[摘 要]计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器（virtual instruments）主要是指这种方式，充分利用现有计算机资源，配以独特设计的软硬件，实现普通仪器的全部功能以及一些在普通仪器上无法实现的功能。
　　[关键词]仪表；发展；资源
　　中图分类号：TH715.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0362-01
　　目前VXI模块化仪器被认为是虚拟仪器的最理想平台，是仪器硬件的发 展方向。由于VXI虚拟仪器的硬件平台的基本组成是一些通用模块和专用接口。因此硬件电路的设计一般可以选择用现有的各种不同的功能模块来搭建。通用模块包括：信号调理和高速数据采集；信号输出与控制；数据实时处理。这3部分概括了数字化仪器的基本组成。将具有一种或多种功能的通用模块组建起来，就能构成任何一种虚拟仪器。例如使用高速数据采集模块和高速实时数据处理模块就能构成1台示波器、1台数字化仪或 1台频谱分析仪；使用信号输出与控制模块和实时数据处理模块就能构成1台函数发生器、1台信号源或1台控制器。专用接口是针对特定用途仪器需要的设计，也包括一些现场总线 接口和各类传感器接口。系统的主要硬件包括控制器、主机箱和仪器模块。常用的控制方案 有GPIB总线控制方式的硬件方案、MXI总线控制方式的硬件方案、嵌入式计算机控制方式的 硬件方案3种。VXI仪器模块又称为器件（devices）。VXI有4种器件：寄存器基器件、消 息基器件、存储器器件和扩展器件。存储器器件不过是专用寄存器基器件，用来保存和传输 大量数据。扩展器目前是备用件，为今后新型器件提供发展通道。将VXI仪器制作成寄存器 基器件，还是消息基器件是首先要做出的决策。寄存器基器件的通信情况极像VME总线器件，是在低层用二进制信息编制程序。他的明显优点在于速度寄存器基器件完全是在 直接 硬件控制这一层次上进行通信的。这种高速通信可以使测试系统吞吐量大大提高。因此寄存器基器件适用于虚拟仪器中信号/输出部分的模块（如开关、多路复用器、数/模转换输出卡、模/数转换输入卡、信号调理等）。消息基器件与寄存器基器件不同，他在高层次上用A SCII字符进行通信，与这种器件十分相似是独立HPIB仪器。消息基器件用一组意义 明确的 “字串行协议”相互进行通信，这种异步协议定义了在器件之间传送命令和数据所需的挂钩 要求。消息基器件必须有CPU（或DSP）进行管理与控制。因此，消息基器件适用于虚拟仪器 中数字信号处理部分的模块。热电阻的特点是测温精度高，覆盖温区也较宽。作为实现国际温标的铂电阻，它的低温限为13.8033K，高温限为961.78℃。当然，高温铂电阻的结构与低温铂电阻是不同的。工业用铂电阻的测温范围为-200～850℃。铜热电阻的测温范围较窄，为-50℃—150℃，精度也略低。但它的灵敏度高，价格也低。镍热电阻的灵敏度最高。热电阻在应用中有一个自热现象，应当予以关注。这是由于在测量热电阻的电阻值时，流过热电阻的电流使热电阻产生焦尔热，从而造成测温误差。通常采取的克服措施是将测试电流尽量降低。铂热电阻可做成喷涂式，以减少铂电阻的热容，进而减少响应时间。
　　虽然固体物料流量计量与控制系统的研究与设计由来已久，产品也很多，但在计量精度和系统集成度及产品成本降低等方面存在诸多改进余地。滑槽式固体流量计便是其中之一。当前，采集和控制设备中普遍采用专业仪表和PLC两种方式。PLC控制对设计人员水平要求相对较低，用既有外围模块组合，然后依托相应支持软件制作梯形图完成逻辑设计即可，但相对设备成本较高，不利于市场竞争：基于考虑小型企业的资金问题，在达到技术设备可靠的前提下尽量减少投资，仪表控制流量计无疑是最佳选择。LCD控制器和LCD驱动器之间的线同步脉冲信号。该信号用于LCD驱动器将水平线（行）移位寄存器的内容传送给LCD屏显示。LCD控制器在整个水平线（整行）数据移入LCD控制器后，插入一个VLINE信号。该信号与LCD模块的LP信号相对应。 LCD控制器和LCD驱动器之间的像素时钟信号。由LCD控制器送出的数据在VCLK的上升沿处送出，在VCLK的下降沿被LCD驱动器采样。该信号与LCD模块的XCK信号相对应。VM信号被LCD驱动器用于改变行和列的电压极性，从而控制像素点的显示和熄灭。VM信号可以与每个帧同步，也可以与可变数量的VLINE信号同步。LCD像素点的数据输入端口。与LCD模块的D7～D0相对应。“软面板”设计就是设计具有可变性、多层性、自助性、人性化的面板，这个面板应不 仅同传统仪器面板一样具有显示器、LED、指针式表头、旋钮、滑动条、开关按钮、报警装 置等功能部件，而且应还具有多个连贯操作面板、在线帮助功能等。
　　虚拟仪器的内部功能可划分为信号采集与控制、数据分析与处理、结果表示与输出三大功能模块。信号采集与控制主要由虚拟仪器的通用硬件平台，并配合仪器驱动程序共同完成，而数据分析与处理、并配合仪器驱动程序共同完成，而数据分析与处理、 结果表达与输出则主要由用户应用软件完成。结果表达与输出则主要由用户应用软件完成。虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。这也正是NI近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集成这四大优势。由于干扰可能造成复位不正确，进而造成程序失控。电源的干扰还可能通过其他途径对单片机的工作造成干扰，所以电源的净化是一个十分重要的问题。实践证明：完善的电源滤波是一个很好的方法，首先在变压器右边一侧加装电源滤波器是必要的，而且质量一定要好，因为曾有过因电源滤波器击穿而产生事故的经历。另外在直流端进行CLC的Ⅱ型滤波也是行之有效的方法。
　　PIC单片机与模拟电路和数码管组合设计的一款PID控制器的基础上设计的，同样用于控制三相全控桥的触发板。原项目功能单一，很难具有通用性，另外采用大循环的模式，系统的采样时间很难修改，数码管显示的信息也较为单一。本设计与模拟PID调节器与单片机的组合相比有明显优势，特别是采用了640×480的STN液晶显示，使得用户可以方便的观察系统的运行状态。另外PID参数可以灵活调节，对于有经验的用户来说，他可以很容易的调节PID参数以适应不同的控制性能要求，具有良好的控制效果。由于PID采用单独的任务函数，可以方便的设置PID调节的采样时间（及任务挂起的时间）。另外，该设计还具有很强的延伸性能，比如，可以用触摸屏代替矩阵键盘，用以太网代替串行接口，以实现更强大的功能，另外，本设计的不足之处是S3C44BOX自带的ADC模块采样精度不够，使得控制性能有所下降，不过可以很方便的配置PID的结构，选择合适的输入输出通道，实现更强大的功能。下一步要做的工作需要进一步研究PID自整定控制技术，提高控制系统性能。实现PID参数的自动整定。同时采用更高精度的AD芯片，将信号采集电路和控制电路集成，减小不必要的干扰。
　　PXI作为一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台，内建有高端的定时和触发总线，再配以各类模块化的I/O硬件和相应的测试测量开发软件 ，您就可以建立完全自定义的测试测量解决方案。无论是面对简单的数据采集应用，还是高端的混合信号同步采集，借助PXI高性能的硬件平台，您都能应付自如。这就是虚拟仪器技术带给您的无可比拟的优势。