基于面向对象技术的虚拟仪器系统的研究与开发
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摘要
随着测控领域不断提高的测试要求以及电子技术、计算机技术的迅猛发展，传统的测控仪器己越来越不能满足时代的要求(传统仪器价格昂贵、功能单一、适应面窄、自动化程度低，而且不能对被测系统综合分析和评估，直接影响着测试水平和质量的提高)，微机化、自动化、柔性化的虚拟仪器系统是当今测控仪器的发展方向。
本文研究了虚拟仪器系统的设计思想，在分析虚拟仪器系统的特点及其体系结构的基础上，提出了基于面向对象技术的虚拟仪器系统开发方法；阐述了windows环境下实现虚拟仪器的技术要点；实现了一个典型的虚拟仪器系统“VIS—1信号示波分析系统”，该系统集普通示波器、超低频示波器、存储示波器、瞬态信号记录仪、波形及频谱分析仪等多种仪器功能于一身，并具有许多传统仪器难以达到的优越功能和性能。该系统自动化程度高、可靠性高、升级容易、人机界面友好、具有宽适应范围的柔性结构、功能开发潜力大、可维护性好，具有广阔的应用前景，可广泛应用于科研、教学、生产、医学检测等需要对信号进行监测和分析的部门。
With the ever-advancing testing requirement in the checking and controlling field and the development in both the electronical techique area and the computer techquice area, the traditional testing instrument increasing cann't meet the demand of the computer time. The traditional instrument is expensive, single-functioned, inadaptable, and low-automationed, and cann't conduct comprehensive analysis and evaluation on the system that is examined, which has:a direct effect on the improvement of testing quality as well as the testing standard. The apparatus, with the specialities such as miniature, automation, flexibility, and individual-computer managing has become the developing trendof the testing equipment today.
Based on analysis of the characteristic and the system structure of the visual instrument, the paper has studied the design idea of it, put forward the exploiting methods of the visual instrument based on the object-oriented technique, exoatiated on the technique kernel of design the visual instrument under windows environment, designed a typical visual instrument "VIS-1 signal-analyzing and wave-displaying system", which integrates multi-function instruments such as general oscillograph and ULF oscillograph real-time signal recorder wave and frequency-pedigree analysis instrument .The system has more excellent functions and characteristics than traditional instruments. It has high automation and reliability, a friendly interface. It has better adaptable soft-structure, huge development potential, good maintainability, wide application prospect. It can be applied to many departments which need detect and analyze signals such as science research, teaching, production and medical detecting.
本文研究了虚拟仪器系统的设计思想，在分析虚拟仪器系统的特点及其体系结构的基础上，提出了基于面向对象技术的虚拟仪器系统开发方法；阐述了windows环境下实现虚拟仪器的技术要点；实现了一个典型的虚拟仪器系统“VIS—1信号示波分析系统”，该系统集普通示波器、超低频示波器、存储示波器、瞬态信号记录仪、波形及频谱分析仪等多种仪器功能于一身，并具有许多传统仪器难以达到的优越功能和性能。该系统自动化程度高、可靠性高、升级容易、人机界面友好、具有宽适应范围的柔性结构、功能开发潜力大、可维护性好，具有广阔的应用前景，可广泛应用于科研、教学、生产、医学检测等需要对信号进行监测和分析的部门。
With the ever-advancing testing requirement in the checking and controlling field and the development in both the electronical techique area and the computer techquice area, the traditional testing instrument increasing cann't meet the demand of the computer time. The traditional instrument is expensive, single-functioned, inadaptable, and low-automationed, and cann't conduct comprehensive analysis and evaluation on the system that is examined, which has:a direct effect on the improvement of testing quality as well as the testing standard. The apparatus, with the specialities such as miniature, automation, flexibility, and individual-computer managing has become the developing trendof the testing equipment today.
