虛擬儀器設(shè)計(jì)-西電公共任選.doc

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西安電子科技大學(xué)全校公選課 2017年虛擬儀器設(shè)計(jì)綜合大作業(yè) 學(xué)院 電子工程學(xué)院 班級(jí) 學(xué)號(hào) 姓名 任課教師 請(qǐng)注意： 1、 請(qǐng)務(wù)必工整填寫(xiě)完整的學(xué)院、班級(jí)、學(xué)號(hào)、姓名，否則成績(jī)無(wú)法提交后果自負(fù)； 2、 大作業(yè)內(nèi)容雷同作廢； 一、 簡(jiǎn)答題 1、 一個(gè)典型的測(cè)試系統(tǒng)由哪幾部分組成？ 前向通道：傳感器--低頻濾波電路--高頻濾波電路--（多路轉(zhuǎn)換，單通道沒(méi)有此項(xiàng)）--A/D轉(zhuǎn)換器--主處理芯片； 輸出通道：主處理芯片--D/A轉(zhuǎn)換器--模擬量輸出；通訊通道：主處理芯片--RS232或RS485接口； 顯示模塊：主處理芯片--LCD或數(shù)碼管顯示；還有一個(gè)重要模塊：電源處理模塊--對(duì)市電進(jìn)行濾波、降壓、穩(wěn)壓輸出。 2、 什么是虛擬儀器？虛擬儀器“虛擬”在哪里？傳統(tǒng)儀器和虛擬儀器在構(gòu)成上有何不同？虛擬儀器的構(gòu)成要素有哪些？ 一套虛擬儀器系統(tǒng)就是一臺(tái)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)或工作站配上功能強(qiáng)大的應(yīng)用軟件、低成本的硬件(例如插入式板卡)及驅(qū)動(dòng)軟件，他們?cè)谝黄鸸餐瓿蓚鹘y(tǒng)儀器的功能。以軟件為主的測(cè)量系統(tǒng)充分利用了常用臺(tái)式計(jì)算機(jī)和工作平臺(tái)的計(jì)算、顯示和互聯(lián)網(wǎng)等諸多用于提高工作效率的強(qiáng)大功能。 虛擬指軟件，虛擬儀器可使用相同的硬件系統(tǒng)，通過(guò)不同的軟件就可以實(shí)現(xiàn)功能完全不同的各種測(cè)量測(cè)試儀器，即軟件系統(tǒng)是虛擬儀器的核心，軟件可以定義為各種儀器 。 倆者不同：1） 獨(dú)立的傳統(tǒng)儀器，例如示波器和波形發(fā)生器，性能強(qiáng)大，但是價(jià)格昂貴，且被廠家限定了功能，只能完成一件或幾件具體的工作，因此，用戶(hù)通常都不能夠?qū)ζ浼右詳U(kuò)展或自定義其功能。儀器的旋鈕和開(kāi)關(guān)、內(nèi)置電路及用戶(hù)所能使用的功能對(duì)這臺(tái)儀器來(lái)說(shuō)都是固定的。另外，開(kāi)發(fā)這些儀器還必須要用專(zhuān)門(mén)的技術(shù)和高成本的元部件，從而使它們身價(jià)頗高且很不容易更新。 2） 基于PC機(jī)的虛擬儀器系統(tǒng)，誕生以來(lái)就充分利用了現(xiàn)成即用的PC機(jī)所帶來(lái)的最新科技。這些科技和性能上的優(yōu)勢(shì)迅速縮短了獨(dú)立的傳統(tǒng)儀器和PC機(jī)之間的距離，包括功能強(qiáng)大的處理器（如Pentium 4)、操作系統(tǒng)及微軟Windows XP、NET技術(shù)和Apple Mac OS x。除了融合諸多功能強(qiáng)大的特性，這些平臺(tái)還為用戶(hù)提供了簡(jiǎn)單的聯(lián)網(wǎng)工具。此外，傳統(tǒng)儀器往往不便隨身攜帶，而虛擬儀器可以在筆記本電腦上運(yùn)行，充分體現(xiàn)了其便攜特性。 需要經(jīng)常變換應(yīng)用項(xiàng)目和系統(tǒng)要求的工程師和科學(xué)家們需要有非常靈活的開(kāi)發(fā)平臺(tái)以便創(chuàng)建適合自己的解決方案?？梢允褂锰摂M儀器以滿(mǎn)足特定的需要，因?yàn)橛邪惭b在PC機(jī)上的應(yīng)用軟件和一系列可選的插入式硬件，無(wú)需更換整套設(shè)備，即能完成新系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。 虛擬儀器構(gòu)成要素：一臺(tái)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)或工作站,應(yīng)用軟件、低成本的硬件(例如插入式板卡)及驅(qū)動(dòng)軟件. 3、 簡(jiǎn)述虛擬儀器測(cè)量結(jié)果的表達(dá)方式有哪些？ 