LabVIEW工程實踐自編講義第五講

1、第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制5.1 5.1 條件分支結(jié)構(gòu)：條件分支結(jié)構(gòu)：Case Case 循環(huán)循環(huán) CaseCase結(jié)構(gòu)也是結(jié)構(gòu)也是LabVIEWLabVIEW最基本的結(jié)構(gòu)之一。相當(dāng)最基本的結(jié)構(gòu)之一。相當(dāng)于于C C語言的語言的switchswitch語句：語句：switch(switch(表達式表達式) ) case 1: case 1:語句語句1 1； case 2:case 2:語句語句2 2； case n:case n:語句語句n n； default:default:語句語句n+1n+1； 第五講第五講 程序結(jié)構(gòu)程序結(jié)構(gòu)-循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制 Case結(jié)構(gòu)含有兩個或者更

2、多的子程序（Case）,執(zhí)行哪一個取決于與選擇端子或者選擇對象的外部接口相連接的某個整數(shù)、布爾數(shù)、字符串或者標(biāo)識的值。必須選擇一個默認(rèn)的Case以處理超出范圍的數(shù)值，或者直接列出所有可能的輸入數(shù)值。Case結(jié)構(gòu)見下圖，各個子程序占有各自的流程框，在其上沿中央有相應(yīng)的子程序標(biāo)識：Ture、False或、。按鈕用來改變當(dāng)前顯示的子程序（各子程序是重疊放在屏幕同一位置上的）。第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制LabVIEWLabVIEW中中CaseCase循環(huán)位于程序框圖中，函數(shù)循環(huán)位于程序框圖中，函數(shù)編程編程結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)條件結(jié)構(gòu)。如圖所示：條件結(jié)構(gòu)。如圖所示：第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制CaseCase結(jié)構(gòu)的組成結(jié)構(gòu)的

3、組成 最基本的最基本的CaseCase結(jié)構(gòu)由：結(jié)構(gòu)由：CaseCase框架、選擇端口、框圖標(biāo)框架、選擇端口、框圖標(biāo)識符和遞增識符和遞增/ /遞減按鈕構(gòu)成。遞減按鈕構(gòu)成。 選擇端口相當(dāng)于選擇端口相當(dāng)于C C語言的語言的SwitchSwitch語句中的語句中的“表達式表達式”，框圖標(biāo)識符相當(dāng)于框圖標(biāo)識符相當(dāng)于“表達式表達式n”n”。 選擇端口的外部控制條件的數(shù)據(jù)類型有選擇端口的外部控制條件的數(shù)據(jù)類型有3 3種：布爾型、種：布爾型、數(shù)字型和字符串型。數(shù)字型和字符串型。 控制條件的數(shù)據(jù)類型必須與框圖標(biāo)識符中數(shù)據(jù)類型一控制條件的數(shù)據(jù)類型必須與框圖標(biāo)識符中數(shù)據(jù)類型一致。致。 1.1.控制條件為布爾類型，框

4、圖標(biāo)識符取值控制條件為布爾類型，框圖標(biāo)識符取值TrueTrue和和FalseFalse； 2.2.控制條件為數(shù)字類型，框圖標(biāo)識符取值控制條件為數(shù)字類型，框圖標(biāo)識符取值0,1,2,0,1,2,； 3.3.控制條件為字符串類型，框圖標(biāo)識符取值控制條件為字符串類型，框圖標(biāo)識符取值“條件條件n”n”；第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制 條件結(jié)構(gòu)包含有兩個或者更多的子框圖，每一個子框圖包含一條件結(jié)構(gòu)包含有兩個或者更多的子框圖，每一個子框圖包含一段程序代碼，由此對應(yīng)一個程序分支。多個子框圖就像一摞卡片重段程序代碼，由此對應(yīng)一個程序分支。多個子框圖就像一摞卡片重疊在一起，任何時候只有一個是可見的，執(zhí)行哪一個取決于于選擇