Based on analysis of the characteristic and the system structure of the visual instrument, the paper has studied the design idea of it, put forward the exploiting methods of the visual instrument based on the object-oriented technique, exoatiated on the technique kernel of design the visual instrument under windows environment, designed a typical visual instrument "VIS-1 signal-analyzing and wave-displaying system", which integrates multi-function instruments such as general oscillograph and ULF oscillograph real-time signal recorder wave and frequency-pedigree analysis instrument .The system has more excellent functions and characteristics than traditional instruments. It has high automation and reliability, a friendly interface. It has better adaptable soft-structure, huge development potential, good maintainability, wide application prospect. It can be applied to many departments which need detect and analyze signals such as science research, teaching, production and medical detecting.
引文
[1] 周泓，汪乐宇，陈祥献，虚拟仪器系统软件结构的设计，计算机自动测量与控制，2003年第3期
[2] 乐德广，郭东辉，刘瑞堂，虚拟仪器结构及其可视化编程的技术进展，计算机自动测量与控制，2001年9月
[3] 樊思晨，李进宝，驾构自己的虚拟仪器，山西机械，2000年第6期
[4] 张易知，肖啸，张喜斌等，虚拟仪器的设计与实现，西安电子科技大学出版社，2002年1月
[5] 吴宏歧，虚拟仪器及其实现技术，陕西工学院学报，2001年第6期
[6] 赵鹏，赵鹏，王晓春，马骥，虚拟仪器设计的探讨与实践，基础自动化，2001年第5期
[7] 吉国力，陈伟，虚拟仪器的面向对象开发技术，厦门大学学报，2001年11月
[8] 肖忠祥，数据采集原理，西北工业大学出版社，2001年
[9] 周泓，余锋，汪乐宇，李国栋，虚拟仪器驱动程序设计，工程设计，1998年第2期
[10] 罗杰，“一种基于双端口RAM的高速数据采集系统设计”，微电子学与计算机，2001年第6期
[11] 罗杰，“程控多方式精确同步触发定时采样控制的设计”，计算机工程，2002年第4期，
[12] 罗杰，单ADC多通道同步等间隔数据采集的高速时序逻辑实现，工业控制计算机，2002年5月
[13] 罗杰，宁爱兵，徐虹，“VIS-1信号示波分析系统”技术报告
[14] 罗杰，“VIS-1信号示波分析系统”研制报告
[15] 彭礼孝，虚拟设备驱动程序开发起步与进阶，人民邮电出版社，2000年12月
[16] 武安河，周利莉，windows设备驱动程序(VxD与WDM)开发实务，电子工业出版社，2001年9月
[17] 汪红，基于组件的虚拟仪器软件系统，微计算机信息，2001年第1期
[18]
[19] 马宏伟，姜俊英，魏巍，用VC++组建基于PC-DAQ的虚拟仪器，西安科技学院学报，2001年6月
[20] 李欣，齐晶瑶，基于Labview的水质监测虚拟仪器的开发与应用，给水排水，2002年第10期
[21] 朱晓华，冯玉田，章玉鉴，基于组件技术的虚拟仪器开发方法的研究，上海大学学报，1999年第4期
[22] 计算材料与模拟中心 http://ccms.hust.edu.cn/index.htm
[23] http://www.jicheng.net.cn/special topic/auto news/lunwenjingcui/1003022.html.
[24] 冯玉琳，黄涛，倪彬，对象技术导论，科学出版社，1998年9月
[25] 赵怀宇，包达志，莫仕洋，一种PC数据采集系统的虚拟仪器软件设计，电力情报，2001年第1期
[26] 何志新，鲁俊，windows 95高级程序设计，同济大学出版社，1996年9月
[27] 徐晓刚，高兆法，王秀娟，Visual C++6.0入门与提高，清华大学出版社，2000年1月
[28] 萧枫，Visual Basic实用技术精粹，人民邮电出版社，1999年6月
[29] 步行者工作室，Visual C++6.0高手速成，兵器工业出版社，1999年6月
[30] 邵维忠，杨芙清，面象对象程序设计，北京大学出版社，1994年
[31] Tian Zhanjun, The Design and Realization of Virtual Instrument in Dynamic Data Collecting & Analyzing System, Basic Automation, Apr. 2002.Vol.9,No.2.
