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LabVIEW与机器人科技创新活动(郑剑春著) |  |
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LabVIEW与机器人科技创新活动(郑剑春著) | |
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第一章 虚拟仪器与LabVIEW
在20世纪80年代，美国国家仪器公司提出的虚拟仪器（Virtual Instrument，VI）概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以深入仪器领域和仪器技术结合起来，开创了“软件即是仪器”的先河。
从这一思想出发，可以基于计算机或工作站、软件和I／O部件来构建虚拟仪器。目前虚拟仪器在各种不同的工程应用和行业测量及控制中广受欢迎，这都归功于其直观化的图形编程语言LabVIEW。
第一节 虚拟仪器
所谓虚拟仪器，就是在计算机平台上，用户可以根据自己的需求，自主定义和设计仪器的有关功能，实现将传统仪器硬件和计算机软件技术结合起来，从而扩展了传统仪器的功能。与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性能价格比、可操作性等方面均具有明显的优势。
虚拟仪器的主要特点有：
采用了通用性能高且模块化的硬件，各种仪器的差异主要是软件。
可充分发挥计算机的特性，有强大的数据处理能力，可以创造出功能更强大的仪器。
用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。
虚拟仪器与传统仪器的比较，如表1—1所示。
一、什么是LabVIEW
NI（National Instruments，美国国家仪器）公司是虚拟仪器技术的提出者和发明者。NI公司的创新软件产品LabVIEW是实验室虚拟仪器工程工作台集成环境（LaboratoryVirtual Instrument Engineering Workbench）的简称，也是目前国际上应用最广的虚拟仪器开发环境之一，主要应用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示等领域，适用于Windows、Macintosh、UNIX等多种不同的操作系统平台。与传统的文本程序语言不同，LabVIEW是基于G语言（图形化语言）的开发环境，面向专业的工程技术人员，广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，被视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。它尽可能地利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，无须编写晦涩的程序代码，取而代之的是流程图与各种图标连线，采用的是图形化节点、数据流与各种图标连线，编程非常方便，人机交互界面直观友好，具有强大的数据可视化分析和仪器控制能力等特点。
LabVIEW可产生独立运行的可执行文件。使用LabVIEw开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为VI（Virtual Instrument）程序，以vi为后缀。每一VI都包括前面板（Front Panel）、框图程序（Block Diagram）以及图标／连接器（Icon／Connector）三部分。其中前面板上有很多与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面，使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制，这就是图形化源代码，又称G代码。因其类似于流程图，又被称做框图程序代码。
二、LabVIEW中学版与LabVIEW for LEGO MINDSTORMS
中学生在机器人比赛中常用的软件——ROBOLAB 2．9和LEGO MINDSTORMSEducation NXT Programmin9就是在LabVIEW平台上开发的编程软件，如图1—1所示。但是在LabVIEW 2009以前的版本中并没有提供直接针对中学生机器人学习的功能模块，因此中学生对这一软件的应用十分有限。同时由于它和以往其他的编程语言有很大差别，大多数用户仅用到了LabVIEw的一小部分功能，还没有真正体验到LabVIEW的强大。
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