labview与DSP串口通信研究 第3页
第一章 绪论
1.1课题背景和研究意义
随着科技的高速发展，一种新的、有蓬勃生命力的虚拟仪器已经出现，正在给人们的生活带来越来越多的惊喜，同时也使人们的生活变得越来越舒适和安逸。虚拟仪器越来越受到企业和商业界的重视，这主要因其广大市场和巨大利润所至.它可以不用实际的仪器就能测量许多量,不用做过大的变化.
虚拟仪器至今在国内还是一个相当新的概念，但这些年来的应用增长非常迅速，已经开始应用于航空航天、智能交通、汽车、医疗、教育等领域，如下列行业领域:
1 基于虚拟仪器技术的固体火箭发动机测试系统
固体火箭发动机的测试是一项复杂而又繁琐的事情，其特点是工作时间短，采样速度快，精度要求高，需要对温度、压力、流量，以及发动机推力等诸多参数的测量。因此，要精确测定这些参量，必须选择恰当的测试办法，采用高精度的测试系统。但是，采用传统的测试方法要求硬件仪器设备较多，成本较高，很难满足固体火箭发动机精确参数尤其是动态参数的测试要求。但通过引入虚拟仪器技术，可以很方便地组建一套精密的、动态性能优良的测试系统。
该系统的硬件只是用于解决信号的输入/输出，也就是数据的采集，而软件则是整个系统的关键。硬件包括传感器、信号调理系统和数据通信卡等；软件根据测试系统的性质和测试要求，采用模块化设计方法，可将测试系统分为文件处理模块、标定模块、采集模块、数据处理模块，产品报表模块、显示模块和帮助系统模块，其程序功能增加自如、灵活多变、通用性强，并采用功能强大的图形编程语言平台LabVIEW，使得工程师们不必花很多的时间就能方便高速地开发出高质量要求的测试系统，加快了程序的开发周期。
2 基于虚拟仪器技术的智能交通车载信息采集平台
随着多传感器融合技术的不断发展及其在智能交通领域中应用的不断深入，可供使用的交通信息种类越来越多，用于检测的传感器也相应增加。传统仪器由于其功能单一、灵活性差、使用复杂、更新和文护成本高，很不适于车载检测使用。针对这一状况，可采用虚拟仪器技术开发车载信息采集平台。
平台的硬件主要包括了各种车载传感器、I/O接口设备和车载计算机3个部分。平台的软件使用LabWindows／CVI，它是美国NI公司利用虚拟仪器技术开发的32位面向计算机测控领域虚拟仪器的软件开发平台，可以在多操作系统(如windows98/NT/2000/XP，Mac Os和Unix等)下运行。整个数据通信平台的软件设计采用了模块化、结构化的设计思想，分为实时控制和离线处理两大部分，其中又包括了许多功能模块。实时控制部分模块包括I/O接口设备初始化模块、数据通信模块、数据显示模块、数据存储模块和移动检测模块；离线处理部分包括数据读取模块、多传感器信息融合模块、驾驶特性分析模块合路网交通状况分析模块。
将虚拟仪器技术应用于智能交通领域，用其来构建智能交通车载信息采集平台，不仅可以满足目前智能交通中多传感器信息的采集、监控和融合的要求，而且可以灵活的根据技术发展需要进行功能扩展，这对于发展迅速的智能交通技术来说，这种基于虚拟仪器技术的信息采集平台具有十分现实的意义。
3 汽车车内数据通信系统（IVDAS）
一个好的车内测试系统应该支持许多不同的测试信号。典型的测试信号包含温度、位置、振动、图像、压强/力/负载、速度/距离和控制总线信号等。上述信号与其他信号结合在一起，为测试工程师研究汽车在不同工况下，甚至最恶劣环境下汽车的性能提供关键数据。因此，测试工程师需要一个灵活的测试系统来满足不断增长的测试功能和技术指标的需要。
美国B&B公司在NI公司的LabVIEW和PXI／SCXI基础上开发了车内测试系统(IVDAS)，系统显示了虚拟仪器在测试领域应用的灵活性。SCXI机箱内嵌入各种信号调理模块，模块的模式由信号种类决定，各种信号采集和处理的整合由LabVIEW程序来完成。IVDAS的优越性能源于使用PXI和SCXl所带来的灵活性和可升级性。其可能的升级包括：增加触摸屏功能；语音合成；语音辨识；运动控制、GPS接受和中控单元。
