LABVIEW 第一章 虚拟仪器简介

第一章 虚拟仪器概论 1.1虚拟仪器概述 1.2 LabVIEW概述 1.3 LabVIEW的初步操作 参考教材： 1、LabVIEW 7.1 测试技术与仪器应用 （机械工业出版社） 2、LabVIEW 7.1编程与虚拟仪器设计 （清华大学出版社）候国屏等编写。 讲课方式：课堂讲授实验专家讲座 考试方式：平时成绩实验成绩课程设计报告 第一章 虚拟仪器概论 1.1虚拟仪器概述 1.2 LabVIEW概述 1.3 LabVIEW的初步操作 1.1虚拟仪器概述 w 虚拟仪器（virtual instrumention）是基于计算机的仪器 。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。 w 计算机与仪器结合 1、把计算机放入仪器中（智能仪器） 2、把仪器装入到计算机中（虚拟仪器） 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 . 一、定义 二、虚拟仪器体系结构 w 尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主 要是软件。 w 可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理 功能，可以创造出功能更强的仪器。 w 用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器 。 w 用户可以根据需要升级软件和标准的板卡来升 级客户仪器，就像升级计算机一样 三、虚拟仪器的主要特点 利用LabVIEW 构建自动化测量系统 四、虚拟仪器的应用 工业自动化 利用LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件，它是 一个真正的位编译器。像许多重要的软件一样， LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、MAC、 Sun Solarris RealTime的多种版本。 CUG&NI虚拟仪器联合试验室 旨在应用最新的虚拟 仪器技术加强仪器科 学在地球探测与信息 技术领域的应用。基 于虚拟仪器的智能仪 器技术将拓宽测控技 术与仪器专业的应用 范围和加强中国地质 大学测控技术与仪器 专业人才培养。挂牌 将于12月中旬进行。 我 们 的 目 标 ！ 一、LabVIEW是什么 ？ w LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是一种图形化的编程语言，它广 泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受， 视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。 w LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232、和 RS-485、USB2.0 、PCI、PXI、PCMCIA协议的硬 件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了 便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数 。这是一个功能强大且灵活的软件。 1.2 LabVIEW概述 w 图形化的程序语言，又称为“”语言。使用这种语 言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程 图或流程图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工 程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW是 一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的 科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据 采集系统的便捷途径。 二、LabVIEW的运行机制 w 所有的LabVIEW应用程序，即虚拟仪器（VI），它包括 前面板（front panel）、流程图（block diagram）以 及图标/连结器(icon/connector)三部分。 w 前面板 控制对象(输入) 显示对象 (输出) 图随机信号发生器的前面板 上图所示是一个随机信号发生和显示的简单VI是它的 前面板，上面有一个显示对象，以曲线的方式显示了 所产生的一系列随机数。还有一个控制对象开关 ，可以启动和停止工作。 w 前面板是图形用户界面，也就是VI的虚拟仪器面板，这 一界面上有用户输入和显示输出两类对象，具体表现有 开关、旋钮、图形以及其他控制（control）和显示对 象（indicator）。 w 显然，并非简单地画两个控件就可以运行，在前面板后 还有一个与之配套的流程图。 函数：随机数发生器 结构：循环 与前面板控件对应的连线端子 与前面板控件对应的连线端 子 图随机信号发生器的流程图 流程图提供VI的图形化源程序。在流程图中对VI编程 ，以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。 w 以看到流程图中包括了前面板上的开关和随机数显示器 的连线端子，还有一个随机数发生器的函数及程序的循 环结构。随机数发生器通过连线将产生的随机信号送到 显示控件，为了使它持续工作下去，设置了一个While Loop循环，由开关控制这一循环的结束。 w 如果将VI与标准仪器相比较，那么前面板上的东西就是 仪器面板上的东西，而流程图上的东西相当于仪器箱内 的东西。在许多情况下，使用VI可以仿真标准仪器，不 仅在屏幕上出现一个惟妙惟肖的标准仪器面板，而且其 功能也与标准仪器相差无几。 三、LabVIEW的操作模板 包括工具（Tools）模板、控制（Controls）模 板和函数（Functions）模板。 