虛擬儀器(LabVIEW)實驗報告講解

1、攀枝花學(xué)院電工電子實驗中心電工電子實驗報告冊實驗課程 虛擬儀器實驗 專業(yè)班級 2010級測控技術(shù)與儀器 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號 指導(dǎo)教師 2013 年 3 月 22 日.目 錄目 錄實驗一 LabVIEW編程環(huán)境及初步操作1實驗二 LabVIEW程序結(jié)構(gòu)（1）4實驗三 LabVIEW程序結(jié)構(gòu)（2）6實驗四 LabVIEW字符串、數(shù)組和簇8實驗五 LabVIEW變量和文件操作11實驗六 LabVIEW圖形顯示15實驗七 LabVIEW數(shù)據(jù)采集與信號處理18實驗一 LabVIEW編程環(huán)境及初步操作實驗時間 實驗臺號 指導(dǎo)教師 同組學(xué)生 實驗一 LabVIEW編程環(huán)境及初步操作一、實驗?zāi)康?. 熟悉La

2、bVIEW的編程環(huán)境，逐步掌握基本使用方法；2. 熟悉創(chuàng)建、調(diào)試、調(diào)用VI的基本步驟和方法；3. 掌握LabVIEW軟件安裝方法。二、實驗儀器和設(shè)備計算機（安裝有LabVIEW軟件）三、實驗原理安裝LabVIEW軟件，認識具體的安裝步驟，注意安裝細節(jié)和注冊技巧。LabVIEW的基本編程環(huán)境，包括啟動界面，前面板，程序框圖，圖標/連線板、菜單、工具欄、三大操作選板（工具選板，控件選板，函數(shù)選板）等。在編程環(huán)境中可以創(chuàng)建、調(diào)試和調(diào)用VI，完成虛擬儀器的設(shè)計。四、實驗內(nèi)容與步驟 1. 認識LabVIEW的基本編程環(huán)境，包括啟動界面，前面板，程序框圖，圖標/連線板。2. 打開LabVIEW三大操作選板

3、（工具選板，控件選板，函數(shù)選板），逐個認識各選板的組成內(nèi)容。3. 認識LabVIEW的菜單和工具欄，熟悉基本功能和使用方法。4. 創(chuàng)建VI以教材虛擬儀器技術(shù)分析與設(shè)計（張重雄，電子工業(yè)出版社）為參考，按照虛擬儀器創(chuàng)建步驟，模仿創(chuàng)建一個簡單的VI。創(chuàng)建過程中逐步加強對LabVIEW編程環(huán)境的熟悉。5. 調(diào)試VI利用虛擬儀器一般的調(diào)試步驟：運行、清除語法錯誤、高亮顯示、單步執(zhí)行、探針和斷電工具使用等，理解調(diào)試基本方法。6. 創(chuàng)建和調(diào)用子VI。學(xué)習(xí)編輯子VI圖標并進行連線板設(shè)計。7. 學(xué)習(xí)LabVIEW軟件安裝基本方法、安裝技巧等。五、數(shù)據(jù)處理1. 通過屏幕拷貝（或采用截圖軟件）記錄三大選板（工具選

4、板、控件選板、函數(shù)選板）。2. 參考教材創(chuàng)建“虛擬溫度計”，通過屏幕拷貝（或采用截圖軟件）將其前面板、程序框圖等主要部分記錄下來。3. 創(chuàng)建一個子VI，子VI功能：輸入3個參數(shù)后，求其和，再開方。再編一個VI調(diào)用上述子VI。六、問答題1. 什么是LabVIEW？LabVIEW程序由哪幾部分組成？LabVIEW是美國國家儀器（NI）的一款虛擬儀器開發(fā)軟件，圖形化的編程環(huán)境使工程師能快速開發(fā)出產(chǎn)品。程序主要有前面板和程序框圖組成。2. LabVIEW開發(fā)工具的三個選板（工具選板、控件選板、函數(shù)選板）分別使用在前面板還是程序框圖中？ 工具選板：前面板&程序框圖控件選板：前面板函數(shù)選板：程序框圖 4實

