0 前 言
虚拟仪器是全新概念的仪器，它是对传统仪器概念的重大突破，它的呈现开端了仪器开展的全新年代，是仪器范畴的一场革新。规划功用强壮、高效、集成完美，运用于测验和测控范畴的虚拟仪器系统是信息年代的需求。
1 虚拟仪器系统的构成
虚拟仪器由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。其间，硬件设备与接口可所以各种以PC为根底的内置功用插卡、通用接口总线接口卡、串行口、VXI总线仪器接口等设备，或者是其它各种可程控的外置测验设备，设备驱动软件是直接操控各种硬件接口的驱动程序，虚拟仪器经过底层设备驱动软件与实在的仪器体系进行通讯，并以虚拟仪器面板的办法在核算机屏幕上显现与实在仪器面板操作元素相对应的各种控件。用户用鼠标操作虚拟仪器的面板就好像操作实在仪器相同实在与便利。
1.1 虚拟仪器系统的硬件构成
虚拟仪器的硬件体系一般分为核算机硬件渠道和测控功用硬件。核算机硬件渠道可所以各种类型的核算机，如台式核算机、便携式核算机、工作站、嵌入式核算机等。它办理着虚拟仪器的软件资源，是虚拟仪器的硬件根底。因而，核算机技能在显现、存储才能、处理器功用、网络、总线规范等方面的开展，导致了虚拟仪器体系的快速开展。
依照测控功用硬件的不同，VI可分为DAQ、GPIB、VXI、PXI和串口总线五种规范体系结构，它们首要完结被测输入信号的收集、扩大、模/数转化。
1.2 虚拟仪器体系的软件构成
测验软件是虚拟仪器的主心骨。NI公司在提出虚拟仪器概念并推出第一批有用效果时，就用软件便是仪器来表达虚拟仪器的特征，着重软件在虚拟仪器中的重要方位。NI公司从一开端就推出丰厚而又简练的虚拟仪器开发软件。运用者能够依据不同的测验使命，在虚拟仪器开发软件的提示下编制不同的测验软件，来完结今世科学技能杂乱的测验使命。在虚拟仪器体系顶用灵敏强壮的核算机软件替代传统仪器的某些硬件，特别是体系中运用核算机直接参与测验信号的发生和丈量特性的剖析，使仪器中的一些硬件乃至整个仪器从体系中消失，而由核算机的软硬件资源来完结它们的功用。虚拟仪器测验体系的软件首要分为以下四部分。
1.2.1仪器面板操控软件
仪器面板操控软件即测验办理层，是用户与仪器之间交流信息的枢纽。运用核算机强壮的图形化编程环境，运用可视化的技能，从操控模块上挑选你所需求的目标，放在虚拟仪器的前面板上。
1.2.2 数据剖析处理软件
运用核算机强壮的核算才能和虚拟仪器开发软件功用强壮的函数库能够极大进步虚拟仪器体系的数据剖析处理才能，节约开发时刻。
1.2.3 仪器驱动软件
虚拟仪器驱动程序是处理与特定仪器进行操控通讯的一种软件。仪器驱动器与通讯接口及运用开发环境相联络，它供给一种高档的、笼统的仪器映像，它还能供给特定的运用开发环境信息。仪器驱动器是虚拟仪器的中心，是用户完结对仪器硬件操控的枢纽和桥梁。虚拟仪器驱动程序的中心是驱动程序函数/VI集，函数/VI是指组成驱动的模块化子程序。驱动程序一般分为两层，底层是仪器的根本操作，如初始化仪器装备仪器输入参数、收发数据、检查仪器状况等。高层是运用函数/VI层，它依据详细丈量要求调用底层的函数/VI。
1.2.4 通用I/O接口软件
在虚拟仪器体系中，I/O接口软件作为虚拟仪器体系软件结构中承上启下的一层，其模块化与规范化越来越重要。VXI总线即插即用联盟，为其拟定了规范，提出了自底向上的I/O接口软件模型即VISA。作为通用I/O规范，VISA具有与仪器硬件接口无关性的特色， 即这种软件结构是面向器材功用而不是面向接口总线的。运用工程师为带GPIB接口仪器所写的软件，也能够于VXI体系或具有RS232接口的设备上，这样不光大大缩短了运用程序的开发周期，并且彻底改变了测验软件开发的办法和手法。
2 虚拟仪器体系软面板的规划规范
虚拟仪器软面板是用户用来操作仪器，与仪器进行通讯，输入参数设置，输出成果显现的用户接口。其规划准则是：
（1） 依照VPP规范规划软面板，使面板具有规范化、开放性、可移植性。
（2） 依据测验要求确认仪器功用。依据测验使命确认仪器软面板详细测验、丈量功用，开关、操控等设置要求。