w 工具模板（Tools Palette） w 该模板提供了各种用于创建、修改和调试VI程序的工具 。如果该模板没有出现，则可以在Windows菜单下选择 Show Tools Palette命令以显示该模板。 w 当从模板内选择了任一种工具后，鼠标箭头就会变成该 工具相应的形状。当从Windows菜单下选择了Show Help Window功能后，把工具模板内选定的任一种工具光标放 在流程图程序的子程序（Sub VI）或图标上，就会显示 相应的帮助信息。 图 标 名称 功能 Operate Value（操 作值） 用于操作前面板的控制和显示。使用 它向数字或字符串控制中键入值时， 工具会变成标签工具 Position/S ize/Select （选择） 用于选择、移动或改变对象的大小 。当它用于改变对象的连框大小时 ，会变成相应形状。 Edit Text （编辑文 本） 用于输入标签文本或者创建自由标 签。当创建自由标签时它会变成相 应形状。 Connect Wire（连 线） 用于在流程图程序上连接对象。如果联 机帮助的窗口被打开时，把该工具放在 任一条连线上，就会显示相应的数据类 型。 Object Shortcut Menu（对 象菜单） 用鼠标左键可以弹出对象的弹出式 菜单。 控制模板（Control Palette ） w 该模板用来给前面板设置各种所需的输出显示对象和输 入控制对象。每个图标代表一类子模板。 w 可以用Windows菜单的Show Controls Palette功能打开 它，也可以在前面板的空白处，点击鼠标右键，以弹出 控制模板。 Numeric（数值量）,数值的控制。包含数字式 、指针式显示表盘及各种输入框。 Boolean（布尔量） ,逻辑数值的控制和显示 。包含各种布尔开关、按钮以及指示灯等。 String & Path（字符串和路径） 。字符串和 路径的控制和显示。 User Controls（用户控制）,用户自定义的控 制和显示。 Numeric（数值量）,数值的显示。包含数字式 、指针式显示表盘及各种输入框。 开关量灯的显示, 有两种显示方式。 Array & Cluster（数组和簇）。数组和簇的控 制和显示。 List & Table（列表和表格），列表和表格的 控制和显示 Graph（图形显示），显示数据结果的趋势图和 曲线图。 功能模板(FunctionsPalette) 功能模板是创建流程图程序的工具。该模板上的每一个顶层 图标都表示一个子模板。若功能模板不出现，则可以用 Windows菜单下的Show Functions Palette功能打开它，也 可以在流程图程序窗口的空白处点击鼠标右键以弹出功能模 板。 Run Button Continuous Run Button Abort Execution Pause/Continue Button Text Settings Align Objects Distribute Objects Reorder Resize front panel objects Execution Highlighting Button Step Into Button Step Over Button Step Out Button Additional Buttons on the Diagram Toolbar 状态模板（StatusToolbar) 1.3 LabVIEW的初步操作 w 我们通过例子来说明如何创建一个VI Control Terminals Block Diagram Window Front Panel Window Indicator Terminals CreatingaVI 程序调试技术 w 1找出语法错误 :如果一个VI程序存在语法错误，则在面板工具 条上的运行按钮会变成一个折断的箭头，表示程序不能被执行。这 时该按钮被称作错误列表。点击它，则LabVIEW弹出错误清单窗口 ，点击其中任何一个所列出的错误，选用Find功能，则出错的对象 或端口就会变成高亮。 w 2设置执行程序高亮:点击这个按钮使它变成高亮形式，再点击运 行按钮，VI程序就以较慢的速度运行，没有被执行的代码灰色显示 ，执行后的代码高亮显示，并显示数据流线上的数据值。这样，你 就可以根据数据的流动状态跟踪程序的执行。 子VI的建立 w 子VI（SubVI）相当于普通编程语言中的子程序，也就 是被其他的 VI调用的VI。可以将任何一个定义了图标 和联接器的 VI作为另一个 VI的子程序。在流程图中打 开 FunctionsSelect a VI. ，就可以选择要调用的 子 VI 。构造一个子VI主要的工作就是定义它的图标和 联接器。 联接器是 VI 数据的输入输出接口。如果用面板控制对象或 者显示对象从子 VI 中输出或者输入数据，那么这些对象都需 要在联接器面板中有一个连线端子。您可以通过选择 VI的端子 数并为每个端子指定对应的前面板对象以定义联接器。 图表（chart&graph）入门 图表（chart）是一种周期性更新数据的数字式图形显示对象 。可以在ControlsGraph 模板中找到三种图表：波形图和强度 图和3D图形（后者不常用） w 右图显示了快速菜单中AdvancedUpdate Mode子菜单中提供的三种 图表显示类型Strip chart（条状图），Scope chart（示波器 图）和Sweep chart（扫描图）。默认模式是条状图。 w 举例：该程序中利用一个循环产生连续的sin(i)函数值 ，并及时地在chart图表上显示出来 w 示波器模式是一个返回式的显示器，与示波器类似。每接受一个新 数据时，它就把新数据绘制在原有数据的右侧。当数据曲线到达显 示区的右边缘时，VI 会删除全部图形，从左边缘重新开始绘制曲 线。示波器模式显然要快于条状图模式，因为它不会因为滚动产生 溢出。 w 扫描模式更接近于示波器模式，但是当数据曲线到达显示区的右边 时，不会变成空白，而是会出现一个移动的垂线，标记新数据的开 始，并当VI添加新数据时穿过整个显示区。 w 带状模式这是一个坐标式显示器，与纸带式图表记录器相似。每接 受一个新数据，新数据就将显示在右侧，而原有数据移动到左侧. THEEND!