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1、第三第三章章 虚拟仪器软件开发平台虚拟仪器软件开发平台 LabVIEW 3.1 LabVIEW3.1 LabVIEW是什么是什么LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineeringworkbench）是一种图形化的编程）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，视为一个标准数据采集和仪器控制软件。所接受，视为一个标准数据采集和仪器控制软件。图形化的程序语言，又称为图形化的程序语言，又称为“”语言。使用语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代这种语言编程时，基本上不写程序代码，
2、取而代之的是流程图。之的是流程图。利用利用LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件，可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的位编译器。它是一个真正的位编译器。3.2 3.2 LabVIEWLabVIEW的运行机制的运行机制 LabVIEWLabVIEW应用程序的构成应用程序的构成 LabVIEWLabVIEW应用程序，即虚拟仪器（应用程序，即虚拟仪器（VIVI），它包括前），它包括前面板（面板（front panelfront panel）、流程图（）、流程图（block block diagramdiagram）以及图标）以及图标/连结器连结器(icon/connector)(icon/
3、connector)三三部分部分前面板前面板 前面板是图形用户界面，也就是前面板是图形用户界面，也就是VIVI的虚的虚拟仪器面板，这一界面上有用户输入和显示输出拟仪器面板，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、图形以及其两类对象，具体表现有开关、旋钮、图形以及其他控制（他控制（controlcontrol）和显示对象（）和显示对象（indicatorindicator）在）在前面板后还有一个与之配套的流程图。前面板后还有一个与之配套的流程图。3.2 3.2 LabVIEWLabVIEW的运行机制的运行机制流程图流程图 流程图提供流程图提供VI的图形化源程序。在流程图中对
4、的图形化源程序。在流程图中对VI编编程，以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出程，以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。流程图中包括前面板上的控件的连线端子，功能。流程图中包括前面板上的控件的连线端子，还有一些前面板上没有，但编程必须有的东西，还有一些前面板上没有，但编程必须有的东西，例如函数、结构和连线等。例如函数、结构和连线等。图标图标/连接器连接器VI具具有有层层次次化化和和结结构构化化的的特特征征。一一个个VI可可以以作作为为子子程程序序，这这里里称称为为子子VI（subVI），被被其其他他VI调调用用。图图标标与与连连接接器器在在这这里里相相当当于于图图形形化化的的参参数数，详
5、详细细情况稍后介绍。情况稍后介绍。3.3 3.3 LabVIEWLabVIEW的操作环境操作模板的操作环境操作模板 在在LabVIEWLabVIEW的用户界面介绍。的用户界面介绍。三个操作模板：包括工具（三个操作模板：包括工具（ToolsTools）模板、控制）模板、控制（ControlsControls）模板和函数（）模板和函数（FunctionsFunctions）模板。）模板。这些模板集中反映了该软件的功能与特征。这些模板集中反映了该软件的功能与特征。工具模板（工具模板（Tools PaletteTools Palette）该该模板提供了各种用于模板提供了各种用于创创建、修改和建、修改和
6、调试调试VIVI程序程序的工具的工具，1010个工具。个工具。命令窗口显示：命令窗口显示：在在WindowsWindows菜菜单单下下选择选择Show Tools Show Tools PalettePalette命令以命令以显显示示该该模板模板快捷键显示：按快捷键显示：按shiftshift键同时鼠标放在面板点击右键同时鼠标放在面板点击右键也可以。键也可以。3.3 3.3 LabVIEWLabVIEW的操作环境操作模板的操作环境操作模板 控制模板（控制模板（Control PaletteControl Palette）条件：只有打开前面板时才能调用该模板条件：只有打开前面板时才能调用该模板