5、疊在一起，任何時候只有一個是可見的，執(zhí)行哪一個取決于于選擇端子外部接口相連的某個整數(shù)，布爾數(shù)，字符串或者枚舉指，用戶端子外部接口相連的某個整數(shù)，布爾數(shù)，字符串或者枚舉指，用戶也可以直接輸入所有可能出現(xiàn)的值。也可以直接輸入所有可能出現(xiàn)的值。 1 選擇端口的輸入值選擇端口的輸入值 條件結(jié)構(gòu)選擇端口的輸入值是由與它相連的輸入控件對象決定的，數(shù)據(jù)類型可以是布爾量，整形，字符串型或者枚舉型。條件結(jié)構(gòu)頂部中間是各分支的選擇標(biāo)識，它自動調(diào)整為輸入的數(shù)據(jù)類型，可以在工具模板上使用標(biāo)簽工具直接鍵入單個數(shù)值或某個數(shù)據(jù)范圍。數(shù)值之間用逗號來分開，例如：“.0,2,4.10”表示選擇條件為：0，2，4，5，6，7，8

6、，9，10。對于字符型和枚舉型數(shù)值在條件標(biāo)識上會自動加上雙引號，當(dāng)鍵入的選擇器標(biāo)識值與連接選擇端口的數(shù)值類型不同時，選擇器標(biāo)識變?yōu)榧t色標(biāo)識有錯誤。如圖：第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制 設(shè)置默認(rèn)分支的方法是，選擇一個分支結(jié)構(gòu)，在快捷設(shè)置默認(rèn)分支的方法是，選擇一個分支結(jié)構(gòu)，在快捷菜單中執(zhí)行菜單中執(zhí)行“本分支設(shè)置為默認(rèn)分支本分支設(shè)置為默認(rèn)分支”，它的作用是當(dāng)選，它的作用是當(dāng)選擇端口的值與選擇器標(biāo)識值沒有一個匹配時，就執(zhí)行默認(rèn)擇端口的值與選擇器標(biāo)識值沒有一個匹配時，就執(zhí)行默認(rèn)分支。如圖：分支。如圖：第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制2條件結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)通道條件結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)通道 條件結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)通道就是數(shù)據(jù)的輸入和輸出端口。將結(jié)構(gòu)

7、內(nèi)外的端子相連后，邊框上就會出現(xiàn)一個小矩形框，這就是數(shù)據(jù)通道，用于傳輸數(shù)據(jù)。向條件結(jié)構(gòu)的一個分支提供數(shù)據(jù)時，這個數(shù)據(jù)對于所有的分支都是有效的，也就是其他分支都可以使用這個輸入數(shù)據(jù)。條件結(jié)構(gòu)的輸出通道有些不同，當(dāng)在一個分支中創(chuàng)建輸出通道后，所有分支的同一位置都會出現(xiàn)一個白色小方框，它要求每一個分支都必須為這個通道予以連接，通道變?yōu)閷嵭暮蟪绦虿趴梢赃\行。也可以在通道的快捷菜單中選定“未連線時使用默認(rèn)”為沒有連接的分支定義一個默認(rèn)輸出值，這時輸出通道變?yōu)榛疑?。如圖：第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制例一：該例的目的是檢查一個數(shù)是不是正數(shù)，如果是就計算該數(shù)的例一：該例的目的是檢查一個數(shù)是不是正數(shù)，如果是就計算該數(shù)

8、的平方根值，如果不是則發(fā)出警告。平方根值，如果不是則發(fā)出警告。 1.新建一個VI，在前面板上放置一個數(shù)值輸入控件和一個數(shù)字顯示控件。 2.在程序框圖上放置一個條件結(jié)構(gòu)，調(diào)整邊框為合適大小。 3.在比較運算子模板中選取“大于等于0？”函數(shù)，如果數(shù)字大于或者等于0則返回真，否則返回假。它的輸出連接條件接口的選擇端口。 4.在數(shù)值數(shù)字運算子模板中選取“平方根”函數(shù)，放置在條件結(jié)構(gòu)的“真”子代碼框。 5.選擇一個發(fā)聲函數(shù)，放到條件結(jié)構(gòu)的“假”子代碼框。它位于函數(shù)編程圖形與聲音蜂鳴聲。如圖： 第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制6. 在條件結(jié)構(gòu)的假代碼框的輸出通道上選取創(chuàng)建常量，創(chuàng)建常數(shù)-999，表示當(dāng)數(shù)值輸入為負(fù)數(shù)

