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1、测控工程 实践LabVIEW 教学教程黑龙 江科技学院电 气与信息工程学院测控技术与 仪器教研室LabVIEW 实践教程测控技术与 仪器教研室 2/88第一讲 LabVIEW 概述第一节 虚拟仪器（VI）的概念使用 LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为VI。LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）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。LabVIEW 集成了与满足 GPIB、VXI、RS-232 和 RS-485协议的硬件及数据采
2、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。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。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。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。利用 LabVIEW，可产生
3、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、Macintosh 的多种版本。所有的 LabVIEW应用程序，即虚拟仪器（VI） ，它包括前面板（front panel） 、程序框图（block diagram）以及图标/连结器(icon/connector)三部分。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） 。图 1 所示是一个随机信号发生和显示的简单 VI 是它的前面板，
4、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。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程序框图。控制对象(输入 )显示对象(输出 )图随机信号发生器前面板LabVIEW 实践教程测控技术与 仪器教研室 3/88程序框图提供 VI 的图形化源程序。在程序框图中对 VI 编程，以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。程序框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，例如函数、结构和连线等。图是与图对应的程序框图。我们可以看到程序框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
5、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。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，而程序框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。图标/ 连接器VI 具有层次化和结构化的特征。一个 VI 可以作为子程序，这里称为子 VI（subVI） ，被其他 VI 调用。图标与连接器在这里相当于图形化的参数，详细情况稍后介绍。函数
6、：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程序框图LabVIEW 实践教程测控技术与 仪器教研室 4/88第二节 LabVIEW8.2 开发环境启动 LabVIEW8.2程序初始化界面如下图所示：点击新建 VI，即可打开一个新的 Labview 程序前面板：LabVIEW 实践教程测控技术与 仪器教研室 5/88：工具条 ：标签 ：数值控件 ：标尺：图标 ：旋钮 ：图例 ：XY 图前面板工具条：运行按钮：连续运行按钮：中断运行按钮。当编码出错使 VI 不能编译或运行时，中断运行按钮将替换运行按钮：异常终止执行按钮：暂停/继续按钮：对齐对象按钮。
7、用于将变量对象设置成较好的对齐方式：分布对象按钮。用于对两个及其以上的对象设置最佳分布方式LabVIEW 实践教程测控技术与 仪器教研室 6/88：调整对象大小按钮。用于将若干个前面板对象调整到同一大小程序框图：数值输入控件 ：旋钮控件 ：数值常量 ：乘：For 循环结构 ：数据连线 ：捆绑函数 ：XY 图控件：子 VI 程序框图工具条：加亮执行按钮。当程序执行时，在框图代码上能够看都数据流，这对于调试和校验程序的正确运行是非常有用的。在加亮执行模式下，按钮转变成一个点亮的灯泡：保存连线值按钮。：单步进入按钮。允许进入节点，一旦进入节点，就可在节点内部单步执行。：单步跳过按钮。单步跳过节点，但
8、不执行时不进入节点内部但有效地执行节点。：单步跳出按钮。允许跳出节点，通过跳出节点可完成该节点的单步执行并跳转到下一个节点。：文本设置按钮。：层叠顺序。下拉菜单：由于 Labview8.2 采用了中文的界面，每个下拉菜单的功能根据字面意思就很容易理解。选项板 工具选项板：LabVIEW 实践教程测控技术与 仪器教研室 7/88上图所示便是工具选项板，各按钮的功能如下：自动选择工具：操作工具 ：定位/调整大小/选择工具：编辑文本工具 ：连线工具 ：对象快捷菜单工具 ：滚动窗口 ：设置/清除断点工具 ：探针工具 ：颜色复制工具：着色工具 控件选项板：和下拉菜单一样，Labview8.2 采用了中文
