虚拟仪器2

第二章虚拟仪器的软件构成第一节：LabWindows/CVI软件系统一。LabWindows/CVI软件简介:二．LabWindows/CVI的简单程序设计方法过程通过一个温度显示仪的举例来说明虚拟仪器程序的设计具体步骤、编程方法的整个操作过程。第二章虚拟仪器的软件构成虚拟仪器的发展历程是从计算机辅助测试开始的；虚拟仪器的雏形早先就是各使用者自己开发，利用通用的PC计算机作为平台；各自编制专用的软件用以硬件接口和PC机特定仪器画面的数据处理。第二章虚拟仪器的软件构成以后的发展形成了hp公司的图形化软件VEE；NI公司的图形化软件LabVIEW和文本式编程语言LabWindows/CVI这三个典型代表产品。第二章虚拟仪器的软件构成本章的内容将系统介绍商业化的软件LabVIEW、LabWindows/CVI和VEE；介绍这些软件的构成、工作原理和使用方法。这些内容将作为一般工程技术类人员未使用和操作商品虚拟仪器软件而学习掌握。第二章虚拟仪器的软件构成作为自动化专业或仪器仪表专业的工程技术人员，介绍一部分利用C语言、汇编语言（PC汇编和一些典型单片机汇编，如：8051、8098、M68HC12等）；如何开发基于PC机的仪器软件设计。这部分内容涉及较深的专业性，是部分专业人员有兴趣后续学习的深化内容。对一般而言，不要求掌握。第一节：LabWindows/CVI软件系统作为虚拟仪器应用和开发的工具，LabWindows/CVI软件提供了最大限度的方便条件与良好的开发环境；NI公司自1989年开发提出了LabWindows/CVI软件1.0版本以来，不断推出新的版本，技术不断创新，产品愈加完善；2000年LabWindows/CVI软件5.5版本；2001年LabWindows/CVI软件6.0版本；2003年LabWindows/CVI软件系统7.0版本；2007年LabWindows/CVI系统8.1版本；直至今年2008年推出了LabWindows/CVI软件系统8.5版本。第一节：LabWindows/CVI软件系统LabWindows/CVI软件由二大部分组成：（1）。应用程序：虚拟仪器的应用程序包括二类：A.实现虚拟面板功能的软件程序。B.定义测试功能的流程图软件程序。（2）。I/O接口仪器驱动程序：完成特定外部硬件设备的扩展、驱动与通讯。第一节：LabWindows/CVI软件系统本节内容将系统介绍LabWindows/CVI软件的集成开发环境实现仪器的功能；介绍LabWindows/CVI软件的有关概念、原理和方法等，主要内容有：LabWindows/CVI的基本概念；LabWindows/CVI集成开发系统的基本功能；应用LabWindows/CVI设计与实现虚拟仪器的方法；系统介绍LabWindows/CVI的库函数；LabWindows/CVI的编程方法。一。LabWindows/CVI软件简介一。LabWindows/CVI软件简介:虚拟仪器编程语言LabWindows/CVI是美国NI公司（NationalInstruments）开发的32位面向计算机测控领域的软件开发平台；可在多种操作系统下运行，它以ANSIC为核心，把功能强大、使用灵活的C语言平台与数据采集、分析和表达等测控专业工具有机结合起来。它的集成化开发平台、交互式编程方法、丰富的功能面板和函数库，大大地增强了C语言的功能；为熟悉C语言的开发人员开发检测、数据采集、过程监控等系统应用，提供了一个理想的软件开发环境。1．LabWindows/CVI的特点：1．LabWindows/CVI的特点：LabWindows/CVI把源代码编辑、32位的ANSIC编译、链接、调试以及标准ANSIC库集成在一个交互式开发环境中，用户可方便快捷地编写、调试和修改虚拟仪器应用程序，形成可执行文件。