9、時輸出-999，同時蜂鳴器發(fā)出警告。7. 完成連線，運行結(jié)果如圖：第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制 例二：例二：該例的目的是首先要判斷液面的高度是否超過零界面，如果超過零界面則執(zhí)行后續(xù)操作（循環(huán)判斷液面是否超位），否則停止執(zhí)行程序。 因為Labview語言的While循環(huán)是先執(zhí)行，然后再判斷條件。而在實際應(yīng)用中，經(jīng)常是要求先進行判斷條件，只有當(dāng)條件滿足時才執(zhí)行，否則不執(zhí)行。可以在While循環(huán)中加入條件結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)此功能：1.新建一個VI，在前面板上放置一個數(shù)值輸入控件，模擬容器“液面高度”同時放置一個“液面報警”指示燈，當(dāng)液面超過零界面時點亮。 2.在程序框圖上放置一個While循環(huán)結(jié)構(gòu)并在它內(nèi)部放置一

10、個條件結(jié)構(gòu)，調(diào)整結(jié)構(gòu)邊框位合適的大小。 3.在比較運算子模板中選取“大于0？”函數(shù)，如果數(shù)字大于0返回真，否則返回假。它的輸出連接條件的選擇端口，并且連接到While循環(huán)結(jié)構(gòu)的循環(huán)條件端子，表示輸入數(shù)字量大于0則繼續(xù)循環(huán)，并且執(zhí)行真分支。 4.在真分支代碼框中，放置“大于？”函數(shù)，將“液面高度”與上限值“5”進行比較，輸出送給“液面報警”指示燈。 5.完成連線，并運行程序。程序及運行結(jié)果如圖： 第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制5.2 5.2 順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu) 在代碼式的傳統(tǒng)編程語言中，默認(rèn)的情況是，程序語句按照排在代碼式的傳統(tǒng)編程語言中，默認(rèn)的情況是，程序語句按照排列順序執(zhí)行，但列

11、順序執(zhí)行，但LabVIEWLabVIEW中不同，它是一種圖形化的數(shù)據(jù)流式編程語中不同，它是一種圖形化的數(shù)據(jù)流式編程語言。在下圖左圖中，假設(shè)有言。在下圖左圖中，假設(shè)有A A、B B、C C、D D個節(jié)點，其數(shù)據(jù)流向如右個節(jié)點，其數(shù)據(jù)流向如右圖所示。按照數(shù)據(jù)流式語言的約定，任何一個節(jié)點只有在所有的輸圖所示。按照數(shù)據(jù)流式語言的約定，任何一個節(jié)點只有在所有的輸入數(shù)據(jù)有效時才會執(zhí)行，所以圖中，當(dāng)且僅當(dāng)入數(shù)據(jù)有效時才會執(zhí)行，所以圖中，當(dāng)且僅當(dāng)A A、B B、C C個節(jié)點執(zhí)行個節(jié)點執(zhí)行完，使得完，使得D D節(jié)點的個輸入數(shù)據(jù)都到達節(jié)點的個輸入數(shù)據(jù)都到達D D節(jié)點后，節(jié)點后，D D節(jié)點才執(zhí)行。但是節(jié)點才執(zhí)行。但

12、是要注意，這里并沒有規(guī)定要注意，這里并沒有規(guī)定A A、B B、C C個節(jié)點的執(zhí)行順序。在個節(jié)點的執(zhí)行順序。在LabVIEWLabVIEW中這種情況下，中這種情況下，A A、B B、C C的執(zhí)行順序是不確定的，如果要對它們規(guī)定的執(zhí)行順序是不確定的，如果要對它們規(guī)定一個確定的順序，那就需要使用本節(jié)介紹的一個確定的順序，那就需要使用本節(jié)介紹的“順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)”。第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制 上圖右邊是順序結(jié)構(gòu)的圖標(biāo)，它看上去像是電影膠片。它可以上圖右邊是順序結(jié)構(gòu)的圖標(biāo)，它看上去像是電影膠片。它可以按一定順序執(zhí)行多個子程序。首先執(zhí)行按一定順序執(zhí)行多個子程序。首先執(zhí)行0幀中的程序，然后執(zhí)行幀中的程序，然后執(zhí)

13、行1幀中的程序，逐個執(zhí)行下去。與幀中的程序，逐個執(zhí)行下去。與Case結(jié)構(gòu)類似，這多幀程序在流結(jié)構(gòu)類似，這多幀程序在流程圖中占有同一個位置。程圖中占有同一個位置。 順序框圖位于函數(shù)編程結(jié)構(gòu)平鋪式順序結(jié)構(gòu)，層疊式順序結(jié)構(gòu)。 順序結(jié)構(gòu)依次執(zhí)行程序，它可以包含多個代碼子框圖，每個子框圖稱為幀。右擊順序結(jié)構(gòu)的框架，將彈出如圖所示的快捷菜單。其中添加順序局部變量是為了在各個幀之間傳遞數(shù)據(jù)。第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制例：順序結(jié)構(gòu)的一個典型應(yīng)用就是計算程序運行的時間，將通過這例：順序結(jié)構(gòu)的一個典型應(yīng)用就是計算程序運行的時間，將通過這個例子來說明順序結(jié)構(gòu)的用法。個例子來說明順序結(jié)構(gòu)的用法。 1.新建一個VI，在前面