9、的界面，各个控件的功能一目了然，某些常用的控件的功能我们会在下面的章节中做详细的介绍。LabVIEW 实践教程测控技术与 仪器教研室 8/88 功能选项板和下拉菜单一样，Labview8.2 采用了中文的界面，各个控件的功能一目了然，某些常用的控件的功能我们会在下面的章节中做详细的介绍LabVIEW 实践教程测控技术与 仪器教研室 9/88第三节 LabVIEW 的操作模板LabVIEW具有多个图形化的操作模板，用于创建和运行程序。这些操作模板可以随意在屏幕上移动，并可以放置在屏幕的任意位置。操纵模板共有三类，为工具（Tools）模板、控制（Controls ）模板和功能（Functions
10、）模板。工具模板（Tools Palette）工具模板为编程者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。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框图程序的子程序（Sub VI）或图标上，就会显示相应的帮助信息。工具图标有如下几种：操作工具：使用该工具来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的形状。选择工具：
11、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。标签工具：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。连线工具：用于在框图程序上连接对象。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。对象弹出菜单工具：用左鼠标键可以弹出对象的弹出式菜单。漫游工具：使用该工具就可以不需要使用滚动条而在窗口中漫游。断点工具：使用该工具在 VI的框图对象上设置断点。探针工具：可以在框图程序内的数据流线上设置探针。程序调试员可以通过控针窗口来观察该数据流线上的数据变化状况。颜色提取工具：使用该工具来提取颜色用于编辑其他的对象。颜
12、色工具：用来给对象定义颜色。它也显示出对象的前景色和背景色。与上述工具模板不同，控制和功能模板只显示顶层子模板的图标。在这些顶层子模板中包含许多不同的控制或功能子模板。通过这些控制或功能子模板可以找到创建程序所需的面板对象和框图对象。用鼠标点击顶层子模板图标就可以展开对应的控制或功能子模板，只需按下控制或功能子模板左上角的大头针就可以把对这个子模板变成浮动板留在屏幕上。LabVIEW 实践教程测控技术与 仪器教研室 10/88控制模板(Controls Palette)用控制模板可以给前面板添加输入控制和输出显示。每个图标代表一个子模板。如果控制模板不显示，可以用 Windows菜单的 Sho
13、w 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。注：只有当打开前面板窗口时才能调用控制模板。控制模板如左图所示，它包括如图所示的几个子模板。数值子模板：包含数值的控制和显示。布尔值子模块：逻辑数值的控制和显示。字符串子模板：字符串和表格的控制和显示。列表和环（Ring）子模板：菜单环和列表栏的控制和显示。数组和群子模板：复合型数据类型的控制和显示。图形子模板：显示数据结果的趋势图和曲线图。路径和参考名(Refnum)子模板：文件路径和各种标识的控制和显示。控件容器库子模板：用于操作 OLE、ActiveX 等功能。对话框子模板：用于输入对话
14、框的显示控制。修饰子模板：用于给前面板进行装饰的各种图形对象。用户自定义的控制和显示。调用存储在文件中的控制和显示的接口。LabVIEW 实践教程测控技术与 仪器教研室 11/88功能模板(Functions Palette)功能模板是创建程序框图的工具。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，则可以用窗口菜单下的显示程序框图功能打开它，也可以在程序框图窗口的空白处点击鼠标右键以弹出功能模板。注：只有打开了程序框图窗口，才能出现功能模板。功能模板如下图所示。结构子模板：包括程序控制结构命令，例如循环控制等，以及全局变量和局部变量。数值运算子模板：包括各种常用的数值运算符，如
15、+、-等；以及各种常见的数值运算式，如+1 运算；还包括数制转换、三角函数、对数、复数等运算，以及各种数值常数。布尔逻辑子模板：包括各种逻辑运算符以及布尔常数。字符串运算子模板：包含各种字符串操作函数、数值与字符串之间的转换函数，以及字符(串)常数等。数组子模板：包括数组运算函数、数组转换函数，以及常数数组等。群子模板。包括群的处理函数，以及群常数等。这里的群相当于 C语言中的结构。比较子模板：包括各种比较运算函数，如大于、小于、等于。时间和对话框子模板：包括对话框窗口、时间和出错处理函数等。文件输入/输出子模板：包括处理文件输入/输出的程序和函数。仪器控制子模板：包括 GPIB(488、48
16、8.2)、串行、VXI 仪器控制的程序和函数，以及 VISA的操作功能函数。LabVIEW 实践教程测控技术与 仪器教研室 12/88仪器驱动程序库：用于装入各种仪器驱动程序。数据采集子模板：包括数据采集硬件的驱动程序，以及信号调理所需的各种功能模块。信号处理子模板：包括信号发生、时域及频域分析功能模块。数学模型子模块：包括统计、曲线拟合、公式框节点等功能模块，以及数值微分、积分等数值计算工具模块。图形与声音子模块：包括 3D、OpenGL、声音播放等功能模块。通讯子模板:包括 TCP、DDE、ActiveX 和 OLE等功能的处理模块。应用程序控制子模块:包括动态调用 VI、标准可执行程序的功能函数。底层接口子模块：包括调用动态连接库和 CIN节点等功能的处理模块。文档生成子模板。示教课程子模板：包括 LabV
