计算机教学在面向对象语言的虚拟仪器接口

毕业论文（设计） 计算机教学在面向对象语言的虚拟仪器接口 摘要 虚拟仪器是一种图形开发的面向对象的计算机语言，用来促进硬件/软件交流。虚拟 仪器是一个完整的计算机语言,可以和FORTRAN或C的使用基本一样。 在LabVIEW中创建虚拟仪器，美观，看起来像真正的工具却是通过复杂的计算机程 序控制。那里是数据采集VLS的几个层次，这样更容易控制数据流，以及许多信号处理 和分析算法来于软件预制VLS。在课堂上，虚拟和真实乐器之间的相似性有助于学生了解 信息是如何传递在计算机和连接的仪器之间。该软件可以被用来在没有硬件的条件下， 使学生在家里以及课堂上工作。 本文演示了如何使LabVIEW能够被用来控制计算机和仪器之间的数据流，指出了对 信号的重要特征处理和分析，并演示如何使虚拟仪器代替物理仪器的使用。应用LabVIEW 在教学实验中进行了讨论，并给出了一个合理的课程大纲。 引言 功能强大的个人电脑的发展工作站具有转化生物物理学和其他科学的功能。提高处 理速度和可用内存的发展导致了高度复杂的程序，执行复杂的计算和处理大型数据集。电 子信号处理现在可以常由数字计算机处理所取代oWindows图形用户界面使得计算机能够 同时执行多个任务，使得科学家分析和显示数据及论文的撰写、管理等更容易。尽管计 算机接口软件利用了更快的处理，开发用户友好的语言集成机器和电脑依然比较缓慢， 集成的计算机接口软件课程也仍然缓慢。这篇文章的目的是描述一个强大的，广泛适用 的方法，即采用面向对象的编程和接口 “虚拟仪器”的概念（VIS）来说明这个方法可以 用在教学和研究实验室中。 本文讨论的重点是虚拟仪器，计算机语言国家仪器开发的计算机通过数据采集接口 板单独购买。美国国家仪器公司并不是唯一的公司采取这条路线12月的实时积分器， 麻雀的Kmax的，和hyperception的高窗放大器的其他例子。然而，LabVIEW可用于各 种各样的计算机系统中，是一种完整的语言，并且是用户友好的。这里所描述的基本概 念应适用于其他软件包。 与其他接口的比较方法和语言 许多仪器制造商都开发了自己的接口语言，其目的是为了用户更友好，比汇编和C 语言的标准更容易被用户随意修改。大多数现在任何复杂的仪器可能有这样的待遇。有 两个主要问题是每家公司有它自己的语言，并且用户通常只有足够的信息来修改预先 写好的例程而没有足够的信息来编写全面的方案。在一般情况下，这些程序保存数据文 件的形式不认可标准数据处理和绘图项目，但通常是一个保存数据的ASCII格式。虽然 可能预先写的软件容易使用，语言写在通常不是用户友好的，附带的手册经常给予信息, 如果有的话，使用的是语言编程。 用户也可以在任何汇编标准编程C语言中编写自己的接口程序。用户购买数据采集 板，可以处理所有的输入/输出信号，然后写一个程序来指导在数据采集板的总线信息流。 用户必须大量了解电脑语言和总线架构以及例程通过总线发送/接收数据。做的学习曲线 是陡峭的，但一旦理解方法，未来程序很容易创建。 使用LabVIEW是非常不同的工作语言的基本，FORTRAN, C,这是与可见基于文本的 程序。LabVIEW使用图形，面向对象计算机语言。这种类型的语言是利用Mac或Windows 式操作系统，和每一个变量，函数或子程序，表示作为一个对象。一个对象可在任意位 置放置屏幕上，它的精确位置是不重要的。数据流对象之间通过“导线”。要遵循的逻辑 LabVIEW程序，你按照其中的数据去，而不是为了命令。