還是其它更為廣泛的測控領域，設計虛擬儀器系統都是理想的、高效率的解決方案。