使用LabWindows/CVI设计的虚拟仪器应用程序可脱离LabWindows/CVI的开发环境独立运行；用户最终看见的是和实际的硬件仪器相似的面板。与其它虚拟仪器的开发工具相比，LabWindows/CVI具有如下特点：1．LabWindows/CVI的特点：①由于LabWindows/CVI的编程技术主要采用事件驱动与回调函数方式，编程方法简单易学；②运用LabWindows/CVI进行软件设计是以工程文件为主体框架，包含了C语言源代码文件（*.C）、头文件（*.h）和用户界面文件（*.uir）三个部分；全部软件调试好后，可将工程文件编译生成可执行文件（*.EXE）。1．LabWindows/CVI的特点：③提供大量与外部代码或软件进行连接的机制，如DLL（动态链接库）、DDE（共享库）、ActiveX等；④强大的Internet功能，支持常用网络协议，方便网络仪器、远程测控仪器的开发；1．LabWindows/CVI的特点：⑤LabWindows/CVI软件具有以下模块：ⅰ.用于仪器控制、数据采集和分析的交互式ANSIC编译软件包；ⅱ.用于创建用户界面的编演器；ⅲ.用于快速样机开发的代码生成工具和内部编译器；ⅳ.包含DAQ、GPIB、PXI、VXI、RS232/485等各种仪器通讯总线标准的所有功能函数。2．LabWindows/CVI实施对象编程的概念2．LabWindows/CVI实施对象编程的概念LabWindows/CVI编程中用到的概念有：①对象；②面板；③控件；④回调函数；⑤控件属性。对象编程是LabWindows/CVI编程的核心概念，虚拟仪器的面板和面板中的控件都是对象。2．LabWindows/CVI实施对象编程的概念对象是数据和代码的组合，在LabWindows/CVI虚拟仪器的设计中，可将对象中的代码和数据当成一个整体来看待。用户界面中的面板（Panel）是虚拟仪器的最基本部分，模拟实际仪器的面板，类似VB或其它语言中的Form，同时也是一个对象；虚拟仪器的面板是传统仪器面板和软件界面的融合，它具有如下特性：2．LabWindows/CVI实施对象编程的概念它具有如下特性：1。多面板性传统仪器面板只有一个，上面布满了种类繁多的显示与操作元件，而虚拟仪器可通过在几个分面板上操作，以实现仪器比较复杂的功能，从而提高操作的准确性和便捷性；2。工艺自由性虚拟仪器面板上的显示元件和操作元件的种类与形式不受“标准件”和“加工工艺”的限制，由编程实现；3。自助性软件的“帮助”菜单是虚拟仪器的一大特色，用户可借助帮助信息学会操作仪器，解决使用时所遇到的问题。2．LabWindows/CVI实施对象编程的概念面板中包括旋钮、按钮、图表以及其它控制器和指示器的对象，这些对象称为控件。面板是虚拟仪器输入和输出数据的接口，用户可以直接用鼠标或键盘输入数据，面板中的对象是可视的，有一个图标（Icon）和它相对应。属性和事件是对象的基本元素，这二个元素在LabWindows/CVI中被用来操作和控制对象。2．LabWindows/CVI实施对象编程的概念通过创建图形用户界面，它能建立人机联系，图形用户界面包含许多面板、控件菜单条等；面板和控件是仪器的组成部分，一个虚拟仪器可包含多个仪器面板，每个面板中可包含不同的控件；面板本身也是一个控件，为说明问题，对虚拟仪器面板与实际仪器面板进行类比，见下表2.1所示：表2.1虚拟仪器与实际仪器面板的类比项目实际仪器虚拟仪器仪器面板的“底”实物、未安装器件的底板虚拟仪器空白仪器面板（Panel控件），称桌面面板操作在面板上安装各种器件，并标注名称、刻度等在空白仪器面板上放置各种控件，并设置控件的属性。如名称、刻度等器件实际的器件，如旋钮、开关、显示器等CVI控件，如Numeric控件、CommandButtton控件等与面板控件对应的结构多种具有一定测试功能的电路多种具有一定测试功能的程序操作方式手动鼠标单击或键盘操作2．