虚拟仪器编程语言Labview

1、虚拟仪器编程语言Labview1. Labview介绍LabVIEW是一个完全的、开放式的虚拟仪器开发系统应用软件，利用它组建仪器测试系统和数据采集系统可以大大简化程序的设计。LabVIEW与Visual C+、Visual Basic、LabWindows/CVI等编程语言不同，后者采用的是基于文本语言的程序代码（Code），而LabVIEW则是使用图形化程序设计语言G（Graphic），用框图代替了传统的程序代码。LabVIEW所运用的设备图标与科学家、工程师们习惯的大部分图标基本一致，这使得编程过程 和思维过程非常的相似。 LabVIEW包含有专门用于设计数据采集程序和仪器控制程序的函数库和开发工具库。LabVIEW的程序设计实质上就是设计一个个的“虚拟仪器”，即“VIs”。在计算机显示屏幕上利用函数库和开发工具库产生一个前面版（Front Panel）；在后台则是利用图形化的编程语言编制用于控制前面板的框图程序。程序的前面板具有与传统仪器相类似的界面，可接受用户的鼠标和键盘指令。一般来说，每一个VI都可以被其他VI调用，其功能类似于文本语言的子程序嵌套；而这种嵌套的层次，从理论

2、上讲，是不受任何限制的。 LabVIEW是带有可扩展函数库和子程序库的通用程序设计系统。它提供了用于GPIB设备控制、VXI总线控制、串行口设备控制、以及数据分析、显示和存储的应用程序模块。LabVIEW可方便的调用Windows动态链接库和用户自定义的动态链接库中的函数；LabVIEW还提供了CIN (C Interface Node) 节点使得用户可以使用由C或C+语言，如ANSI C, 编译的程序模块，使得LabVIEW成为一个开放的开发平台。LabVIEW还直接支持动态数据交换（DDE）、结构化查询语言（SQL）、TCP和UDP网络协议等。此外，LabVIEW还提供了专门用于程序开发的工具箱，使得用户能够很方便的设置断点，动态的执行程序来非常直观形象的观察数据的传输过程，以及进行方便的调试。 LabVIEW的运行机制就宏观上讲已经不再是传统上的冯诺伊曼计算机体系结构的执行方式了。传统的计算机语言（如C）中的顺序执行结构在LabVIEW中被并行机制所代替；从本质上讲，它是一种带有图形控制流结构的数据流模式（Data Flow Mode），这种方式确保了程序中的函数节点（Funct

3、ion Node）只有在获得它的全部数据后才能够被执行。 也就是说，在这种数据流程序的概念中，程序的执行是数据驱动的，它不受操作系统、计算机等因素的影响。既然LabVIEW程序是数据流驱动的，数据流程序设计规定，一个目标只有当它的所有输入有效时才能够被执行；而目标的输出只有当它的功能完全时才是有效的。这样，LabVIEW中被连接的函数节点之间的数据流控制着程序的执行次序，而不像文本程序受到行顺序执行的约束。从而，我们可以通过相互连接函数节点快速简洁的开发应用程序，甚至还可以有多个数据通道同步运行，即所谓的多线程（Multithreading）。 LabVIEW的核心是VI。VI有一个人机对话的用户界面前面板（Front Panel）和相当于源代码功能的框图程序（Diagram）。前面板接受来自框图程序的指令。在VI的前面板中，控件（Controls）模拟了仪器的输入装置并把数据提供给VI的框图程序；而指示器（Indicators）则是模拟了仪器的输出装置并显示由框图程序获得或产生的数据。当把一个控件或指示器放置到前面板上时，LabVIEW便在框图程序中相应的产生了一个终端（Termin

4、als），这个从属于控件或指示器的终端不能随意的被删除，只有删除它对应的控件或指示器时它才会随之一起被删除。 用LabVIEW编制框图程序时，不必受常规程序设计语法细节的限制。首先，从函数面板（Function Palette）中选择需要的函数节点（Function Node），将之置于框图上适当的位置；然后用连线（Wires）连接各函数节点在框图程序中的端口（Port），用来在函数节点之间传输数据。这些函数节点包括了简单的计算函数、高级的采集和分析VI以及用来存储和检索数据的文件输入输出函数和网络函数。 用LabVIEW编制出的图形化VI是分层次和模块化的。我们可以将之用于顶层（Top Level）程序，也可用作其他程序或子程序的子程序。一个VI用在其它VI中，称之为subVI，subVI在调用它的程序中同样是以一个图标的形式出现的；为了区分各个subVI，它们的图标是可编辑的。LabVIEW依附并发展了模块化程序设计的概念。用户可以把一个应用任务分解成为一系列的子任务，每个子任务还可以分解成许多更低一级的子任务，直到把一个复杂的问题分解成为许多子任务的组合。首先设计subVI完成每

