虛擬儀器設(shè)計-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)計綜合大作業(yè) 學(xué)院 電子工程學(xué)院 班級 學(xué)號 姓名 任課教師 請注意： 1、 請務(wù)必工整填寫完整的學(xué)院、班級、學(xué)號、姓名，否則成績無法提交后果自負； 2、 大作業(yè)內(nèi)容雷同作廢； 一、 簡答題 1、 一個典型的測試系統(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，單通道沒有此項）--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；還有一個重要模塊：電源處理模塊--對市電進行濾波、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)就是一臺工業(yè)標準計算機或工作站配上功能強大的應(yīng)用軟件、低成本的硬件(例如插入式板卡)及驅(qū)動軟件，他們在一起共同完成傳統(tǒng)儀器的功能。以軟件為主的測量系統(tǒng)充分利用了常用臺式計算機和工作平臺的計算、顯示和互聯(lián)網(wǎng)等諸多用于提高工作效率的強大功能。 虛擬指軟件，虛擬儀器可使用相同的硬件系統(tǒng)，通過不同的軟件就可以實現(xiàn)功能完全不同的各種測量測試儀器，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） 獨立的傳統(tǒng)儀器，例如示波器和波形發(fā)生器，性能強大，但是價格昂貴，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，用戶通常都不能夠?qū)ζ浼右詳U展或自定義其功能。儀器的旋鈕和開關(guān)、內(nèi)置電路及用戶所能使用的功能對這臺儀器來說都是固定的。另外，開發(fā)這些儀器還必須要用專門的技術(shù)和高成本的元部件，從而使它們身價頗高且很不容易更新。 2） 基于PC機的虛擬儀器系統(tǒng)，誕生以來就充分利用了現(xiàn)成即用的PC機所帶來的最新科技。這些科技和性能上的優(yōu)勢迅速縮短了獨立的傳統(tǒng)儀器和PC機之間的距離，包括功能強大的處理器（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大的特性，這些平臺還為用戶提供了簡單的聯(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行，充分體現(xiàn)了其便攜特性。 需要經(jīng)常變換應(yīng)用項目和系統(tǒng)要求的工程師和科學(xué)家們需要有非常靈活的開發(fā)平臺以便創(chuàng)建適合自己的解決方案。可以使用虛擬儀器以滿足特定的需要，因為有安裝在PC機上的應(yīng)用軟件和一系列可選的插入式硬件，無需更換整套設(shè)備，即能完成新系統(tǒng)的開發(fā)。 虛擬儀器構(gòu)成要素：一臺工業(yè)標準計算機或工作站,應(yīng)用軟件、低成本的硬件(例如插入式板卡)及驅(qū)動軟件. 3、 簡述虛擬儀器測量結(jié)果的表達方式有哪些？ 測量儀器的測定結(jié)果： 測定結(jié)果為 直接表示為測量值； 在測定值的基礎(chǔ)上，通過計算式表示的測定結(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)從一個循環(huán)周期傳遞到另外一個周期？ 1)獨立可執(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？請簡述它們的作用。 三個模板，即控件選板，函數(shù)選板，工具選板。控件選板，就是前面板右鍵打開的選板，上面你可以選擇各種控件，ActiveX對象，.net對象等等，就是前面板所呈現(xiàn)出的東西；函數(shù)選板，類似于控件選板，就是程序框圖板右鍵打開的選板，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、 什么是顯示對象（Indicator）和控制對象（Control）? 請分別舉例說明。 Control類操作控件 顯示未將對象引用設(shè)置的對象 顯示對象（Indicator）是屏幕顯示窗口所顯示的對象 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，省去了連線的麻煩，實現(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 選擇值改變時間，有左側(cè)的屬性，將改為鼠標按下時間后，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？如何訪問數(shù)組中的元素？LabVIEW中如何創(chuàng)建一個數(shù)組？ 數(shù)組和其他軟件數(shù)組一樣，可以用來保存數(shù)據(jù)，用來設(shè)置數(shù)據(jù)。不過labview里面的數(shù)組作用很強大，特別是在采集數(shù)據(jù)時，用于數(shù)據(jù)處理操作很方便。用“數(shù)組索引”訪問數(shù)組中的元素。使用“初始化數(shù)組”函數(shù)創(chuàng)建一個數(shù)組。 10、LabVIEW中常用的程序結(jié)構(gòu)有哪幾種？請簡述它們的作用和特點。LabVIEW中文件I/O操作的基本的步驟是什么？LabVIEW支持的文件類型有哪些？ 三種范式：面向過程、面向事件，面向?qū)ο螅? 六種模式：標準狀態(tài)機、消息隊列、生產(chǎn)者/消費者（事件）、生產(chǎn)者/消費者（數(shù)據(jù)）、用戶界面事件處理、主/從。 寫入文本文件，再把東西寫進去。 