清华版labview教程

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1、 提纲 第一章 虚拟仪器及 LabVIEW 入门 虚拟仪器概述 LabVIEW 是什么？ LabVIEW 的运行机制 LabVIEW 应用程序的构成 LabVIEW 的操作模板 LabVIEW 的初步操作 创建 VI 和调用子 VI 程序调试技术 子 VI 的建立 图表（Chart）入门 第二章 程序结构 循环结构 While 循环 移位寄存器 For 循环 分支结构：Case 顺序结构和公式节点 顺序结构 公式节点 第三章 数据类型：数组、簇和波形（Waveform） 数组和簇 数组的创建及自动索引 创建数组 数组控制对象、常数对象和显示对象 自动索引 数组功能函数 什么是多态化（Polym

2、orphism）? 簇 创建簇控制和显示 使用簇与子 VI 传递数据 用名称捆绑与分解簇 数组和簇的互换 波形（Waveform）类型 第四章 图形显示 概述 Graph 控件 Chart 的独有控件 XY 图形控件（XY Graph） 强度图形控件（Intensity Graph） 数字波形图控件（Digital Waveform Graph） 3D 图形显示控件（3D Graph） 第五章 字符串和文件 I/O 字符串 文件的输入/输出（I/O） 文件 I/O 功能函数 将数据写入电子表格文件 数据记录文件（datalog file） 第六章 数据采集 概述 采样定理与抗混叠滤波器 数据采

3、集系统的构成 模入信号类型与连接方式 信号调理 数据采集问题的复杂程度评估 缓冲与触发 缓冲（Buffers） 触发（Triggering） 模拟 I/O（Analog I/O） 基本概念 简单 Analog I/O 中级 Analog I/O 数字 I/O（Digital I/O） 采样注意事项 采样频率的选择 多任务环境 附：PCI-MIO-16E-4 数据采集卡简介 第七章 信号分析与处理 概述 信号的产生 标准频率 数字信号处理 FFT 变换 窗函数 频谱分析 数字滤波 曲线拟合 第八章 LabVIEW 程序设计技巧 局部变量和全局变量 属性节点 VI 选项设置 第九章 测量专题 概述

4、 模入信号类型与连接方式 信号调理 电压测量 频率测量 相位测量 功率测量 阻抗测量 示波器 波形记录与回放 元件伏安特性的自动测试 扫频仪 函数发生器 实验数据处理 频域分析 时域分析 第十章 网络与通讯 第十一章 仪器控制 1 第一章 虚拟仪器及 LabVIEW 入门 1 虚拟仪器概述 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。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其 典型的例子就是所谓智能化的仪器。 随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小， 这 类仪器功能也越来越强大， 目前已经出现

5、含嵌入式系统的仪器。 另一种方式是将仪器装入计 算机。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。虚拟仪器主要是指这种 方式。下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。 虚拟仪器的主要特点有： 尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。 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。 用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。 虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。 虚拟仪器的研究中涉及的基 础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。 目前在这一领域内， 使用较为广泛的计算机 语言是美国 NI 公司的 LabVIEW。 虚拟仪器的起源可

6、以追朔到 20 世纪 70 年代， 那时计算机测控系统在国防、 航天等领域 已经有了相当的发展。PC 机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在 Microsoft 公司 的 Windows 诞生之前，NI 公司已经在 Macintosh 计算机上推出了 LabVIEW2.0 以前的版本。 对虚拟仪器和 LabVIEW 长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。 普通的 PC 有一些不可避免的弱点。用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不可能 太高。目前作为计算机化仪器的一个重要发展方向是制定了 VXI 标准，这是一种插卡式的 仪器。每一种仪器是一个插卡，为了保证仪器的性能，又

7、采用了较多的硬件，但这些卡式仪 器本身都没有面板， 其面板仍然用虚拟的方式在计算机屏幕上出现。 这些卡插入标准的 VXI 机箱，再与计算机相连，就组成了一个测试系统。VXI 仪器价格昂贵，目前又推出了一种较 为便宜的 PXI 标准仪器。 虚拟仪器研究的另一个问题是各种标准仪器的互连及与计算机的连接。 目前使用较多的 是 IEEE 488 或 GPIB 协议。未来的仪器也应当是网络化的。 2 LabVIEW 是什么？ 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

8、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被 测 对 象信 号 调 理数 据 采 集 卡虚拟仪器面板数 据 处 理2 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，LabVI

9、EW 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。 3 LabVIEW 的运行机制 3 LabVIEW 应用程序的构成 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

10、及图标/连结器(icon/connector)三部分。 前面板 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，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流程图。 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

11、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，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。图是与图对应的流程图。我 们可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。 控制对象(输入) 显示对象 (输出) 图 随机信号发生器的前函数：随机数发生器 与前面板控件对应的连线端子 3 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

12、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。 LabVIEW 的操作模板 在 LabVIEW 的用户界面上，应特别注意它提供的操作模板，包括工具（Tools）模板、 控制（Controls）模板和函数（Functions）模板。这些模板集中反映了该软件的功能与特征。 下面我们来大致浏览一下。 工具模板（

13、工具模板（Tools Palette） 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。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。 下述工具中注意和的区别，用于编程时，用于运行程序时。 是一个特有的工具，它并不是一个简单的画线工具，而是一个符合 LabVIEW 语

14、言规定的 对象连接工具。 工具图标有如下几种： 图标 名称 功 能 4 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/Size/Sele ct （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。 Scroll Windows （窗口漫游） 使用该工具就可以不需要使用滚动条而在窗口中漫 游。 Set/Clear Breakpoint （断点 设置清除） 使用该工具在 VI 的流程图对象上设置断点。 Probe Data （数据 探针） 可在框图程序内的