7、该模板用来给前面板设置各种所需的输出显示对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。象和输入控制对象。每个图标代表一类子模板。命令窗口显示：命令窗口显示：WindowsWindows菜菜单单的的Show Controls Show Controls PalettePalette功能打开功能打开 快捷键显示：快捷键显示：在前面板的空白在前面板的空白处处，点，点击击鼠鼠标标右右键键，以以弹弹出控制模板。出控制模板。1515大模块及其小模块功能介绍。大模块及其小模块功能介绍。3.3 3.3 LabVIEWLabVIEW的操作环境操作模板的操作环境操作模板 功
8、能模板功能模板(Functions Palette)(Functions Palette)条条件件：只只有有打打开开了了流流程程图图程程序序窗窗口口，才才能能出出现现功功能能模板。模板。功功能能模模板板是是创创建建流流程程图图程程序序的的工工具具。该该模模板板上上的的每每一个一个顶层图标顶层图标都表示一个子模板。都表示一个子模板。共有共有2323个模块。个模块。命命令令窗窗口口显显示示：WindowsWindows菜菜单单下下的的Show Show Functions Functions PalettePalette功能打开它功能打开它 快快捷捷键键显显示示：在在流流程程图图程程序序窗窗口口的
9、的空空白白处处点点击击鼠鼠标标右右键键以以弹弹出功能模板。出功能模板。3.4 3.4 LabVIEW的初步操作的初步操作 创建一个创建一个VI VI（例子）书（例子）书 P18 Average.vi P18 Average.vi VI VI功能：求两个双精度浮点数的平均数。功能：求两个双精度浮点数的平均数。查看某个功能函数或者查看某个功能函数或者 VI VI 的输入输出的输入输出 ，需要，需要从从HelpHelp菜单中选择菜单中选择Show HelpShow Help，把光标置于这个功，把光标置于这个功能函数或者能函数或者 VI VI上。上。显示对象（显示对象（IndicatorIndicat
10、or）、控制对象（）、控制对象（ControlControl）和数值常数对象和数值常数对象 显显示示对对象象和和控制控制对对象象都是前面板上的控件，前者都是前面板上的控件，前者有有输输入端子而无入端子而无输输出端子，后者正好相反，它出端子，后者正好相反，它们们分分别别相当于普通相当于普通编编程程语语言中的言中的输输出参数和出参数和输输入参入参数。数。数数值值常数常数对对象可以看成是控制象可以看成是控制对对象的一个特例。象的一个特例。3.4 3.4 LabVIEW的初步操作的初步操作端子的符号反映该对象的数据类型。例如，端子的符号反映该对象的数据类型。例如，DBL DBL 符号表示对象数据类型是
11、双精度数；符号表示对象数据类型是双精度数；TF TF 符号表示符号表示布尔数；布尔数；I16 I16 符号表示符号表示1616位整型数；位整型数；ABCABC符号表示符号表示对象数据类型是字符串。对象数据类型是字符串。显示对象与控制对象：显示对象与控制对象：将鼠标移到图标上，然后点右键，可出现快速菜将鼠标移到图标上，然后点右键，可出现快速菜单单 ，如果菜单中的第一项是，如果菜单中的第一项是Chang to Control,Chang to Control,说明这是一个显示对象说明这是一个显示对象 ，反之是控制对象。，反之是控制对象。控制控制对对象和象和显显示示对对象都不能在流程象都不能在流程图
12、图中中删删除，只能除，只能从前面板上从前面板上删删除除 3.4 3.4 LabVIEW的初步操作的初步操作连线：连线是程序设计中较为复杂的问题。流程图连线：连线是程序设计中较为复杂的问题。流程图上的每一个对象都带有自己的连线端子，连线将上的每一个对象都带有自己的连线端子，连线将构成对象之间的数据通道。数据单向流动，从源构成对象之间的数据通道。数据单向流动，从源端口向一个或多个目的端口流动。不同的线型代端口向一个或多个目的端口流动。不同的线型代表不同的数据类型。表不同的数据类型。P33页表页表1-7当当把把连连线线工工具具放放在在端端点点上上时时，该该端端点点区区域域将将会会闪闪烁烁，表表示示连
