LabVIEW環境簡介 虛擬儀控程式設計 LabVIEW Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench

虛擬儀器 虛擬儀器是在通用的電腦上加上一組硬體和軟體，硬體部分使用資料擷取介面及工作平台。另一部分則是軟體，使得使用者在操作這台電腦時，就像是在操作一台他自己設計的專用的傳統電子儀器。虛擬儀器技術的出現徹底打破了傳統儀器由廠家定義，使用者無法改變的模式。虛擬儀器給使用者一個充分發揮自己才能、想像力的空間。使用者可以根據自己的要求，設計自己的儀器系統，滿足多樣的應用需求。

虛擬儀器

傳統儀表和虛擬儀表的比較

2004年至2007年IEEE Database虛擬儀器相關文獻所 使用之虛擬儀器發展軟體圓餅圖 有數種虛擬儀表軟體發展，如 Visual C++, LabVIEW, Look-Out, BridgeVIEW 和 LabWindows/CVI。但以美國國家儀器公司（NI）開發的軟體產品LabView圖形編程環境和Labwindows/CVI面向儀表的互動式C語言最為著名。兩者都是national instruments的產品，都屬於measurement studio，labview是G語言編程，而labwindows是基於C編程，labview通常用於小規模應用程式中，而labwindows則面向大規模、複雜編程

虛擬儀表與傳統式儀表之外觀比較

自動量測系統 web Computer with software installed Remote control Interface USB RS-232 DAQ Measurement circuit & Signal conditioning circuit transducer Ex.熱電偶 Sensors Ex.溫度計 I/O Control signals Camera Ex.vision composite devices Circuit device Ex. switches Electro-mechanic devices Dr. Yao

1.1.1 虛擬儀表 Virtual Instrument 用途: 資料擷取(DAQ) 儀器訊號整合(GPIB) 系統監控

G語言: Graphical Language. 資料流(Data Flow): 原則為圖形函數在接收到所 需的資料之後才動作. G語言: Graphical Language. 副檔名: .vi

VI 三個主要部分 人機介面. 程式方塊圖. 圖示和連接器. 1.1.3 LabVIEW如何工作？ VI 三個主要部分 人機介面. 程式方塊圖. 圖示和連接器.

1.3 硬體通訊介面 (1) 資料擷取 (2) GPIB (3) 序列埠 (4) VXI

1.3.1 資料擷取 DAQ: Data Acquisition DAQ devices: transducer or sensor. Signal conditioning: 調整信號到DAQ卡可擷取之範圍.

通用匯流排 GPIB: General Purpose Interface Bus. *使用IEEE 488通訊協定進行電腦與儀器間的溝通.

Serial Port: 序列埠&串列埠 RS-232 或 RS-422 1.3.3 序列埠通訊 Serial Port: 序列埠&串列埠 RS-232 或 RS-422

RS232 和 RS422 串列介面有何不同? 在資料的傳送方式裡,有兩種方法可供選擇,第一種方法是一次就將並列 資料全部傳送出去,第二種方法則是將資料分割之後逐一位元傳送出 去。前者之資料傳送方式是使用許多條信號線來傳送資料,稱之為並列 傳送。例如：電腦上的PRINTER PORT(LPT1,LPT2)即是,而後者則是李 用一條信號線將資料逐一位元依序傳送,稱為序列傳送,例如：電腦上的 COM1,COM2等. 電腦與終端機間之並列傳送&電腦與終端機間之串列傳送, 如又圖所示   並列傳送的主要優點是送度較快,因為利用多條的信號線,一次就把整 個位元組的資料傳過去,但缺點則是需使用較多的信號線,距離若短還無 所謂,但若距離拉長的話,所增加的成本就很可觀了。相對的,發射端和接 收端也同樣需要多組的發射器與接收器硬體線路,所以所需成本較高。 而串列傳送則剛好相反,它傳送時指利用一條信號線將資料依序逐一 位元的傳送達到資料傳送的要求,所需的硬體成本相對的較小,但就犧牲 到速度了,因為串列傳送的關係,所以無法跟並列傳送一樣高速。   在串列傳輸的標準下,RS-232C可謂是標準的代表 ,它是由美國的EIA協 會於西元1969年所制定的序列介面規格。所有的串列傳輸裝置,只要符 合這個規格 ,則無論你是MAC或是IBM-PC,或是其他不知名的裝置(週邊 產品) ,都可以經由RS-232C來達到資料交流的目的。

