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1、第一章 LaVIEW简介LaVI是美国国家仪器公司（NationaInents Co）开发的一种图形化的编程环境.其名称含义为实验室虚拟仪器工作平台(aoraoryViralIntunt Engineein rkbch)。作为一种方便的数据采集和仪器控制开发软件，它可工作于acise 、Su SAC工作站、HP900/700系列工作站以及PC机等各种机型，可运行于Window3。1、Windows9x200、ndowsT、UNIX等多系统下，是一种灵活有效的仪器控制和数据分析软件系统。LbVIEW程序使用虚拟仪器（VirtuaIstrn，缩写为VI）的概念。它是指一台计算机和连接外部的端口(计
2、算机的CO口，LPT口或内插板）在软件控制下可完全模拟替代传统的仪器.因VI功能完全是由软件定义，故在硬件系统不变的情况下，用户可通过软件开发自行改变或扩充仪器的功能,实现自己的特殊要求,或用一套硬件系统实现多种仪器的功能，从而使虚拟仪器不但比传统仪器更灵活有效,而且也更经济。VI的核心就是LabIEW程序,所以在LbVIEW中，所有程序均称之为V程序,不管它是否通过端口和外界进行通讯。每个I程序均可作为一个功能模块被重复使用,因而使用LbVIEW来开发和扩展程序极为方便。abIEW编程语言同常规的程序语言不同，它采用更易使用和理解的图形化程序语言G语言（Grahial rgramming a
3、ngua).G语言使用图标代替常规的一条或一组语句来实现一个功能，通过各功能图标间的逻辑连接实现程序功能。其编程过程不是书写一行行语句,而是连接一个个代表一定功能的图标，其程序编制过程简单，不涉及复杂功能实现的算法，易于掌握。同时,因为其编程过程基于可重复使用的功能模块,故可方便地使用由专业人员编制提供的专业级别的功能模块,开发出专业水平的程序。所以，LabIEW在世界范围内的众多领域如航空、航天、通信、汽车、半导体、化学和生物医学等得到了广泛的应用，从简单的仪器控制、数据采集到复杂的测试和数据处理，从工厂、科研院所到大学里的实验室，到处都可以发现LaIW的应用。在西方国家（如美国)的许多大学
4、已将LabVIW作为本科的教学内容,成为工程师素质培养的一个方面。由于aVIW虚拟仪器的强大功能，使得使用一套硬件系统就可进行多种不同要求的研究，故而可以用更小的消耗进行更多的研究，尤其适合在我国资金较少的科研单位用于研究工作。abVIEW6。-中，包含许多专家编写的VI供用户使用。在数据采集方面有许多采集卡（AQ）的支持模块,使采集程序的编制不必涉及低层控制;有各种数字、模拟信号I/O模块；有对GPIB（Ger ros ntrace B,IEEE8标准)、VX(VMEbueXtnios fo Insrnaion ，扩展IEEE114标准）和Serial端口的支持和控制等V。在数据处理控制方面
5、有各种数字信号处理和产生、频谱分析、滤波、平滑窗口、概率统计等V。本LE简介部分主要介绍LaVIEW语言的基础知识，包括界面、菜单、工具、模板、器件、函数等，通过这一部分的学习，读者即可使用LabI编程并在实际工作中进行应用。LaVW进阶部分将深入探讨LabVIE的编程环境、编程技巧以及优化策略等和更多的功能，考虑到篇幅限制，本书不与介绍,感兴趣的同学可参看下列参考书继续学习，不断提高自己的应用水平。参考书：（1)RobertHBisho 著,乔瑞平等译。LabVIEW6i 实用教程。电子工业出版社，03。（2）戴敬等编著.aIEW 基础教程。国防工业出版社,202.（）杨乐平等编著。LabV