基于上述灵活性，使得IVDAS可以完全代替传统的数据记录仪。在IVDAS基础上还派生出满足不同需要的车内测试系统：发热监测系统；刹车测试系统（BTS）；声学刹车测试系统（ABTS）。
4 基于虚拟仪器技术的胃电检测分析系统
采用现代检测技术和先进的计算机技术，可以开发微机化、自动化、柔性化的虚拟仪器式医疗检测仪器系统-胃电检测分析系统。它由通用PC机、模块化功能硬件和测控分析软件构成。信号采集硬件模块接插在PC机的I/0插槽上，与PC机构成测试仪器系统。操作人员通过操作PC机显示器上的虚拟仪器软面板控制仪器的运行，完成测试分析任务。这种仪器系统充分利用了通用计算机软硬件资源，以先进的计算机技术实现了传统的昂贵设备所具有的功能，能完成体表胃电信号的检测、实时示波、瞬态记录、波形存储、波形分析、频谱分析等多种功能，具有测试精度高、功能完善、使用方便、一机多用、造价低廉等优势，可应用于临床检测分析、医学科研和教学。
系统硬件由体表电极、EGG放大模块、信号采集控制电路组成；软件系统包括实时示波模块、时域分析模块、频域分析模块和文件管理模块等四个模块。测控分析软件系统除了要实现内在的仪器测控分析功能外，还要有一系列的外观和感觉一致的虚拟的仪器软面板，用户就像操作传统的物理仪器一样操作这些软面板，实现测量控制及分析。为此，以Windows 9X为平台，采用面向对象及可视化的软件设计技术实现了这一目标。
5 用虚拟仪器进行多媒体演示实验
把多媒体教室的计算机装上基于PC总线的插卡式仪器(DAQ产品)或接上并口式仪器，再配上相应的软件，即构成虚拟仪器，可以代替常规的演示实验仪器，如智能信号发生器、数字存储示波器、频谱及信号分析仪、晶体管特性测试仪、频率特性测试仪、逻辑分析仪、数字电压表、数字电流表等一整套仪器。采用虚拟仪器，可以满足多媒体演示实验教学的需要，比如，完成电感元件电压和电流相位差的演示实验和单级低频放大器演示实验。
将虚拟仪器技术合理地融人到演示实验教学中，既可体现现代技术的作用，使学生学到并掌握先进的仪器仪表技术和实验技术，缩短学生所学知识与现代实验技术的距离，又节约了实验经费的投入，提高了实验教学的现代化水平。
1.2 LabView的历史发展和现状
虚拟仪器的起源可以追朔到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。
虚拟仪器代表了今后测试仪器的发展方向，而LabVIEW作为虚拟仪器的一种较为优秀的开发平台，因其编程简单、功能图表丰富及开发环境开发，而得到日益广泛的应用。
虚拟仪器技术在测控领域、高校实验室建设方 面正发挥越来越多的强大优势：可实现示波器、逻辑 分析仪、频谱仪、信号发生器等多种普通仪器的全部功能，若配以专用探头和软件，还可检测特定系统的 参数，如汽车发动机参数、汽油标号、炉窑温度、血液 脉搏波、心电参数等多种数据．它操作灵活，具有完 全图形化的界面，风格简约，符合传统设备的使用习 惯，用户不经培训即可迅速掌握操作规程．目前，高校实验室存在着落后的实验器材与快速发展的新技 术之间的矛盾，落后的传统仪器价豁昂贵，且不能满 足教学需要，因此，开发物美价廉的实验仪器以满足 人才培养的需求，是许多高校着重研究的课题之一． 而虚拟仪器技术的采用，在降低使用成本的同时，可满足高校教学需要．
Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ （美国国家仪器有限公司）在业界率先提出“虚拟仪器”（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ）概念至今已有１５年了。在这１５年里，ＮＩ逐步改变了全世界工程师和科学家们对于测量和自动化的方法。今天，全世界的工程师和科学家们正在成千上万个应用系统中使用
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