5、驗二 LabVIEW程序結(jié)構(gòu)（1）實驗時間 實驗臺號 指導(dǎo)教師 同組學(xué)生 實驗二 LabVIEW程序結(jié)構(gòu)（1）一、實驗?zāi)康?. 掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)（For循環(huán)、While循環(huán)）的創(chuàng)建和使用方法；2. 掌握條件結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建和使用方法；3. 理解移位寄存器和反饋節(jié)點的功能。二、實驗儀器和設(shè)備計算機（安裝有LabVIEW軟件）三、實驗原理LabVIEW中的循環(huán)結(jié)構(gòu)主要包括For循環(huán)和While循環(huán)。這兩種循環(huán)結(jié)構(gòu)功能基本相同，但使用上有一些差別：For循環(huán)指定循環(huán)的次數(shù)，循環(huán)指定次數(shù)后自動退出循環(huán)；While循環(huán)指定循環(huán)退出條件，條件滿足時退出循環(huán)。 移位寄存器的功能：從一個循環(huán)向下一個循環(huán)傳遞數(shù)據(jù)。當Fo

6、r循環(huán)或While循環(huán)邊框比較大時，使用移位寄存器會造成過長的連線，因此LabVIEW提供了反饋節(jié)點。條件結(jié)構(gòu)根據(jù)不同的條件執(zhí)行不同的分支程序，類似于文本編程語言中的switch語句或if.then.else語句。在使用條件結(jié)構(gòu)時，控制條件的數(shù)據(jù)類型（整型、布爾型、字符型、枚舉型）必須與選擇器標簽中的數(shù)據(jù)類型一致。四、實驗內(nèi)容與步驟 1. 認識和熟悉For循環(huán)（1）創(chuàng)建一個For循環(huán)，認識其外觀和兩個端口。（2）參考教材例5.1、例5.2創(chuàng)建VI，熟悉For循環(huán)、移位寄存器的建立和使用。2. 認識和熟悉While循環(huán)（1）創(chuàng)建一個While循環(huán)，認識其外觀和兩個端口。（2）參考教材例5.3創(chuàng)建

7、VI，熟悉While循環(huán)、移位寄存器的建立和使用。3. 認識和熟悉條件結(jié)構(gòu)（1）創(chuàng)建一個條件結(jié)構(gòu)，認識其外觀和兩個端口。（2）參考教材例5.4、例5.5創(chuàng)建VI，熟悉條件結(jié)構(gòu)的建立和使用。五、數(shù)據(jù)處理1. 設(shè)計VI，功能要求：產(chǎn)生100個0.0100.0的隨機數(shù)，將數(shù)據(jù)在波形圖表中顯示，并求其最小值、最大值和平均值。 2. 設(shè)計VI，功能要求：程序開始運行后，要求用戶輸入一個口令，口令正確時，使用量表顯示一個0100的隨機數(shù)，否則程序立即停止。6實驗三 LabVIEW程序結(jié)構(gòu)（2）實驗時間 實驗臺號 指導(dǎo)教師 同組學(xué)生 實驗三 LabVIEW程序結(jié)構(gòu)（2）一、實驗?zāi)康?. 掌握順序結(jié)構(gòu)（平鋪式

8、、層疊式）的創(chuàng)建和使用方法；2. 了解事件結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建和使用方法；3. 掌握公式節(jié)點的創(chuàng)建和使用方法。二、實驗儀器和設(shè)備計算機（安裝有LabVIEW軟件）三、實驗原理LabVIEW順序結(jié)構(gòu)功能：強制程序按一定的順序執(zhí)行。順序結(jié)構(gòu)包含一個或多個按順序執(zhí)行的子程序框圖或幀。兩種順序結(jié)構(gòu)：平鋪式順序結(jié)構(gòu)和層疊式順序結(jié)構(gòu)。在各個子程序框圖之間傳遞數(shù)據(jù)時，平鋪順序結(jié)構(gòu)可以直接連線，但層疊順序結(jié)構(gòu)要借助于順序局部變量。 事件即發(fā)生了某種事情的通知（包括用戶界面事件和編程生成事件），其中用戶界面事件包括鼠標點擊、鍵盤按鍵等動作。公式節(jié)點是一種專用于處理數(shù)學(xué)公式編程的特殊結(jié)構(gòu)形式。在公式節(jié)點框架內(nèi)，LabVIE