13、连线线将将会会接接通通该该端端点点。当当把把连连线线工工具具从从一一个个端端口口接接到到另另一一个个端端口口时时，不不需需要要按按住住鼠鼠标标键键。当当需需要要连连线线转转弯弯时时，点点击击一一次次鼠鼠标标键键，即即可可以以正正交交垂垂直直方方向向地地弯弯曲曲连连线线，按按空空格格键键可可以以改改变变转转角角的的方向。方向。端点的先后次序不影响数据流动的方向。端点的先后次序不影响数据流动的方向。3.5 3.5 图表（图表（chartchart）入门）入门 图表（图表（chartchart）是一种周期性更新数据的数字式）是一种周期性更新数据的数字式图形显示对象。图表具有的特性有：滚动条、图图形显
14、示对象。图表具有的特性有：滚动条、图例、模板、数值显示、时间坐标显示。例、模板、数值显示、时间坐标显示。三种三种图图表表显显示示类类型型Strip chartStrip chart（条状（条状图图），），Scope chartScope chart（示波器（示波器图图）和）和Sweep chartSweep chart（扫扫描描图图）。快速菜快速菜单单中中AdvancedUpdate ModeAdvancedUpdate Mode strip strip ：坐标式显示器，与纸带式图表记录器相：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，似。每接受一个新数据，新
15、数据就将显示在右侧，而原有数据移动到左侧而原有数据移动到左侧。3.5 3.5 图表（图表（chartchart）入门）入门 ScopeScope 每接受一个新数据时，它就把新数据绘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制在原有数据的右侧。当数据曲线到达显示区的右边缘时，右边缘时，VI VI 会删除全部图形，从左边缘重新开会删除全部图形，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，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因为它不会因为滚动产生溢出 Sweep Sweep扫描模式更接近于示波器模式，但是当数扫描模式更
16、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，是会出现一个移动的垂线，标记新数据的开始，并当并当VIVI添加新数据时穿过整个显示区。添加新数据时穿过整个显示区。练习练习 ：讲义：讲义P13 charts.viP13 charts.vi 第四章第四章 程序结构程序结构 4.1 4.1 循环结构循环结构 While While 循环循环 While While 循环可以反复执行循环体的程序，直至到循环可以反复执行循环体的程序，直至到达某个边界条件达某个边界条件。While While 循环的框
17、图是一个大小循环的框图是一个大小可变的方框，用于执行框中的程序，直到条件端可变的方框，用于执行框中的程序，直到条件端子接收到的布尔值为子接收到的布尔值为 FALSE FALSE。该循环有如下特点：该循环有如下特点：1 1、计数从、计数从0 0开始（开始（i=0i=0）2、先执行循环体，而后先执行循环体，而后i+1i+1，如果循环只执行一，如果循环只执行一次，那么循环输出值次，那么循环输出值i=0i=0。3 3、循环至少要运行一次。循环至少要运行一次。P1 P1 练习练习3 3使用使用WhileWhile循循环环和和图图表表 random random signal.visignal.vi4.1
18、 4.1 循环结构循环结构 移位寄存器（移位寄存器（ShiftRegister）移位寄存器可以将数据从一个循环周期传递到另外移位寄存器可以将数据从一个循环周期传递到另外一个周期。一个周期。创建创建：用鼠标右键单击循环的用鼠标右键单击循环的左左边或者边或者右右边，在边，在快捷菜单中选择快捷菜单中选择AddShiftRegister。移位寄存器在流程图上用在循环边框上相应的一对移位寄存器在流程图上用在循环边框上相应的一对端子来表示。右边的端子中存储了一个周期完成端子来表示。右边的端子中存储了一个周期完成后的数据，这些数据在这个周期完成之后将被转后的数据，这些数据在这个周期完成之后将被转移到左边的端
