目录内容摘要1关键词1Abstract1Keywords11绪 论21.1 仪器的发展21.1.1 仪器的发展21.1.2 虚拟仪器的发展31.2虚拟仪器的分类41. 3与传统仪器的比较52虚拟仪器软件体系72.1 虚拟仪器概述72.2 LabVIEW简介72.3 LabVIEW的开发环境82.4 LabVIEW的程序构成与模块简介82.4.1 前面板 （Front Panel）92.4.2 程序框图（Block Diagram）103数字钟原理及设计概要123.1数字钟的简介123.2数字钟的发展前景123.3单片机在数字钟中的应用133.4数码管在数字钟中的应用133.5设计描述144数字钟的设计方案154.1界面构成154.2格式化日期/时间字符串154.3截取字符串154.4十进制数字符串至数值转换164.5条件结构164.6时间闪烁信号164.7结构循环174.8时间设置174.9时间显示184.10七段布尔显示控件编码184.11显示时间的区段204.12日期显示205总 结22参考文献23致 谢24内容摘要：本文从虚拟仪器的起源和发展讲述虚拟仪器，并简单概括了它的功能。然后将它与传统仪器的区别做了一个简单的比较，之后全面的讲解了虚拟仪器设计技术，和LabVIEW的运用。详细的阐述了数字钟的原理与构成，以及数字钟的发展前景。并运用基于LabVIEW的虚拟仪器，研究与设计数字钟，使虚拟仪器在实验操作中的优势得到充分的体现。通过分析虚拟仪器技术在数字钟研究与设计中得到实际的运行效果，表明了该虚拟仪器设计过程简单、方便，而且具有性能稳定、使用方便灵活以及节约成本等特点，在研究中可以得到广泛的应用。关键词：LabVIEW；虚拟仪器；数字钟Abstract:Thisarticleisageneralintroductionoftheoriginanddevelopmentofthevirtualinstrument，andabriefintroduction，comprehensiveintroductiontothetechnologyofvirtualinstrumentdesign，andtheuseofLABVIEWvirtualinstrument，aswellasmoretraditionalinstrumentsandvirtualinstrument.Describesindetailtheprincipleandstructureofthedigitalclock.AndtheuseofLABVIEWbasedvirtualinstruments，researchanddesign，digitalclock，sothattheadvantagesofvirtualinstrumentintheexperimentaloperationtobefullyreflected.Actualoperatingresultsthroughvirtualinstrumenttechnologyintheresearchanddesignofthedigitalclock，indicatingthatthevirtualinstrumentdesignprocessissimple，convenient，andwithstableperformance，easytouseandflexible，andcost-savingfeaturesinthestudycanbewidelyapplication. Keywords: LabVIEW; virtual instruments; digital clock1 绪 论仪器与计算机结合是必然的体现，这里有两种方法。一种是在仪器中装入计算机，我们知道，就现在这个社会，计算机的发展是飞速的，这种结合也同样使仪器飞速发展，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种正好相反，是在计算机里面装入仪器，这种方法以计算机为基础，从而实现各种仪器，我们所说的虚拟仪器（virtual instruments）就是这样的，利用计算机强大的功能，与计算机的软硬件，实现多种仪器组合，达到一般仪器无法实现的功能。1.1 仪器的发展1.1.1 仪器的发展科技在不断的前进，生活也随着科技的发展而提高，仪器必然也有它的发展：1、第一代仪器：模拟仪器。这种仪器主要通过模电技术去实现，最后的结果通过指针的方式来表现。2、第二代仪器：数字化仪器 就现状来看，使用比较广泛的是数字化仪器，如数字电压表等。这种仪器其主要的功能就是实现模数转换，将原本是模拟信号的测量最终转化为数字信号的测量，并输出结果。3、第三代仪器：智能仪器 智能仪器中包含了微处理器，它不仅可以进行自动测量，而且还具有一定的数据处理方面的能力，因而可以取代部分脑力方面的劳动，这是它的优点。只是这种智能仪器无论是应用方面还是开发方面，灵活性很不足，因为它全部功能都是以固态的形式而存在，不能像软件那样随便的拓展。4、第四代仪器：虚拟仪器 由现代计算机技术和测量技术相结合的而成的产物，从而诞生了我们现在所称的虚拟仪器，它的诞生可以说得上是在传统仪器的基础上一次巨大的变革，从而奠定了将来仪器的发展方向。1998年，虚拟仪器产品陆续上市，从此以后，虚拟仪器产品更是快速的增多。纵观仪器的发展史，我们可以发现仪器领域已经历了两次伟大的技术革命。分别是：由数字电子的发展从而引起的一次革命，和由微型处理器的应用从而引起的另一次革命。