1.引言

LabVIEW是美國(guó)國(guó)家儀器公司(NationalInstrument,NI)推出的一門(mén)圖形化編程語(yǔ)言，同時(shí)也是著名的虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)，它擔(dān)當(dāng)了“軟件即儀器”這一虛擬儀器關(guān)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(zhuān)為測(cè)試測(cè)量與自動(dòng)化控制應(yīng)用設(shè)計(jì)的高端性能與配置功能，能為數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測(cè)量分析與數(shù)據(jù)顯示等各種應(yīng)用提供必要的開(kāi)發(fā)工具。LabVIEW的表現(xiàn)形式和功能類(lèi)似于實(shí)際的儀器，但LabVIEW程序很容易改變?cè)O(shè)置和功能。因此，LabVIEW特別適用于實(shí)驗(yàn)室以及需要經(jīng)常改變儀器和設(shè)備的參數(shù)及功能的場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)是基于LabVIEW平臺(tái)環(huán)境來(lái)構(gòu)建虛擬萬(wàn)用表。虛擬萬(wàn)用表的旋鈕是按照現(xiàn)實(shí)中的DT9205模式進(jìn)行設(shè)計(jì)的。

利用數(shù)據(jù)采集卡將外部信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)中，在虛擬萬(wàn)用表的軟件界面，實(shí)現(xiàn)各種參數(shù)的測(cè)量。

2.虛擬萬(wàn)用表設(shè)計(jì)

2.1 顯示面板的設(shè)計(jì)

通過(guò)【控件/ 新式/ 數(shù)值/ 轉(zhuǎn)盤(pán)】命令，在前面板放置一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)控件，對(duì)其設(shè)置屬性：把數(shù)據(jù)類(lèi)型設(shè)置為【無(wú)符號(hào)長(zhǎng)整型】;【在文本標(biāo)簽】選項(xiàng)卡雙擊【文本標(biāo)簽】欄的選項(xiàng)，寫(xiě)入旋鈕對(duì)應(yīng)的名稱(chēng)，再單擊【插入】按鈕，重復(fù)多次，寫(xiě)入每一個(gè)項(xiàng)的名稱(chēng)。旋鈕界面如圖1所示。

在前面板放置一個(gè)字符串，用于顯示測(cè)量結(jié)果。放置一個(gè)數(shù)值輸入控件，用于控制測(cè)量精度，用戶(hù)可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入或下拉菜單選擇測(cè)量精度。同時(shí)放置一個(gè)工作指示燈，用于指示儀器工作狀態(tài)。放置一個(gè)文本顯示框，用來(lái)顯示時(shí)間和信息。

2.2 虛擬萬(wàn)用表的軟件設(shè)計(jì)

在后面板中，放置一個(gè)條件結(jié)構(gòu)，用于指示萬(wàn)用表對(duì)旋鈕不同刻度執(zhí)行不同動(dòng)作。在條件結(jié)構(gòu)中設(shè)置32個(gè)分支，這樣每一個(gè)分支就對(duì)應(yīng)執(zhí)行32種不同的動(dòng)作，把旋鈕和條件結(jié)構(gòu)的【分支選擇器】連接起來(lái)。0-31分支與旋鈕的文本標(biāo)簽值是對(duì)應(yīng)的。

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

分支1負(fù)責(zé)檢測(cè)二極管。當(dāng)紅表筆接二極管陽(yáng)極時(shí)，系統(tǒng)中電路接通，顯示“此時(shí)紅表筆接二極管陽(yáng)極”.接反時(shí)會(huì)顯示“此時(shí)紅表筆接二極管陰極”.當(dāng)表筆沒(méi)有接到二極管上時(shí)，顯示“沒(méi)有檢測(cè)到任何二極管”.程序框圖如圖2所示。

分支2到6負(fù)責(zé)電容的檢測(cè)，每個(gè)分支量程不同。測(cè)量中先對(duì)數(shù)據(jù)的大小進(jìn)行檢測(cè)，判斷測(cè)量值是否超過(guò)量程。若沒(méi)有超過(guò)量程，接下來(lái)讀取測(cè)量精度;若超過(guò)量程，則在文本框中顯示“超出測(cè)量范圍，請(qǐng)選擇高檔位”,提示用戶(hù)轉(zhuǎn)換高檔位。

程序框圖如圖3所示。

分支7到10負(fù)責(zé)交流電流測(cè)量，分支11到14負(fù)責(zé)測(cè)量直流電流。測(cè)量原理相同，量程大小不同。測(cè)量軟件設(shè)計(jì)時(shí)先判斷測(cè)量值的大小，再進(jìn)行相應(yīng)精度的選擇顯示。程序框圖如圖4所示。

分支15到21負(fù)責(zé)電阻測(cè)量。電阻量程范圍相當(dāng)廣泛，在量程范圍內(nèi)萬(wàn)用表才能正確測(cè)量，如果超出測(cè)量范圍，前面板則顯示“超出測(cè)量范圍，請(qǐng)選擇高檔位”.

程序框圖如圖5所示。

分支22到31負(fù)責(zé)電壓測(cè)量。測(cè)量分支設(shè)計(jì)與上面描述的各種設(shè)計(jì)方法相同，僅僅單位和大小不同。程序框圖如圖6所示。

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

在程序設(shè)計(jì)完成后，還必須添加一個(gè)循環(huán)程序使得萬(wàn)用表能連續(xù)工作。采用While循環(huán)控制程序的運(yùn)行。整個(gè)程序框圖如圖8所示。至此虛擬萬(wàn)用表的設(shè)計(jì)全部完成。

3.結(jié)論

實(shí)驗(yàn)是理論與實(shí)際結(jié)合的橋梁，近年來(lái)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室存在很多局限性，如實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊，更新速度慢，成本過(guò)高等等原因，越來(lái)越不能滿(mǎn)足教學(xué)與科研的需要。

隨著虛擬仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室及虛擬儀器將會(huì)成為經(jīng)濟(jì)、高效的首選方案。