測(cè)量?jī)x器的測(cè)定結(jié)果： 測(cè)定結(jié)果為 直接表示為測(cè)量值； 在測(cè)定值的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算式表示的測(cè)定結(jié)果 4、 LabVIEW應(yīng)用程序的構(gòu)成有哪幾部分？LabVIEW中如何將數(shù)據(jù)從一個(gè)循環(huán)周期傳遞到另外一個(gè)周期？ 1)獨(dú)立可執(zhí)行程序（exe） 2)一些用到的組件打包生成installer 5、 LabVIEW的操作模板有哪幾種？請(qǐng)簡(jiǎn)述它們的作用。 三個(gè)模板，即控件選板，函數(shù)選板，工具選板?？丶x板，就是前面板右鍵打開(kāi)的選板，上面你可以選擇各種控件，ActiveX對(duì)象，.net對(duì)象等等，就是前面板所呈現(xiàn)出的東西；函數(shù)選板，類(lèi)似于控件選板，就是程序框圖板右鍵打開(kāi)的選板，可以選擇各種結(jié)構(gòu)，各種數(shù)據(jù)操作函數(shù)，信號(hào)處理函數(shù)等等；工具選板，菜單欄——操作——工具選板，或者shift+右鍵，這個(gè)選板上的工具可以用于調(diào)試或者修飾等等，比如設(shè)置探針，調(diào)整控件的顏色等等 6、 什么是顯示對(duì)象（Indicator）和控制對(duì)象（Control）? 請(qǐng)分別舉例說(shuō)明。 Control類(lèi)操作控件 顯示未將對(duì)象引用設(shè)置的對(duì)象 顯示對(duì)象（Indicator）是屏幕顯示窗口所顯示的對(duì)象 7、 LabVIEW中順序局部變量有什么作用？ 局部變量是數(shù)據(jù)的一份副本，省去了連線(xiàn)的麻煩，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳遞 8 、 LabVIEW的程序調(diào)試技術(shù)有哪幾種？ 事件結(jié)構(gòu)這些屬性是根據(jù)你選擇不同的事件觸發(fā)而產(chǎn)生的，如 選擇值改變時(shí)間，有左側(cè)的屬性，將改為鼠標(biāo)按下時(shí)間后，又出現(xiàn)新的 屬性 你選取不同的觸發(fā)事件即可 9、 什么是數(shù)組？它有什么用處？如何訪(fǎng)問(wèn)數(shù)組中的元素？LabVIEW中如何創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組？ 數(shù)組和其他軟件數(shù)組一樣，可以用來(lái)保存數(shù)據(jù)，用來(lái)設(shè)置數(shù)據(jù)。不過(guò)labview里面的數(shù)組作用很強(qiáng)大，特別是在采集數(shù)據(jù)時(shí)，用于數(shù)據(jù)處理操作很方便。用“數(shù)組索引”訪(fǎng)問(wèn)數(shù)組中的元素。使用“初始化數(shù)組”函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組。 10、LabVIEW中常用的程序結(jié)構(gòu)有哪幾種？請(qǐng)簡(jiǎn)述它們的作用和特點(diǎn)。LabVIEW中文件I/O操作的基本的步驟是什么？LabVIEW支持的文件類(lèi)型有哪些？ 三種范式：面向過(guò)程、面向事件，面向?qū)ο螅? 六種模式：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)、消息隊(duì)列、生產(chǎn)者/消費(fèi)者（事件）、生產(chǎn)者/消費(fèi)者（數(shù)據(jù)）、用戶(hù)界面事件處理、主/從。 寫(xiě)入文本文件，再把東西寫(xiě)進(jìn)去。 二進(jìn)制文件，txt文本文件，ini配置文件，TDMS文件，excel表格文件，等這些都是常用到的文件類(lèi)型 11、 為什么說(shuō)虛擬儀器比智能儀器有更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析處理能力？ 虛擬儀器比傳統(tǒng)儀器以及以微處理器為核心的智能儀器有更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析處理功能。 