[32] Fu Bibo, Fan Rui, Study on the Method of Developing Virtual Instrument Software,Control and Instruments in Chemical Industry. 2002,29(3):40-43
[33] C++ and Object Oriented Design, SEMAPHORE TRAINING USA, 1995
[34] Song Guojie, Wang Liming,Chai Yumei, Journal Of Zhengzhou Unibersity,Vol.32 No.3 Sep.2000
[35] Yang Dajun, Zhang Ming, Lu Jian. The study of xoncurrent object_oriented programming language[J]. Computer Research and Development, 1998,35(9): 796～775
[36] Kang Jitao, Gan Yadong, Quan Qingquan. The Method of Developing Virtual Instrument Platform[J]. Automous Decentralized Systems,2000,64-67
[37] Zhao Peng, Wang Xiaochun, Ma Ji, The Prospection &Practice in Design of Virtual Instrument, Basic Automation ,Vol. 8,No.5,Oct,2001.
[38] National Inatruments. The measurement and automation catalog [Z].2001.1～7.
[39] James Martin, And James J.Odell,Object Oriented Analysis & Design, Published by Prentice Hall,inc. USA. 1992.
[40] Visual C++ User's Guide, Microsoft Press,USA. 1995.(资料)
[41] Xu Dongqin,He Zhiwei, Object Orient Model of Computer Measurement System Based on Virtual Instrument,Computer Automated Measurement &Control,2001.9(1)
[42] Zong Ye, Fang Anning, Analysis of Orient Object Programming and Design Technique, Journal of Zhejiang University ,Vol.33.No2.Mar, 1999
[43] Deng Chaocheng, Essence and Explanation of Object and Object-Oriented,Journal of Sichuan Normal University(Natural Science),Vol.21,No.4,July, 1998.
[44] Lu Tao,Yu Zhanwu,Hu Ruiming,A Model of Object-Oriented Science Visualization Environment,Journal of Image and Graphics,Vol.4(A),No.4,Apr. 1999.
[45] Min Huasong, Gao Quanjie, Pang Jun,Windows95/98 Software Timing Methods in Application of Virtual Instrumention,Journal of Wuhan Univerdity of science & Technology, Vol.23,No.2,June 2000.
[46] Tang Xiufen, Wei Fenglan,Mi chen,Study and Design of Virtual Instrumentation on the base of ISA bus,Journal of Ningxia University(Natural Science Edition),Vol.23,no. 3,Mar. 2002
[2] 乐德广，郭东辉，刘瑞堂，虚拟仪器结构及其可视化编程的技术进展，计算机自动测量与控制，2001年9月
[3] 樊思晨，李进宝，驾构自己的虚拟仪器，山西机械，2000年第6期
[4] 张易知，肖啸，张喜斌等，虚拟仪器的设计与实现，西安电子科技大学出版社，2002年1月
[5] 吴宏歧，虚拟仪器及其实现技术，陕西工学院学报，2001年第6期
[6] 赵鹏，赵鹏，王晓春，马骥，虚拟仪器设计的探讨与实践，基础自动化，2001年第5期
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[14] 罗杰，“VIS-1信号示波分析系统”研制报告
[15] 彭礼孝，虚拟设备驱动程序开发起步与进阶，人民邮电出版社，2000年12月
[16] 武安河，周利莉，windows设备驱动程序(VxD与WDM)开发实务，电子工业出版社，2001年9月
[17] 汪红，基于组件的虚拟仪器软件系统，微计算机信息，2001年第1期
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[19] 马宏伟，姜俊英，魏巍，用VC++组建基于PC-DAQ的虚拟仪器，西安科技学院学报，2001年6月
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[27] 徐晓刚，高兆法，王秀娟，Visual C++6.0入门与提高，清华大学出版社，2000年1月
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[36] Kang Jitao, Gan Yadong, Quan Qingquan. The Method of Developing Virtual Instrument Platform[J]. Automous Decentralized Systems,2000,64-67
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[45] Min Huasong, Gao Quanjie, Pang Jun,Windows95/98 Software Timing Methods in Application of Virtual Instrumention,Journal of Wuhan Univerdity of science & Technology, Vol.23,No.2,June 2000.
[46] Tang Xiufen, Wei Fenglan,Mi chen,Study and Design of Virtual Instrumentation on the base of ISA bus,Journal of Ningxia University(Natural Science Edition),Vol.23,no. 3,Mar. 2002