LabWindows/CVI实施对象编程的概念1）对象的属性：属性是反映对象特性的参数，例如仪器面板旋钮的大小、位置、、刻度等。在LabWindows/CVI中，可通过控件属性对话框来设置属性。2．LabWindows/CVI实施对象编程的概念2）对象的事件和回调函数用鼠标单击时，有些控件有相应的事件发生，例如:对仪器的电源开关，当电源关断后，仪器应停止工作，仪器的这种停止工作的行为即为：电源开关在关断时产生的事件。LabWindows/CVI中，当事件发生时，对应的回调函数被激活，由回调函数来完成控件对应的功能，下面图示说明了事件的过程：事件产生（如鼠标单击）控件控件的回调函数产生动作3．LabWindows/CVI仪器软件的组成3．LabWindows/CVI仪器软件的组成在LabWindows/CVI软件平台下，设计完成的虚拟仪器组成框图如图2.2所示：3．LabWindows/CVI仪器软件的组成*.prj文件（虚拟仪器）*.uir文件仪器面板*.c文件源程序文件*.h头文件C语言说明3．LabWindows/CVI仪器软件的组成从软件组成框图可以看出，其软件文件的基本类型有如下四类：①*.prj文件它是工程文件，主要由*.uir文件、*.c文件、*.h文件组成，是仪器文件的总合。②*.uir文件它是用户界面文件，该文件为虚拟仪器的面板文件，类似VB或VC中的窗体文件，该文件中可包含仪器面板中的各类控件，如：旋钮、开关等。每个控件有自己的属性，如旋钮的刻度等。同时控件还有事件，当用鼠标单击控件或用键盘改变控件时，单击事件发生，调用相应的回调函数，完成相应的仪器功能。3．LabWindows/CVI仪器软件的组成③*.c文件它是源程序文件，此文件为标准的C语言程序文件，文件由三部分组成：头文件（*.h）、主程序文件（Main）和回调函数（CallBack）,其结构和C语言的结构一致。④*.h文件它是头文件，与C语言中的*.h文件结构完全一致，在LabWindows/CVI中，*.h头文件是自动生成的，当设计完*.uir文件后，保存*.uir文件时自动生成*.h文件。4．用LabWindows/CVI设计虚拟仪器的步骤：其步骤如下：①制定程序的基本框架根据测量任务确定程序的基本框架，仪器面板及程序中所需的函数。②创建用户界面根据上述制定的仪器方案，创建用户界面，设置控件属性和回调函数的名称。③程序源代码的编写在创建好的用户界面后，保存用户界面时，计算机自动生成头文件（*.h）。利用计算机自动生成的源程序（*.c文件）代码框架，在框架中添加函数代码来完成代码的编写。④创建工程文件并运行将用户界面文件（*.uir文件）、源代码文件（*.c文件）和头文件（*.h文件）添加到工程文件中来完成工程文件的创建，然后编译调试和运行工程文件。5．LabWindows/CVI编程环境虚拟仪器LabWindows/CVI编程环境有四个主要的界面窗口：工程文件编辑窗口（ProjectWindow）,简称：工程窗口②用户界面编辑窗口（UserInterfaceEditorWindow）③源代码文件编辑窗口（SourceWindow）简称：源代码窗口④函数面板窗口（FunctionPanel）其中：①工程窗口完成对*.prj文件的创建与编辑，②用户界面编辑窗口完成对*.uir文件的创建与编辑；③源代码窗口完成对*.c文件的创建与编辑。5．LabWindows/CVI编程环境1）工程窗口工程窗口中列出了组成该工程的所有文件，工程窗口中的菜单共有11项，可完成有关LabWindows/CVI的全部功能。启动LabWindows/CVI后，出现的界面窗口即为工程窗口，如图2.3所示：1）工程窗口菜单功能分别介绍如下：①File本菜单完成对工程文件（*.prj）、源代码文件（*.c）、头文件（*.h）和用户界面文