第一次仪器革命使仪器的形态从模拟仪器时代进入了数字化仪器时代；第二次仪器革命使数字化仪器时代仪进入了智能仪器时代。就目前看来，仪器将进入虚拟仪器时代，这次仪器革命是由计算机的发展而引起，计算机的进步就体现在它的软件和硬件之上。 1.1.2 虚拟仪器的发展从1970年起，那时国防领域和航天领域的计算机测控方面已经有了相当大的发展。而后，自从PC机出现，计算机化仪器级成为了很大的可能，甚至美国国家仪器公司(NI)已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW，时间是在微软公司的Windows系统诞生之前。美国国家仪器公司(NI)对虚拟仪器以及LabVIEW认真、全面、透彻的研发，使得他们的公司成为了虚拟仪器业界公认的权威。逐渐走向成熟的虚拟仪器从提出想法到目前技术上有很大的发展，直接表现出传统工业的革命中计算机技术的重大突破。大致说来，纵观虚拟仪器的历史，经历了三次革命，但是也发展成为一并进行的三个进程。 使用计算机增强传统仪器的功能是第一进程。由于树立了GPIB总线标准，使计算机不再拥有独立的功能，让它和其他计算机之间的交流得以实现。如果用户需要用计算机操作仪器，达到两者之间协同工作，仅仅需要将GPIB和RS-232将其与计算机联结就可以实现操作。随着计算机系统性能不断上升，计算机的应用也越来越普遍，这种发展是必然的趋势。在这一阶段虚拟仪器几乎是直线上升的发展。 开放式的仪器构成是第二进程。其中插入式计算机数据处理卡和VXI仪器总线标准的确立，这两大技术性的发展出现在仪器硬件上。这些新技术使虚拟仪器的发展有了很大的提高，不仅处理了在上一个阶段内在供应方面以及设定仪器功能方面的不同，并且开放了仪器的构成，使之为广大用户所了解。虚拟仪器框架得到了广大群众的认同与好评，最终采用是第三阶段。因为软件领域一般采用面向对象的编程思想，所以开发了框架封装任何用户构建虚拟仪器需要知道的东西，使用户的操作更为便捷。硬软件所涉及的行业直接导致了很多的行业有了自己的准则，某些虚拟仪器平台也就成为了该行业的权威准则工具并得到认可。至此，人们也逐渐认识到了框架对于虚拟仪器的重要性，若想要实现一般仪器所具有的功能，例如：数据采集方面，框架就是实现目的的重点。1.2虚拟仪器的分类微型计算机在不断的随着时代的发展而发展，虚拟仪器的关键部分也随着微型计算机而发展，另外它所采用总线方式的不同，可将虚拟仪器分为五种类别：一、PC总线插卡型虚拟仪器这个种类是由数据采集卡插入计算机内再加上专用的软件形成的，如LabVIEW相配合的图形化界面的编程工具，它可以自已自由的组建各种需要的仪器。Labview/cvi是一种让文本编程更高效的编程开发工具，它让计算机的硬件和性能得到了充分的利用。但是也有很多缺点。例如：由于受个人电脑机箱的限制，首先机箱内的噪声比较大，然后是插槽数目太少而且尺寸不符合等。另外， PCI总线虚拟仪器的价格比较昂贵。二、并行口式虚拟仪器这一类是一种测试装置。这种装置是联结到计算机的并行口进行的，然后在一个采集盒中集成它的仪器硬件。在计算机上安装仪器软件，一般可以完成对各种仪器测量测试的功能。美国LINK公司开发的虚拟仪器，功能比较丰富，对并行口运用恰到好处。他们让虚拟仪器既可以与台式电脑相连，还能够和笔记本电脑相连，非常方便。而且这种虚拟仪器的价格比较低，比较受广大群众的欢迎，从而比较广泛的适用于研发人员和各个实验室。三、GBIB总线方式的虚拟仪器这种虚拟仪器的出现直接实现了计算机对仪器的控制，替代传统的人工操作方式，而且我们可以将以前的传统方式的电子测量进一步发展，将多台仪器组合，让人工操作单台的系统向大规模自动测试系统发展。测量系统的结构和命令简单这些是GPIB的特色，而且这种方式不要求长期应用处于高速传输状况的计算机，只是对台式机器的精准度要求比较高。四、VXI总线方式虚拟仪器不会随意变动的电源，十分强悍的冷却能力以及完美无缺的RFI/EMI屏蔽能力，这是VXI总线具有的特征。它是一种VI领域的扩展的高速计算机总线VME总线。VXI系统历经十多年的发展也越来越成熟，它的组建大、中规模自动测量系统也越来越得到广大群众的认可，特别是对速度、精度要求高的场合，这中优势是其他仪器无法比拟的。但是它的造假比较高，而且组装VXI总线方式虚拟仪器有一定的困难。五、PXI总线方式虚拟仪器PCI在仪器领域的扩展直接形成了PXI。它将PCI总线技术扩展成适合于实验、适合于数据采集和电气、软件、仿真方面的全新标准，以全面形成新的虚拟仪器的标准结构。制订PXI规范的目的就是为了将台式的个人电脑的性价比优充分体现，并全面运用台式个人的电脑的硬件设施，最后将PCI总线对虚拟仪器方面的扩展结合起来，形成一种完美、实用的虚拟仪器平台，这必然是虚拟仪器在未来发展的主流方向。1. 3与传统仪器的比较独立的传统仪器，例如数字信号示波器，与虚拟仪器做比较，只能显示波形，虽然性能强大，但是价格昂贵，而且功能只有一方面，只能完成一种类型的工作。因此，传统仪器都无法扩展他的功能和效果，仪器的整体结构，电路布局，开关按钮都是固定点，用户无法修改的。我们不妨把虚拟仪器与传统仪器加以比较。比较结果如下表1-1所示：传统仪器虚拟仪器主要是硬件主要是软件开发和维护的费用较高开发和维护的费用较低技术更新的周期长技术更新的周期短价格高价格低，并且可重用性与可配置性强厂商定义仪器功能用户设计功能系统封闭、固定系统开放、灵活不易与其他设备连接容易与其他设备连接表1-1 从表1-1中可见