19、子，赋给下一个周期。移位寄存器移到左边的端子，赋给下一个周期。移位寄存器可以转移各种类型的数据数值、布尔数、数组、可以转移各种类型的数据数值、布尔数、数组、字符串等等。字符串等等。P P4练习练习 3 3 使用移位寄存器使用移位寄存器randomaverage.vi4.1 4.1 循环结构循环结构 ForFor循环循环 For For循循环环把它的框把它的框图图中的程序中的程序执执行指定次数。行指定次数。For For循循环环具有下面具有下面这这两个端子：两个端子：N:N:计计数数端端子子（输输入入端端子子）用用于于指指定定循循环环执执行行的次数。的次数。I:I:周期端子（周期端子（输输出端子
20、）出端子）含有循含有循环环已已经执经执行的次数行的次数。P5练习练习 3-3 3-3用用ForFor循循环环和移位寄存器和移位寄存器计计算一算一组组随随机数的最大机数的最大值值。Max.vi Max.vi 4.24.2分支结构：分支结构：CaseCase 分支结构：分支结构：CaseCase CaseCase结构含有两个或者更多的子程序（结构含有两个或者更多的子程序（CaseCase）,执行那一个取决于与选择端子或者选择对象的外执行那一个取决于与选择端子或者选择对象的外部接口相连接的某个整数、布尔数、字符串或者部接口相连接的某个整数、布尔数、字符串或者标识的值。必须选择一个默认的标识的值。必须
21、选择一个默认的CaseCase以处理超出以处理超出范围的数值，或者直接列出所有可能的输入数值。范围的数值，或者直接列出所有可能的输入数值。P7练习练习 3-3-创建一个创建一个VIVI以检查一个数值是否为以检查一个数值是否为正数。如果它是正的，正数。如果它是正的，VIVI就计算它的平方根，反就计算它的平方根，反之则显示出错。之则显示出错。Squareroot.vi4.3 4.3 顺序结构顺序结构 顺序结构顺序结构 代码式的传统编程语言中，默认的情况是，程序代码式的传统编程语言中，默认的情况是，程序语句按照排列顺序执行，但语句按照排列顺序执行，但LabVIEWLabVIEW中不同，它是中不同，它
22、是一种图形化的数据流式编程语言。一种图形化的数据流式编程语言。顺序结构的图标像是电影胶片可以按一定顺序执顺序结构的图标像是电影胶片可以按一定顺序执行多个子程序。首先执行行多个子程序。首先执行0 0帧中的程序，然后执行帧中的程序，然后执行1 1帧中的程序，逐个执行下去。与帧中的程序，逐个执行下去。与CaseCase结构类似，结构类似，这多帧程序在流程图中占有同一个位置。这多帧程序在流程图中占有同一个位置。P8练习练习 3-3-创建一个创建一个 VI VI，计算生成等于某个给，计算生成等于某个给定值的随机数所需要的时间定值的随机数所需要的时间timetomatch.vi4.44.4公式节点（公式节
23、点（Formula NodeFormula Node）公式节点（公式节点（Formula NodeFormula Node）公式节点是一个大小可变的方框，可以利用它直接公式节点是一个大小可变的方框，可以利用它直接在流程图中输入公式。从在流程图中输入公式。从FunctionsStructuresFunctionsStructures中中选择公式节点就可以把它放到流程图中。选择公式节点就可以把它放到流程图中。创建公式节点的输入和输出端子：用鼠标右键单击创建公式节点的输入和输出端子：用鼠标右键单击第第0 0帧的底部边框，选择帧的底部边框，选择Add Input(Add Output)Add Inpu
24、t(Add Output)再再在节点框中输入变量名称。变量名对大小写敏感。在节点框中输入变量名称。变量名对大小写敏感。然后就可以在框中输入公式。每个公式语句都必须然后就可以在框中输入公式。每个公式语句都必须以分号（以分号（;）结尾。）结尾。P11 练习练习3-63-6：创创建一个建一个VIVI，用公式，用公式节节点点计计算等式算等式 。Equations.viEquations.vi 小结小结3.1 LabVIEW3.1 LabVIEW是什么是什么3.2 3.2 LabVIEWLabVIEW的运行机制前面板、流程图以及图标的运行机制前面板、流程图以及图标/连结器连结器3.3 3.3 LabVIEWLabVIEW的操作环境操作模板的操作环境操作模板3.4 3.4 LabVIEW的初步操作的初步操作3.5 3.5 图表（图表（chartchart）入门）入门4.1 4.1 循环结构循环结构 While While ForFor循循环环4.24.2分支结构：分支结构：CaseCase4.3 4.3 顺序结构顺序结构4.4 4.4 公式节点（公式节点（Formula NodeFormula Node）作业n 自编程序，练习程序控制流的语句,要求有嵌套。n必须对公式节点进行练习。n每组编写12个程序。