9、W允許用戶像書寫數(shù)學(xué)公式或方程一樣，直接編寫數(shù)學(xué)處理節(jié)點，形式與標準C語言類似。四、實驗內(nèi)容與步驟 1. 認識和熟悉順序結(jié)構(gòu)（1）分別創(chuàng)建兩種順序結(jié)構(gòu)，認識其外觀，掌握添加或刪除幀的方法。（2）參考教材例5.6創(chuàng)建VI，熟悉順序結(jié)構(gòu)的建立和使用。2. 了解事件結(jié)構(gòu)（1）創(chuàng)建一個事件結(jié)構(gòu)，認識其外觀和端口。（2）參考教材例5.7創(chuàng)建VI，了解事件結(jié)構(gòu)的建立和使用。3. 認識和熟悉公式節(jié)點（1）創(chuàng)建一個公式節(jié)點，認識其外觀和輸入輸出端口添加或刪除方法。（2）參考教材例5.8創(chuàng)建VI，熟悉公式節(jié)點的建立和使用。五、數(shù)據(jù)處理1. 設(shè)計VI，使用公式節(jié)點，完成下面公式的計算：8實驗四 LabVIEW字符

10、串、數(shù)組和簇實驗時間 實驗臺號 指導(dǎo)教師 同組學(xué)生 實驗四 LabVIEW字符串、數(shù)組和簇一、實驗?zāi)康?. 掌握字符串的概念和顯示方式；會正確使用字符串函數(shù)；2. 掌握數(shù)組的概念和創(chuàng)建方法，會正確使用數(shù)組函數(shù)；3. 掌握簇的概念和創(chuàng)建方法，會正確使用簇函數(shù)。二、實驗儀器和設(shè)備計算機（安裝有LabVIEW軟件）三、實驗原理字符串、數(shù)組和簇是LabVIEW中的三種數(shù)據(jù)類型。字符串是可顯示的或不可顯示的ASCII字符序列。字符串有4種顯示類型：正常顯示、”代碼顯示、密碼顯示、十六進制顯示。LabVIEW的字符串子選板中有多個字符串處理函數(shù)。數(shù)組是相同類型數(shù)據(jù)的組合。一個數(shù)組可以是一維、二維或者多維，

11、每一維最多可有231-1個元素?？梢酝ㄟ^數(shù)組索引訪問數(shù)組的每個元素，索引的范圍是0到 n1（其中n是數(shù)組中元素的個數(shù)）。創(chuàng)建數(shù)組有兩種方法：前面板上創(chuàng)建和程序框圖上創(chuàng)建。LabVIEW的數(shù)組函數(shù)子選板中有多個數(shù)組函數(shù)。簇是由不同類型的數(shù)據(jù)元素組成的一種數(shù)據(jù)類型，類似于C語言中的結(jié)構(gòu)體。簇的創(chuàng)建方法與數(shù)組類似。LabVIEW的簇函數(shù)子選板中有多個簇函數(shù)。四、實驗內(nèi)容與步驟1. 認識和掌握字符串（1）認識字符串控件（字符串輸入控件、字符串顯示控件、組合框）；（2）認識字符串的四種顯示方式；（3）認識各種字符串函數(shù)，參考教材例5.9創(chuàng)建VI，逐步掌握字符串函數(shù)的正確使用。2. 認識和掌握數(shù)組（1）學(xué)

12、習(xí)數(shù)組的創(chuàng)建方法（在前面板創(chuàng)建數(shù)組；在程序框圖中創(chuàng)建數(shù)組常量），會給數(shù)組元素賦值、改變維數(shù)、索引號的使用等等；（2）認識各種數(shù)組函數(shù)，參考教材例5.10例5.12創(chuàng)建VI，逐步掌握數(shù)組函數(shù)的正確使用。3. 認識和掌握簇（1）學(xué)習(xí)簇的創(chuàng)建方法（在前面板創(chuàng)建簇；在程序框圖中創(chuàng)建簇常量），會給簇元素賦值、重排簇順序、簇大小調(diào)整等等；（2）認識各種簇函數(shù)，參考教材例5.13、例5.14創(chuàng)建VI，逐步掌握簇函數(shù)的正確使用。五、數(shù)據(jù)處理1. 創(chuàng)建一個字符串顯示控件，程序運行后分兩行顯示：第一行顯示自己的姓名和班級，第二行顯示當前系統(tǒng)的日期和時間。2. 創(chuàng)建一個3行4列的二維數(shù)組：（1）求數(shù)組的最大與最小值