二進制文件，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型 11、 為什么說虛擬儀器比智能儀器有更強大的數(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大的數(shù)據(jù)分析處理功能。 12、 LabVIEW中的連線是什么？它有什么特點？ labview中連線可以看做數(shù)據(jù)的走向，線條與哪個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)體至少會被執(zhí)行一次；可有時需要程序先判斷條件再執(zhí)行，若條件不滿足循環(huán)體一次也不執(zhí)行，請問如何解決這個問題？ 1把while循環(huán)放在條件結(jié)構(gòu)（case）里面，當條件為“true”時執(zhí)行 2把while做成一個子程序，滿足某個條件時再調(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)讀寫文件的基本單位，系統(tǒng)是以簇為單位來讀寫的。一個簇的大小對于軟盤來說是固定的，正好等于一個扇區(qū)(512字節(jié))；對于硬盤來說則是依硬盤的分區(qū)大小和類型而定，一般來說分區(qū)越大，則這個分區(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？請設(shè)計一個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（答題時不用抄寫原題，標明題號和答案） 1、單擊_____B____按鈕可跳過程序框圖上的節(jié)點，而不單步執(zhí)行該節(jié)點。 a. 單步步入 b. 單步步過 c. 單步步出 d. 單步調(diào)試 2、與下列代碼等價的公式是？ 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)接線端，與本題代碼的執(zhí)行一致。 6、兩個并行運行的循環(huán)之間，可以用連線傳遞數(shù)據(jù)嗎？ a. 可以 b. 不可以 三、 討論題（請認真思考作答，敷衍了事無分） 1、查閱相關(guān)技術(shù)資料，思考虛擬儀器技術(shù)與所學(xué)的專業(yè)可能會有哪些結(jié)合點？請舉例分析說明。 LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器（NI）公司研制開發(fā)的，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計算機語言的顯著區(qū)別是：其他計算機語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。例如c++ dsp實驗等。 2、 請大家描述一下對圖形化程序設(shè)計方法有什么體會？具體舉例說明。 虛擬儀器沒有常規(guī)儀器的控制面板，而是利用計算機強大的圖形環(huán)境，采用可視化的圖形編程語言和平臺，以在計算機屏幕上建立圖形化的軟面板來替代常規(guī)的傳統(tǒng)儀器面板。軟面板上具有與實際儀器相似的旋鈕、開關(guān)、指示燈及其他控制部件。在操作時，用戶通過鼠標或鍵盤操作軟面板，來檢驗儀器的通信和操作。 除上述特點之外，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方面的優(yōu)勢。 　?。?）虛擬儀器用戶可以才艮據(jù)自己的需要靈活地定義儀器的功能，通過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)果和控制過程。這種對關(guān)鍵部分的轉(zhuǎn)移進一步增加了虛擬儀器的靈活性。 　?。?）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)進行多用戶數(shù)據(jù)共享。 　?。?）虛擬儀器可實時、直接地對數(shù)據(jù)進行編輯，也可通過計算機總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱鎯ζ骰虼蛴C。這樣做一方面解決了數(shù)據(jù)的傳輸問題，一方面充分利用了計算機的存儲能力，從而使虛擬儀器具有幾乎無限的數(shù)據(jù)記錄容量。 　?。?）虛擬儀器利用計算機強大的圖形用戶界面（GUI），用計算機直接讀數(shù)。根據(jù)工程的實際需要，使用人員可以通過軟件編程或采用現(xiàn)有分析軟件，實時、直接地對測試數(shù)據(jù)進行各種分析與處理。 　?。?）虛擬儀器價格低，而且其基于軟件的體系結(jié)構(gòu)還大大節(jié)省了開發(fā)和維護費用 　　虛擬儀器通過軟件功能來實現(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。其充分利用計算機系統(tǒng)強大的數(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)分析和處理以及測試結(jié)果的顯示等，通過軟、硬件的配合來實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的各種功能。 提醒： 請同學(xué)們務(wù)必工整填寫學(xué)院、班級（完整的班號）、學(xué)號（完整的學(xué)號）、姓名，以便于老師上傳成績，如果因為你的原因造成無法辨認，成績以零分記?。?！ 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（提交時間：2017.7.8下午4:30到5:00，地點：信遠I區(qū)一樓教師休息室）。 過期不候！過期不候！過期不候！