12、 LabVIEW中的連線(xiàn)是什么？它有什么特點(diǎn)？ labview中連線(xiàn)可以看做數(shù)據(jù)的走向，線(xiàn)條與哪個(gè)vi相互連接，數(shù)據(jù)就往哪傳遞，也可以代表程序的執(zhí)行順序。 13、 通常情況下，LabVIEW中While的循環(huán)體至少會(huì)被執(zhí)行一次；可有時(shí)需要程序先判斷條件再執(zhí)行，若條件不滿(mǎn)足循環(huán)體一次也不執(zhí)行，請(qǐng)問(wèn)如何解決這個(gè)問(wèn)題？ 1把while循環(huán)放在條件結(jié)構(gòu)（case）里面，當(dāng)條件為“true”時(shí)執(zhí)行 2把while做成一個(gè)子程序，滿(mǎn)足某個(gè)條件時(shí)再調(diào)用 14、 什么是簇？它有什么用處？如何創(chuàng)建簇？ 簇是操作系統(tǒng)讀寫(xiě)文件的基本單位，系統(tǒng)是以簇為單位來(lái)讀寫(xiě)的。一個(gè)簇的大小對(duì)于軟盤(pán)來(lái)說(shuō)是固定的，正好等于一個(gè)扇區(qū)(512字節(jié))；對(duì)于硬盤(pán)來(lái)說(shuō)則是依硬盤(pán)的分區(qū)大小和類(lèi)型而定，一般來(lái)說(shuō)分區(qū)越大，則這個(gè)分區(qū)的簇也越大。 15、在LabVIEW的圖形顯示功能中Graph和Chart有什么區(qū)別？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)VI程序體現(xiàn)出它們的不同。 chart 接的數(shù)組，graph接的是數(shù)據(jù) 二、 選擇題（答題時(shí)不用抄寫(xiě)原題，標(biāo)明題號(hào)和答案） 1、單擊_____B____按鈕可跳過(guò)程序框圖上的節(jié)點(diǎn)，而不單步執(zhí)行該節(jié)點(diǎn)。 a. 單步步入 b. 單步步過(guò) c. 單步步出 d. 單步調(diào)試 2、與下列代碼等價(jià)的公式是？ A a. b. c. d. 3、關(guān)于下列代碼的陳述，正確的是？ A a. 循環(huán)執(zhí)行1次，循環(huán)顯示控件顯示值1 b. 循環(huán)執(zhí)行1次，循環(huán)顯示控件顯示值0 c. 循環(huán)無(wú)限執(zhí)行，程序必須中止 d. 循環(huán)不執(zhí)行，循環(huán)顯示控件顯示值0 4、下列代碼執(zhí)行后，移位寄存器的值是多少？ a. 16 b. 24 c. 32 d. 10 5、下列關(guān)于代碼執(zhí)行的陳述，正確的是？ a. 循環(huán)執(zhí)行51次。 b. 循環(huán)執(zhí)行50次。 c. 循環(huán)執(zhí)行49次。 d. 連接50至For循環(huán)的總數(shù)接線(xiàn)端，與本題代碼的執(zhí)行一致。 6、兩個(gè)并行運(yùn)行的循環(huán)之間，可以用連線(xiàn)傳遞數(shù)據(jù)嗎？ a. 可以 b. 不可以 三、 討論題（請(qǐng)認(rèn)真思考作答，敷衍了事無(wú)分） 1、查閱相關(guān)技術(shù)資料，思考虛擬儀器技術(shù)與所學(xué)的專(zhuān)業(yè)可能會(huì)有哪些結(jié)合點(diǎn)？請(qǐng)舉例分析說(shuō)明。 LabVIEW是一種程序開(kāi)發(fā)環(huán)境，由美國(guó)國(guó)家儀器（NI）公司研制開(kāi)發(fā)的，類(lèi)似于C和BASIC開(kāi)發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言都是采用基于文本的語(yǔ)言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語(yǔ)言G編寫(xiě)程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。例如c++ dsp實(shí)驗(yàn)等。 2、 請(qǐng)大家描述一下對(duì)圖形化程序設(shè)計(jì)方法有什么體會(huì)？具體舉例說(shuō)明。 