也不是编写程序在LabVIEW中， 您创建的VI,有VI的前面板就像在任何其他文书的板凳。输入变量都设置相同的方式在 一个“真实”的仪器，即通过转动旋钮和设置翻转开关。输出是使用led显示、图表、 数字指标等。一个VI的核心是一个复杂的计算机程序，高度功能控制和控制计算机之间 的数据流将对象连接到总线。VIS可以运行自治程序或可能被纳入其他程序。一个被称为 在另一个VI是一个子VI；它是一个基于文本的子程序等程序。 LabVIEW专为在实验室中使用，使LabVIEW脱颖而出，作为一种研究工具的特点是便 于计算机和仪器之间控制数据流，大量的算法，附带，可以很容易地纳入其它VI的软件 预制的VI,把代码的能力从其他程序导入LabVIEW的VI,并作出的VI,可以代替物理仪 器使用的能力。 控制计算机和仪器之间的数据流 作为一个例子，考虑使用LabVIEW来运行多个，它们都连接到数字端口0数字控制设 备。您可以使用一个VI将消息发送到该设备。顶部框架显示VI的图标。图标允许在信 息VI之间流动，如将在后面上表现出来。该VI中框显示在前面板上。它是一个ON / OFF 开关，一个控制串标有“口”和一个拨号的包含了所有可能被发送的消息。这些控制可 以通过使用食指工具来设置。VI可由前面板执行。第三框架是这个VI框图，实际的程序 代码。顶大的矩形图案的边界框图标记的“真”是一个结构部分。这是一个case语句 LabVIEW当量。有线对问题的标记在矩形的左边是对开关端子。打开开关时，从它的终端 输出“真的，”并在程序输出的情况下，将在真正的矩形中执行代码声明。如果开关是关 闭的，终值将是“假”，并在假矩形的代码，直接显示有三个小矩形一个标记为DIG 端口，一个包含数字4,以及一个含有该字母后的海湾干线和标签信息。DIG端口是一个 子VI用于通过总线发送的数字信息。一个本地定义的常量，它是一个需要输入的DIG港 六。标有“消息”矩形是终端消息表盘所示的前面板。附加电线从辛口六是有线到的左 手边case语句。这个连接是一个隧道，允许可以使用的在箱体结构之外的信息里面的VI。 一旦隧道被建立，可用于任何或所有的情况下传送的数据。前面板控制字符串，标记的 终端“端口”，是有线到这条隧道的。最好是离开字符串控制的情况下的结构之外，因为 它是需要的，无论选择哪种情况下，其值不区分依赖。当执行了真实情况下，通过前面 板旋钮确定的信息通过数字端口 0发送的虚假结果的情况下执行该消息0中被发送。 写掘港六是将信息发送到数字仪表的最简单的方式。这是一个预制的VI和可通过图 表窗口的功能菜单。有三个层次的预制可见，可用于数字信息。更高层次的控制让程序 员有更大的灵活性和允许的握手，但他们是更复杂的写掘港六。实际上是由更高级别的 数字Vis. Working与模拟端口类似。假设你想从一个光电倍增管读取电压，并将这些数 据存储在一个文件中。使用最简单的模拟输入六通道0监测信号A六，绘制它随时间的变 化，并将数据存储到电子表格文件中。前面板是控件允许用户输入的信道号，样本的数 目是获得的，所使用的速率，收集的数据点，并且其中的数据是要被存储的文件的名称。 这个程序非常的简单，标有长方形“艾采集Wave, vi”是配备了第六软件。它是由该 配置先进的VI指定的模拟端口，分配的内存用于数据采集，设置扫描速率，并且由获得 的数据点给定数量。 数据存储在一个数组，可以使用随后的光谱和功能。此外，实际的时间数据点之间 的时间计算，数据阵列通过线（从凸厚线矩形的右侧）到一个功能标记的“束”。数据数 组，最初的起始时间，