《虚拟仪器技术》课程介绍 1、 教学目标及教学要求 虚拟仪器技术实质上是基于计算机的测控技术，主要应用于自动化测量、测试和控制系统的开发。 《虚拟仪器技术》课程涉及多个技术领域。本课程的教学目标是让学生了解虚拟仪器技术的概念、结构和特点，掌握使用LabVIEW去开发虚拟仪器应用软件的方法和技巧, 有效地提高学生独立分析问题和解决问题的能力，以及工程应用软件的设计能力。此外，通过机器视觉技术和工程应用案例等讲座开阔学生的视野和思路。 本课程的要求是掌握虚拟仪器的组成和技术发展方向,掌握LabVIEW的编程方法和虚拟仪器应用软件设计技巧，具备一定的虚拟仪器应用系统的设计能力。并要求学生综合运用传感器、计算机系统与接口技术和信号处理技术等多门课程的知识，完成规定的设计性实验和综合性实验，提交课程设计论文。 2、本课程的重点 LabVIEW程序调试方法与技巧； 数据采集、分析和显示的设计方法和技巧； GPIB和USB接口仪器控制程序的设计方法； 机器视觉应用技术。 3、课程考核说明 （1）要求必须同时选修理论课与实验课，因为它们实际上 是密不可分的。 （2）理论课考核形式与成绩计算方式： 期末考核采用课程设计和面试(对课程设计内容的检查和提问)相结合方式，学生必须提交课程设计报告。成绩计算方式是：平时作业、出勤和课堂表现占30%，课程设计报告和面试占70%。 （3）实验课考核形式与成绩计算方式 根据学生的预习、操作、设计思路、独立工作能力和实验报告完成质量进行综合评定，给出百分制成绩。 4、课程内容、教学方法及学时分配 第一部分介绍虚拟仪器的基本概念、图形化编程语言的基本原理及其特点；（4学时） 第二部分系统介绍IabVIEW编程环境、语法规则。 （10学时） 程序结构（4学时） 编程技巧（6学时）. 第三部分介绍tabVIEW在数据采集、仪器控制和通信等方面的应用。 （10学时） 授课方法：课堂演示讲授 5、什么是虚拟仪器？ 虚拟仪器是基于通用计算机的测试、测量和控制系统。由于能充分利用计算机丰富的软硬件资源，因此虚拟仪器具有功能强大、结构灵活和性价比高等特点，可在很大范围内替代传统测控仪器和设备。 虚拟仪器通常具有一个或多个友好的虚拟面板（人机界面），用户可通过虚拟面板很方便地进行操作。用户可对虚拟仪器的功能和用途进行定义、组合和扩展，从而更快、更省和更方便的解决测试、测量和自动化的应用问题。 虚拟仪器技术实际上包括硬件技术和软件技术，并涉及了微电子、测量、光电、计算机和网络等多学科的技术。 下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。 6、虚似仪器和传统测控设备的比较 虚似仪器 传统测控设备 开发和维护费用低 开发和维护费用高 技术是更新周期短（1至2年） 技术更新周期长（5至10年） 软件是关键，以软代硬 硬件是关键 性价比高 性价比低 构建灵活，重用性强 结构固定，重用性差 可用网络联络周边各仪器 只可连有限的设备 数据处理、存取和表达功能强大 功能较弱 多用途 用途单一 智能化和自动化程度高 自动化程度低 7、虚拟仪器的几种结构类型 第一类：插卡式虚拟仪器。由计算机和机内的数据采集（DAQ）卡，大部分是采用PCI总线的DAQ卡。 第二类：外置式DAQ装置式虚拟仪器。目前较常用的外置式DAQ装置采用的是USB接口。也有一些外置式DAQ装置是通过串口RS-232、RS-485接口，或并行口（打印机口）连接到计算机，它们把信号调理和A/D转换等功能集成在一个采集盒内。 第三类：带通信接口的测量仪器组建的虚拟仪器。计算机与测量仪器可组成综合性自动测试系统，以往的仪器接口多半是GPIB接口，低挡仪器会采用RS-232和RS-485 接口。新型仪器的接口多采用USB和以太网接口。 8、虚拟仪器技术的特点 （1）多种技术的集成,其中包括硬件技术和软件技术、 微电子技术、测量技术、计算机技术和网络等技术。 （2） 软、硬件结构灵活，可根据需要方便地进行系统结构重组和功能扩充。 （3）易于实现多种用途自动化测控设备的系统集成。 （4）开发周期短、成本低、应用领域广和性能价格比高。 （5）PC是基础，应用软件开发是关键。 9、虚拟仪器系统的开发方式 虚拟仪器的开发包括硬件和软件开发，硬件开发通常采用两种模式之一：①如果开发的系统数量有限，往往是利用现成的产品；②自行设计和制造。 由于虚拟仪器开发的关键是软件，大部分的开发工作量也在软件方面；所以选择一个高效的开发平台相当重要。实际上，常见的几种计算机语言都可以用来开发虚拟仪器应用程序，例如标准C、C++、VB和LabVIEW等。 10、LabVIEW LabVIEW是NI公司开发的虚拟仪器应用程序编程环境，也是一种图形编程语言，特别适合测控应用软件的开发。其优点是具有开发效率高、直观易学和人机界面美观友好；缺点是不适合用于底层函数的开发。 在过去的20多年里, 各行各业数以百万计的工程师和科学家都在使用 LabVIEW 去完成信号采集、测量分析、数据表示和运动控制等各方面的任务，可借助直观的图形化编程方式，利用图标和连线，并迅速连接测量与控制硬件；可集成数千款硬件设备，也能通过数百个内置函实现高级分析和数据的可视化，开发出各种测量、测试和控制系统。NI LabVIEW平台可在多种操作系统中扩展。