5、个子任务，然后将之逐步 组合成为能够解决最终问题的VI。图形化的程序设计编程简单、直观、开发效率高。随着虚拟仪器技术的不断发展，图形化的编程语言必将成为测试和控制领域内最有前途的发展方向。2. G语言编程LabView的基础是G语言，G是使用图形化数据流编程的语言。使用G语言，可以简化科学计算，过程监测与控制，测试和测量等的应用编程，它的应用十分广泛。下面介绍G语言的基本概念。(1) VI (Virtual Instrument)VI有3个主要部分：前面板，方框图及图标/连接器。前面板是VI的用户界面；方框图包含用节点，终端及连线建立的可执行代码；通过图标/连接器，可以把一个VI作为另一个VI的方框图中的子VI使用。(2)循环（Loop）和示波器（Chart）G语言有2种子方框图重复执行的结构：While和For循环。这两种结构都是大小可变的盒子。把子方框图放人循环结构的边界内。只要条件终端的值为真，While中的循环就一直执行，直到条件终端的值为假才停止。在For循环中，程序执行所设定的次数。示波器用于显示操作数的实时趋势信息。(3)条件结构（Case Structure）和顺序结构

6、（Sequence Structure）条件结构是条件控制跳转结构，根据输入的条件来执行子程序。顺序结构是根据数值顺序来执行子程序。(4)属性节点（Attribute Node）属性节点是一种特殊的方框图节点，通过它来设置控制器和显示器的显示和功能特性。(5)数组（Array）,群(Cluster)和图（Graph）数组是一组同类型数据元素的集合；群是同类或不同类的数据元素的组合；图通常用来显示数据。3. pci-9111与Labview的连接Labview在Advanced子模板上提供了调用Windows动态链接库DLL函数等高级功能，其中设计用到的就是CLF(Call Library Function)，用来调用Windows动态链接库函数：此节点包括大量的数据类型和调用规范，我们可以用它去调用大多数标准共享库或者是用户定制库里面的函数。在windows里面我们可以调用DLL（动态链接库）的函数；而在UNIX里面，我们可以直接调用系统的共享库函数。CLF里面包含了一些的输入/输出端口，输入在左边，输出在右边。如图3所示。我们可以对该节点进行设置，其设置框如下图所示：我们可以对库名和

7、路径、函数名、调用规范、输入参数、输出参数和返回值进行自定义设置，以实现对某一硬件的控制，返回所需的内容。该设计中，调用的库名为plv.dll，这是由数据采集卡的驱动程序所提供的，采集卡驱动装后我们可以在Windows安装目录下的System32文件夹中找到。如图4所示：Library Name or Path: 指定采集卡驱动所给出的动态链接库的路径和文件名Function Name: 给所设定的函数取名Calling Conventions: 调用规范，选项有二：C和WINAPI，设计中都是用WINAPIstdcall即Windows应用程序标准调用。在Unix中应该选择C。Parameter: 输入/输出参数设置Type: 输入/输出参数的类型Data Type: 参数的数据类型4. 虚拟仪器具有如下几点优点:（1）虚拟仪器的关键环节是软件。虚拟仪器系统中除PC机外的硬件主要用于数据的采集、输入，至于系统怎样处理数据，具有怎样的面板和数据输出的形式等都是由软件决定的。虚拟仪器的好坏，很大程度上取决于软件水平的高低。（2）开发与维护的费用低，系统组建时间短。当需要增加新的测量功能，只需要增加软件模块或通用的硬件模块，缩短了系统的更新时间，而且有利于系统的扩展。应用软件不像传统仪器的硬件那样存在元器件老化的问题，大大节省了维护的费用，延长设备的使用寿命。（3）测量更准确。传统仪器测量个体之间差异大，而虚拟仪器的应用软件在不同的PC机上具有相同的运行效果，在软件运行这方面不存在个体的差异。（4）测量更方便。因为传统仪器功能单一，所以对一个信号完成多个参数的测量需要多台仪器，使测量受连接方式、电缆长度等因素的影响。虚拟仪器只需对信号进行一次采样，多个软件模块对同一组数据进行不同的处理就能实现多个参数的同时测量。（5）具有强大的数据处理功能。计算机运算速度的大大提高和数字信号处理理论的丰富和完善，使虚拟仪器能够快速准确的处理数据。学生姓名： 何 建 涛 学 号： 2411550 系 部： 信息工程七系 专业班级： 电气 115

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