1.引言

LabVIEW是美國國家儀器公司(NationalInstrument,NI)推出的一門圖形化編程語言，同時也是著名的虛擬儀器開發(fā)平臺，它擔當了“軟件即儀器”這一虛擬儀器關鍵理念中的主角。它結(jié)合了圖形化編程方式的高性能與靈活性，以及專為測試測量與自動化控制應用設計的高端性能與配置功能，能為數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測量分析與數(shù)據(jù)顯示等各種應用提供必要的開發(fā)工具。LabVIEW的表現(xiàn)形式和功能類似于實際的儀器，但LabVIEW程序很容易改變設置和功能。因此，LabVIEW特別適用于實驗室以及需要經(jīng)常改變儀器和設備的參數(shù)及功能的場合。本設計是基于LabVIEW平臺環(huán)境來構(gòu)建虛擬萬用表。虛擬萬用表的旋鈕是按照現(xiàn)實中的DT9205模式進行設計的。

利用數(shù)據(jù)采集卡將外部信號輸入到計算機中，在虛擬萬用表的軟件界面，實現(xiàn)各種參數(shù)的測量。

2.虛擬萬用表設計

2.1 顯示面板的設計

通過【控件/ 新式/ 數(shù)值/ 轉(zhuǎn)盤】命令，在前面板放置一個轉(zhuǎn)盤控件，對其設置屬性：把數(shù)據(jù)類型設置為【無符號長整型】;【在文本標簽】選項卡雙擊【文本標簽】欄的選項，寫入旋鈕對應的名稱，再單擊【插入】按鈕，重復多次，寫入每一個項的名稱。旋鈕界面如圖1所示。

在前面板放置一個字符串，用于顯示測量結(jié)果。放置一個數(shù)值輸入控件，用于控制測量精度，用戶可以通過鍵盤輸入或下拉菜單選擇測量精度。同時放置一個工作指示燈，用于指示儀器工作狀態(tài)。放置一個文本顯示框，用來顯示時間和信息。

2.2 虛擬萬用表的軟件設計

在后面板中，放置一個條件結(jié)構(gòu)，用于指示萬用表對旋鈕不同刻度執(zhí)行不同動作。在條件結(jié)構(gòu)中設置32個分支，這樣每一個分支就對應執(zhí)行32種不同的動作，把旋鈕和條件結(jié)構(gòu)的【分支選擇器】連接起來。0-31分支與旋鈕的文本標簽值是對應的。

分支0顯示系統(tǒng)的開閉狀態(tài)，默認為關，指示燈滅，顯示屏顯示【關】。

分支1負責檢測二極管。當紅表筆接二極管陽極時，系統(tǒng)中電路接通，顯示“此時紅表筆接二極管陽極”.接反時會顯示“此時紅表筆接二極管陰極”.當表筆沒有接到二極管上時，顯示“沒有檢測到任何二極管”.程序框圖如圖2所示。

分支2到6負責電容的檢測，每個分支量程不同。測量中先對數(shù)據(jù)的大小進行檢測，判斷測量值是否超過量程。若沒有超過量程，接下來讀取測量精度;若超過量程，則在文本框中顯示“超出測量范圍，請選擇高檔位”,提示用戶轉(zhuǎn)換高檔位。

程序框圖如圖3所示。

分支7到10負責交流電流測量，分支11到14負責測量直流電流。測量原理相同，量程大小不同。測量軟件設計時先判斷測量值的大小，再進行相應精度的選擇顯示。程序框圖如圖4所示。

分支15到21負責電阻測量。電阻量程范圍相當廣泛，在量程范圍內(nèi)萬用表才能正確測量，如果超出測量范圍，前面板則顯示“超出測量范圍，請選擇高檔位”.

程序框圖如圖5所示。

分支22到31負責電壓測量。測量分支設計與上面描述的各種設計方法相同，僅僅單位和大小不同。程序框圖如圖6所示。

設置一個時間發(fā)生函數(shù)，然后用一個字符串連接控件把要顯示的信息和時間字符串連接到一起顯示。程序框圖如圖7所示。

在程序設計完成后，還必須添加一個循環(huán)程序使得萬用表能連續(xù)工作。采用While循環(huán)控制程序的運行。整個程序框圖如圖8所示。至此虛擬萬用表的設計全部完成。

3.結(jié)論

實驗是理論與實際結(jié)合的橋梁，近年來傳統(tǒng)的實驗室存在很多局限性，如實驗設備陳舊，更新速度慢，成本過高等等原因，越來越不能滿足教學與科研的需要。

隨著虛擬仿真技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)的飛速發(fā)展，構(gòu)建網(wǎng)絡虛擬實驗室及虛擬儀器將會成為經(jīng)濟、高效的首選方案。