虛擬儀器沒(méi)有常規(guī)儀器的控制面板，而是利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形環(huán)境，采用可視化的圖形編程語(yǔ)言和平臺(tái)，以在計(jì)算機(jī)屏幕上建立圖形化的軟面板來(lái)替代常規(guī)的傳統(tǒng)儀器面板。軟面板上具有與實(shí)際儀器相似的旋鈕、開(kāi)關(guān)、指示燈及其他控制部件。在操作時(shí)，用戶(hù)通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤(pán)操作軟面板，來(lái)檢驗(yàn)儀器的通信和操作。 除上述特點(diǎn)之外，與傳統(tǒng)儀器編程工具Visual Basic，Visual C++相比，虛擬儀器還有如下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。 　　（1）虛擬儀器用戶(hù)可以才艮據(jù)自己的需要靈活地定義儀器的功能，通過(guò)不同功能模塊的組合可構(gòu)成多種儀器，而不必受限于儀器廠商提供的特定功能。 　?。?）虛擬儀器將所有的儀器控制信息均集中在軟件模塊中，可以采用多種方式顯示采集的數(shù)據(jù)、分析的結(jié)果和控制過(guò)程。這種對(duì)關(guān)鍵部分的轉(zhuǎn)移進(jìn)一步增加了虛擬儀器的靈活性。 　　（3）由于虛擬儀器關(guān)鍵在于軟件，硬件的局限性較小，因此與其他儀器設(shè)各連接比較容埸實(shí)現(xiàn)。而且虛擬儀器可以方便地與網(wǎng)絡(luò)、外設(shè)及其他應(yīng)用連接，還可利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多用戶(hù)數(shù)據(jù)共享。 　　（4）虛擬儀器可實(shí)時(shí)、直接地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，也可通過(guò)計(jì)算機(jī)總線(xiàn)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱鎯?chǔ)器或打印機(jī)。這樣做一方面解決了數(shù)據(jù)的傳輸問(wèn)題，一方面充分利用了計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)能力，從而使虛擬儀器具有幾乎無(wú)限的數(shù)據(jù)記錄容量。 　?。?）虛擬儀器利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形用戶(hù)界面（GUI），用計(jì)算機(jī)直接讀數(shù)。根據(jù)工程的實(shí)際需要，使用人員可以通過(guò)軟件編程或采用現(xiàn)有分析軟件，實(shí)時(shí)、直接地對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析與處理。 　?。?）虛擬儀器價(jià)格低，而且其基于軟件的體系結(jié)構(gòu)還大大節(jié)省了開(kāi)發(fā)和維護(hù)費(fèi)用 　　虛擬儀器通過(guò)軟件功能來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)處理與分析及數(shù)據(jù)的顯示這3部分的物理功能。其充分利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，在基本硬件的支持下，利用軟件完成數(shù)據(jù)的采集、控制、數(shù)據(jù)分析和處理以及測(cè)試結(jié)果的顯示等，通過(guò)軟、硬件的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的各種功能。 提醒： 請(qǐng)同學(xué)們務(wù)必工整填寫(xiě)學(xué)院、班級(jí)（完整的班號(hào)）、學(xué)號(hào)（完整的學(xué)號(hào)）、姓名，以便于老師上傳成績(jī)，如果因?yàn)槟愕脑蛟斐蔁o(wú)法辨認(rèn)，成績(jī)以零分記！?。? 大作業(yè)的電子版在西電學(xué)堂提交，紙質(zhì)打印版交給老師（提交時(shí)間：2017.7.8下午4:30到5:00，地點(diǎn)：信遠(yuǎn)I區(qū)一樓教師休息室）。 過(guò)期不候！過(guò)期不候！過(guò)期不候！