狀 態   RS-232C的標準信號規格如上表所述 ,是根據1969年的CCITT之V.22, V.28而制定的不平衡型介面標準,適用於20k bit/s以下之傳送速度,及距離為15m以下之傳送電路。 RS-232C 的主要優點有以下幾點: 1. 基本構造簡單,價格便宜。 2. 規格之歷史較悠久,配備此介面之裝置相當多。 3. 傳送方式之複雜度可因應用途而自由選擇。 4. 備有豐富之應用軟體支援。 但經歷這麼久的時間後 ,在現今追求高速及穩定的要求下,它的功能已慢慢不足以應付今日之所需,因而顯露出種 種的缺點。 主要的缺點有下列3項 : 1. 傳送距離較短(15m以下)。 2. 傳送速度較慢(20k bit/s以下)。 3. 耐雜訊特性較差。 所以為了改善上述RS-232C的缺點,技術人員不斷嘗試了各種不同的方法,主要方法如下 : 1. 將電器信號轉換成光信號之後傳送。 2. 採用改良之規格。 3. 短距離採用RS-232C,較長距離則採用其他之規格(並列介面等等)。     也因此為了改善RS-232C的缺點 ,所以才有RS-422-A介面規格的制定。RS-422-A乃是平衡型數位電壓介面,這個規 格與CCITY V.11及X.27具有相容性(互換性)。RS-422適用於傳送速度為10M bit/s以下,距離為1.2km以下之傳送線 路。在硬體介面上與RS-232C不相容,必須經過轉換器的轉換,才可互接。且RS-422-A介面可構成並聯接收架構,即1 對多資料傳送,最多可同時並聯10台之接收器。     RS-422-A的硬體介面,現今也已被廣泛的應用在工業上使用,因為工業上的環境往往是雜訊滿佈的環境,而RS-422- A的硬體為平衡型驅動/接收介面, 在耐雜訊上已符合工業上的需求。例如：伺服馬達後面的編碼器(ENCODER)介 面即為一實例。

1.3.4 VXI 整合DAQ和GPIB

1.4 軟體介面通訊 1.4.1 網路/網頁化 Remote Control 1.4.2 DLL與CIN 整合C++等文字語言 其他如MATLAB SCRIP  整合MATLAB 1.4.3 OLE, ActiveX  整合Access, Excel, Word 等Office 軟體

1.5.1 人機介面 1.5 LABVIEW 主要主成元件 主要元件: 1. 控制元- 旋紐,開關,輸入數值. 2. 顯示元- 輸出數值, 圖表.

1.5.2 程式方塊圖 1-P30-1 上例中簡單的VI，計算兩個數字的和。它的程式方塊圖顯示了接點、節點與接線的例子。 Remark: 控制元邊線粗, 顯示元邊線細.

1.5.3 圖示與連接器 1-P33-1

1.6 主要的選單, 面板, 與工具列 1.6.1 下拉式選單 File 選單 1-P44-1

Edit 選單 1-P44-2

Operate 選單 1-P45-1

Tools 選單 1-P45-2

Browse 選單 1-P46-1

Window 選單 1-P46-2

Help 選單 1-P47-1

彈出式選單: 於物件上 彈出選單--改變成顯示元(或控制元) 1-P54-2

1.6.2 浮動的面板 控制面板(control palette) : Front Panel. 函數面板(function palette) : Block Diagram. 工具面板(tool palette) : Front Panel & Block Diagram.

Tools Palette (工具面板) 1-P50-1

Tool bar (工具列) 1-P51-1

1.7.1 輔助視窗

線上輔助(online help) 對話框 1-P64-1