13、；（2）求出數(shù)組的大?。唬?）將該數(shù)組轉(zhuǎn)置；（4）將該二維數(shù)組改為一個一維數(shù)組。3. 在前面板上創(chuàng)建一個簇輸入控件，成員為：姓名（字符型），學(xué)號（數(shù)值型），注冊（布爾型）。從該控件中單獨提取簇成員“注冊”，并顯示在前面板上。11實驗五 LabVIEW變量和文件操作實驗時間 實驗臺號 指導(dǎo)教師 同組學(xué)生 實驗五 LabVIEW變量和文件操作一、實驗?zāi)康?. 理解局部變量和全局變量的概念、使用場合及特點；2. 掌握局部變量和全局變量的創(chuàng)建和使用方法； 3. 理解LabVIEW支持的文件類型，熟悉各種文件操作函數(shù)的使用。二、實驗儀器和設(shè)備計算機（安裝有LabVIEW軟件）三、實驗原理局部變量和全局變

14、量是LabVIEW用來傳遞數(shù)據(jù)的工具。如果一個程序太復(fù)雜的話，有時連線會很困難甚至無法連線，這時就需要用到局部變量。如果需要在兩個程序之間交換數(shù)據(jù)時，靠連線的方式是無法實現(xiàn)的，在這種情況下，就需要使用全局變量。 局部變量是只能在同一個VI中使用的變量。它的創(chuàng)建方法有兩種:（1）直接為前面板對象創(chuàng)建；（2）通過函數(shù)選板創(chuàng)建。全局變量是可在不同VI之間進行數(shù)據(jù)傳遞的變量。創(chuàng)建全局變量時，LabVIEW將自動創(chuàng)建一個有前面板但無程序框圖的特殊全局VI。LabVIEW可讀寫的文件格式主要有：文本文件、二進制文件、數(shù)據(jù)記錄文件。LabVIEW中的“文件I/O”子選板有多個文件操作函數(shù)（比如寫入/讀取電子

15、表格文件、寫入/讀取文本文件、寫入/讀取二進制文件、寫入/讀取數(shù)據(jù)記錄文件等），合理選用將可以實現(xiàn)新建、打開、關(guān)閉、讀/寫、刪除、復(fù)制、移動等各種文件操作。四、實驗內(nèi)容與步驟1. 認識和掌握局部變量（1）學(xué)習(xí)局部變量的兩種創(chuàng)建方法（直接為前面板對象創(chuàng)建；通過函數(shù)選板創(chuàng)建），會改變局部變量的讀、寫屬性；（2）參考教材例5.15創(chuàng)建VI，逐步掌握局部變量的正確使用方法。2. 認識和掌握全局變量（1）學(xué)習(xí)全局變量的創(chuàng)建方法，會改變其讀、寫屬性；（2）參考教材例5.16創(chuàng)建VI，逐步掌握全局變量的正確使用方法。3. 認識和理解LabVIEW的文件操作（1）打開函數(shù)選板中的“文件I/O”子選板，認識各種

16、文件操作函數(shù)；（2）參考教材例5.17例5.24創(chuàng)建VI，逐步熟悉各種文件操作函數(shù)（寫入/讀取電子表格文件、寫入/讀取文本文件、寫入/讀取二進制文件、寫入/讀取數(shù)據(jù)記錄文件等）的正確使用方法。五、數(shù)據(jù)處理1. 設(shè)計VI，利用全局變量將一個VI產(chǎn)生的正弦波送另一個VI顯示。 2. 設(shè)計VI，將含有10個隨機數(shù)的一維數(shù)組存儲為電子表格文件。3. 參考教材例5.23、例5.24設(shè)計VI，實現(xiàn)讀/寫數(shù)據(jù)記錄文件功能。15實驗六 LabVIEW圖形顯示實驗時間 實驗臺號 指導(dǎo)教師 同組學(xué)生 實驗六 LabVIEW圖形顯示一、實驗?zāi)康?. 熟悉圖形控件選板，理解各控件的功能；2. 掌握波形圖表和波形圖的使