6、EW程序设计与应用。电子工业出版社，2001。第一节 基础知识及入门在这一章中，我们主要学习aVIEW 的运行和编程的基本环境以及三个重要组成部分.abVIW 的基本环境包括下拉式菜单、弹出式菜单、浮动模板及其子模板、工具条和在线帮助.bIEW的三个重要组成部分为前面板（fro panel)、 流程图(blckdiagrm）和程序图标。一个虚拟仪器（VI)就是由这三部分工作建立起来的.1.1基本窗口LabIW有两个基本的窗口：前面板（front panel)窗口和流程图（lock diagam)窗口。前面板窗口将用户和程序联系起来，是程序运行时显示和输入的交互窗口，而流程图窗口实际上是程序员用
7、图形语言（G语言）编写LaVIE程序(称为VI程序）源代码的窗口，每个VI程序都对应一个前面板图和一个流程图.下面我们分别进行介绍。1。1。前面板在运行V时,首先会打开前面板,在这里给执行程序输入数据，同时，显示程序执行当中和结束后的结果.图-1所示为一个检测系统的前面板.图11 VI的前面板前面板上可放置控制对象和显示对象,如图1-。控制对象主要用于数值输入或对程序进行控制，如有旋钮、开关、数字数组、字符串等,相当于常规仪器中的控制按钮和调节旋钮。显示对象显示程序运行的结果,相当于常规仪器中的显示屏幕或指针。G语言中控制对象和显示对象分别相当于普通文字编程语言(如C、BASIC等）中输入和输
8、出参数,它们在使用的时候一般是不可以相互代替的，输入只能使用控制对象,而输出只能到显示对象中。在abIE中它们的外形是不一样的,如图1-2所示，使用时应注意区分。如果想把一个控制或显示对象放到前面板上，使用鼠标在Cotols模板的相应子模板上选定,然后将其拖放到前面板上或在前面板上单击鼠标左键就可以了。在前面板上的任何一个对象的大小、位置、颜色以及其它属性都可以方便地进行调整。图2 前面板和流程图1。1.2流程图 LabVIEW中流程图窗口用于编写和显示VI程序的图形源代码,它是使用图形语言-G语言（Grph languae)编写的。V程序流程图就是其执行代码，它相当于普通编程语言中一行行的语
9、句，它由各种能够完成一定功能的模块使用连线连在一起而构成.下面我们来学习构成流程图的主要组件：端子、节点和连线，最后介绍一下G语言中数据流的概念。一、端子(termias)在前面板上放置一个控制或显示对象，VIE将自动在流程图窗口生成相应的端子.一般不能随意地将对应于某个控制对象或显示对象的端子删除，只有在前面板上将控制对象或显示对象删除,相应的端子才会随之消失（可通过修改系统设置改变这种情况,见进阶部分环境的设置章节）。端子实际上就是流程图的输入或输出端口。图1-2所示为一个简单的两数相乘I程序的前面板图和流程图。从前面板上看只有两个数值类型的控制对象和一个数值类型的显示对象。在前面板控制对
10、象中输入的数值经其对应的端子进入流程图，再通过连线进入到乘法功能模块中,乘法模块经计算产生的数值经连线到达显示对象对应的端子，从而重新回到前面板,将计算结果显示给用户。从图1-2中我们还可以看到控制对象对应的端子和显示对象对应的端子显示上有差别，前者的外边框比后者的粗。注意：控制对象对应的端子外边框是宽边框,显示对象的端子的外边框是细边框。二、节点（es) LabVEW系统中的节点是能够完成一定功能的程序执行单元,类似于普通程序语言中的语句、操作符、函数和子程序等。 功能模块就是一种典型的节点,如前面例子中的乘法功能模块，另外还要加法功能模块、数组运算功能模块等。结构是另一种典型的节点。所谓的