（3） 用面向目标的规划办法规划软面板。依照面向目标的规划思维，一个虚拟仪器集成体系由多个虚拟仪器组成，每个虚拟仪器均由软面板操控。软面板由很多的虚拟控件组成。
3 虚拟仪器体系的组成计划
在虚拟仪器体系的组成计划，首要包含底层硬件、软硬件接口、运用程序以及驱动程序的规划与开发。
3.1 拟定所规划仪器的接口办法
假如仪器设备具有RS-232串行接口，则直接用连线将仪器设备和核算机的RS-232串行口衔接即可。假如是GPIB接口，需求额定装备一块GPIB-488接口板，将接口板刺进核算机的ISA插槽，建立起核算机与仪器设备之间的通讯桥梁。假如运用核算机来操控VXI总线设备，则需求装备一块GPIB接口卡，经过GPIB 总线与VXI主机箱零槽模块通讯。零槽模块的GPIB-VXI翻译器将GPIB 的指令翻译成VXI指令并把各模块回来的数据以必定的格局传回主控核算机。DAQ数据收集卡是依据核算机规范总线的，因而能够将数据收集卡直接插到核算机的插槽上。
3.2 开发硬件收集卡
一种典型的数据收集卡组成包含，先用传感器把非电的物理量转变成模仿电量，采样/坚持器能够坚持信号，完结对瞬时信号进行收集，以便ADC进行数字转化，进步ADC转化器的转化精度。完结在丈量中一起对多路模仿信号进行采样。多路模仿开关能够分时选通来自多个输入通道的某一路信号，这样在多路开关后的单元电路，只需一套即可，也能够选用核算机进行多路挑选操控。当传感器输出的信号比较小，能够用扩大器扩大和缓冲输入信号，假如选用的是可编程增益扩大器就能够经过核算机进行增益挑选操控确认增益倍数。精度及功用是仪器体系的生命，而这彻底依赖于供给根底数据的信号收集操控电路，因而在硬件收集电路的规划时，需依据所规划的虚拟仪器所要到达的功用指标和被测信号的特色，规划合理的体系结构。体系的结构合理与否，对体系的可靠性、功用价格比等有直接影响，在硬件和软件功用的规划上要尽量使虚拟仪器的结构简略，可靠性高，本钱低价，选用适宜的单元器材，尽或许的进步收集卡收集的精度和速度。
3.3 确认规划收集卡的设备驱动程序计划
收集卡的设备驱动程序是操控各种硬件收集卡的驱动程序，是衔接主控核算机与信号收集调度部件的枢纽。驱动程序的本质是为用户供给了用于仪器操作的较笼统的操作函数集，它是虚拟仪器中心软件之一。
3.4 确认虚拟仪器体系运用程序编程言语
虚拟仪器体系软件结构的规划在表现整个体系的功用和灵敏性方面效果很大，因而在开发虚拟仪器体系的软件部分时，首要要依据所开发的虚拟仪器功用和功用，确认运用程序和软面板程序的模块结构和功用，画出各部分的流程图，选用适宜的编程言语。在编制虚拟仪器软件中可选用两种编程办法。一种是选用面向目标的可视化的高档编程言语，如VC++、VB和Delphi等编写虚拟仪器的软件，这种办法完结的体系灵敏性高，易于扩大和晋级保护。另一种是选用图形化编程办法，如LabVIEW，HPVEE，选用图形化编程的优势是软件开发周期短、编程较简略，特别合适工程技能人员运用。总归在编写程序时，要尽或许的让每一模块都有必定的独立性，模块之间清晰认义接口，模块之间能够选用数据传递的办法进行联络。
3.5 软件调试和运转
程序编写好今后要对各模块进行调试和运转，能够经过收集各种规范信号来验证虚拟仪器体系功用的正确性和功用的优良性。
4 结束语
本文研讨了虚拟仪器体系的规划计划，首要包含了虚拟仪器体系的构成，虚拟仪器体系软面板的规划规范、以及虚拟仪器体系的组成计划，用虚拟仪器技能组成的体系，愈加灵敏、更紧凑、更经济、功用更强壮。无论是丈量、测验、计量或是工业进程操控和剖析处理，仍是其它更为广泛的测控范畴，规划虚拟仪器体系都是抱负的、高效率的解决计划。
5 本文作者的立异点
本文体系的论述了先进的虚拟仪器技能的规划计划，进步了虚拟仪器体系规划的规范化程度，节约了开发时刻，大大的降低了体系的开发本钱。
参考文献:
[1].RS232datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RS232_585128.html.
[2].RS-232datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RS-232_584855.html.