17、用和設(shè)置；3. 理解XY圖、強度圖/圖表、數(shù)字波形圖的使用；4. 了解三維圖形的使用。二、實驗儀器和設(shè)備計算機（安裝有LabVIEW軟件）三、實驗原理LabVIEW圖形顯示控件主要包括：波形圖表、波形圖、XY圖、強度圖/圖表、數(shù)字波形圖、三維圖形等。波形圖和波形圖表顯示采樣率恒定的數(shù)據(jù)。波形圖通常先將數(shù)據(jù)采集到數(shù)組中，再將數(shù)據(jù)繪制到圖形中（逐塊繪制）；波形圖表將新的數(shù)據(jù)點追加到已顯示的數(shù)據(jù)點上以形成歷史記錄（逐點繪制）XY圖顯示采樣率非均勻的數(shù)據(jù)及多值函數(shù)的數(shù)據(jù)。強度圖/圖表在二維圖上以顏色顯示第三個維度的值，在二維圖上顯示三維數(shù)據(jù)。數(shù)字波形圖以脈沖或成組的數(shù)字線的形式顯示數(shù)據(jù)。三維圖形在前面

18、板ActiveX對象的三維圖上顯示三維數(shù)據(jù)。 四、實驗內(nèi)容與步驟 1. 打開圖形控件選板，熟悉各個圖形控件。2. 認識和掌握波形圖（1）創(chuàng)建一個波形圖，認識其主要組件（標簽、圖例、標尺圖例、圖形工具選板、游標圖例、X滾動條等），會進行波形圖的各種屬性設(shè)置（外觀、顯示格式、曲線、標尺、游標等）（2）參考教材例5.25例5.27創(chuàng)建VI，逐步掌握波形圖的正確使用方法，會導(dǎo)出簡化圖像。3. 認識和掌握波形圖表（1）創(chuàng)建一個波形圖表，認識其主要組件（標簽、圖例、標尺圖例、圖形工具選板、數(shù)字顯示、X滾動條等），會進行波形圖表的各種屬性設(shè)置（外觀、顯示格式、曲線、標尺、刷新模式、多曲線顯示等）（2）參考教

19、材例5.28、例5.29創(chuàng)建VI，逐步掌握波形圖表的正確使用方法。4. 認識和理解XY圖參考教材例5.30創(chuàng)建VI，理解XY圖的正確使用方法。5. 認識和理解強度圖和強度圖表參考教材例5.31、例5.32創(chuàng)建VI，理解強度圖和強度圖表的正確使用方法。6. 認識和理解數(shù)字波形圖參考教材例5.33創(chuàng)建VI，理解數(shù)字波形圖的正確使用方法。7. 認識和了解三維圖形參考教材例5.34例5.36創(chuàng)建VI，了解三維圖形的正確使用方法。五、數(shù)據(jù)處理1. 設(shè)計VI，產(chǎn)生100個隨機數(shù)并使用波形圖表顯示波形，并計算隨機數(shù)的平均值、最大值、最小值，在前面板上顯示計算結(jié)果。2. 設(shè)計VI，在波形圖上顯示一條正弦曲線和一條余弦曲線（要求：兩條曲線線寬和顏色均不同；每條曲線長128點；正弦曲線x0=0，x=1，余弦曲線x0=2，x=2）。21實驗七 LabVIEW數(shù)據(jù)采集與信號處理實驗時間 實驗臺號 指導(dǎo)教師 同組學(xué)生 實驗七 LabVIEW數(shù)據(jù)采集與信號處理一、實驗?zāi)康?. 理解虛擬儀器數(shù)據(jù)采集的基本設(shè)計方法；2. 理解虛擬儀器常見信號產(chǎn)生的基本設(shè)計方法；3. 理解虛擬儀器常見信號分析與處理的基本設(shè)計方法。二、實驗儀器和設(shè)備計算機（安裝有LabVIEW軟件），數(shù)據(jù)采集卡三、實驗原理數(shù)據(jù)采集是虛擬儀器獲取信息的必不可少的基本功能，DAQmx軟件是LabV