11、结构就是重复地或者是有条件地执行某些代码,类似于普通编程语言中的循环语句和条件语句.LabIEW还有一些自己特殊的节点,如公式节点.它用来表示数学公式及求解数学公式。在流程图窗口中生成一个节点的方法和前面板中生成对象的操作相似,使用鼠标在Fnction模板的相应子模板上选定，然后将其拖放到前面板上或在前面板上单击鼠标左键就可以了。三、连线（wirs）VI程序是由连线将节点和端子连接起来构成的.连线是源端子和目的端子之间的数据通道，在流程图上显示为一条直线。数据只能通过连线从源端子传输到一个或多个目的端子。当连线出现错误时，如连线上没有源端子,LaVIE就会使连线变成虚线。连接不同数据类型的连线
12、显示上是有区别的，它们具有不同的线条和颜色，图1-3列出了几种常见类型的连线。生成连线的方法也很简单，使用工具模板上的连线工具在需要连线的始终点单击鼠标左键即可。在后面的练习中我们将使用实例来说明.图1- 常见连线线型及颜色四、程序的执行顺序-数据流图4 数据流示例abVIEW中因为使用G语言，故程序的执行和普通的编程语言不同，它无法像后者那样按照语句顺序一行接着一行执行。在G语言中程序的执行是依靠数据沿规定路径传递来控制的,这种数据传递称为数据流.简单地说,就是只有当节点要求的输入数据完全到达时这个节点才能执行,也只有当这个节点将它的运行结果全部输出它才完成执行。执行的次序和各节点摆放位置无
13、关，而不是一定从左到右，自上而下运行。如图1-所示程序,有一个加法和一个乘法运算，程序开始运行时,只有加法功能模块（节点)可获得全部的输入I端子和常数25，而乘法功能模块的一个输入是加法功能模块的输出，它只能等到加法运算结束,并将结果输出到它的输入时才能开始运行,程序并不因为乘法在上在左而先运行，所以程序实现的功能是将输入值加25后结果乘3。3图标及其端子当把一个VI作为被其它V来调用的一个节点时，这个VI就成为其调用者的一个子V,这和在其他编程语言中的子程序概念相似。子要从主调用VI接收数据并将结果返回,这样在主调用VI的流程图中就需要以一个图标来代表这个子VI，该子VI也需要具备输入输出的
14、端口。每个VI都有一个默认的图标，它显示在前面板窗口和流程图窗口右上角的图标窗中，如图15所示。图5 VI 默认图标及其显示位置在VI图标的后面隐藏着它的输入输出端口，其功能类似于语言的参数表或aal语言的功能调用，数据流经端口出入VI.V的每个端口都对应于前面板上的一个控制对象或显示对象.在子VI被调用时,输入参数首先被复制到端口对应的前面板上的控制对象。该子VI执行结束后,输出可在相应输出端口的前面板中显示对象上显示出来.从前面板的图标窗弹出菜单中选择【Sho Conector】可以显示连接端口（关于弹出菜单在后面将要讲到).图-6（a）、(）所示为一个I的图标及其端口。I图标上的输入、输
15、出同显示端口时图标窗上的小块是一一对应的。图1 一个V的图标及其端口 练习11 建立一个I,使之产生随机数,并显示出其波形图. 1.启动LabEW程序.选择New I,系统自动打开一个名为“untitl”的新前面板和流程图窗口.2.在前面板上放置一个图形显示对象。新I的窗口打开后，如果当前面板窗口激活时没有显示otros模板，从下拉式菜单上选择【indows:Shw Contrls aett】项,弹出浮动的Control模板.注意前面板窗口必须是活动的才会弹出Cotr模板。若流程图窗口是活动的，相应的菜单变为Showuctis pete，弹出将是Funcs模板.不使用菜单命令，在窗口的空白处单击鼠标左键也可弹出相应的模板。在Ctrols模板上单击Grah子模板，弹出一个次级模板.鼠标在次级模板各模块上滑动，每个图标的名称就会出现在模板窗的顶部，如图19所示。选择【ra: Wvom