14、板上放置一個數(shù)值輸入控件“給定數(shù)據(jù)”和兩個數(shù)值顯示控件“執(zhí)行次數(shù)”，“所需時間”。 2.在程序框圖上放置一個層疊式順序結(jié)構(gòu),右擊結(jié)構(gòu)邊框,在彈出的快捷菜單中執(zhí)行兩次“在后面添加幀”，創(chuàng)建幀1和幀2。 3.選取第0幀，記錄程序運行初始時間。 右擊順序結(jié)構(gòu)框圖的邊框，在彈出的快捷菜單中執(zhí)行“添加順序局部變量”，這時在第0幀的下邊框出現(xiàn)一個黃色小方框，這就是順序局部變量，它可以在同一個順序結(jié)構(gòu)中的各幀之間傳遞數(shù)據(jù)。放置一個時間計數(shù)器到順序結(jié)構(gòu)內(nèi)，它位于函數(shù)編程定時時間計數(shù)器。返回毫秒定時器的值，用與計算占用的時間。用連線工具將它與順序局部變量相連，這時黃色小方框里會出現(xiàn)一個指向順序結(jié)構(gòu)外部的箭頭，數(shù)

15、值可用后續(xù)幀使用，如圖：第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制4. 選取第1幀，實現(xiàn)等于給定值的匹配運算。程序如圖：第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制5. 選取第2幀，同樣放置一個時間計數(shù)器函數(shù)用于返回當(dāng)前時間，將它減去順序局部變量傳遞過來的第一幀初始時間后就可以得到花費的時間，如圖： 第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制運行，結(jié)果如圖：運行，結(jié)果如圖：注意注意：Labview編程的主要特點是數(shù)據(jù)流形式，這便于VI大量的按照并行方式運行，優(yōu)化了程序的計算性能。而順序結(jié)構(gòu)卻趨向于中斷數(shù)據(jù)流編程，禁止程序并行操作，順序結(jié)構(gòu)還掩蓋了部分代碼，所以用戶在編程時應(yīng)盡量不用或少用順序結(jié)構(gòu)。第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制5.3 公式節(jié)點公式節(jié)點 用戶可以在

16、程序框圖的兩個位置找到公式節(jié)點結(jié)構(gòu)，一個位于函數(shù)Express算術(shù)與比較公式；另一個位于函數(shù)編程結(jié)構(gòu)公式節(jié)點。如圖： 第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制第一種公式節(jié)點的使用比較方便，如圖：第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制當(dāng)把第一種公式節(jié)點放置到程序框圖上時，系統(tǒng)便會自動彈出如上圖所示的對話框，它的操作比較簡單，當(dāng)上述對話框右上方的方塊顯示為綠色時，則表明系統(tǒng)識別輸入的函數(shù)，當(dāng)出現(xiàn)非法函數(shù)時，則表明系統(tǒng)不識別。如圖： 第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制它的使用雖然方便，但消耗的系統(tǒng)資源較多，下面我們將重點介紹第二種公式節(jié)點的使用方法。如圖：創(chuàng)建一個公式節(jié)點到程序框圖，在邊框上單擊右鍵選擇添加，然后即可在節(jié)點框中輸入變量名稱，如圖

17、： 第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制假如程序中有一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算，編寫圖形代假如程序中有一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算，編寫圖形代碼是比較麻煩的。如碼是比較麻煩的。如x0,y=mxx0,y=mx3 3+3nx+3nx2 2-x+1; -x+1; x=0,y=-2mxx0,y=mxx0,y=mx3 3+3nx+3nx2 2-x+1;-x+1; x=0,y=-2mx x=0,y=-2mx3 3+x-5+x-5。 應(yīng)用選擇結(jié)構(gòu)應(yīng)用選擇結(jié)構(gòu) ?1： 2；第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制5.6.3 5.6.3 公式節(jié)點的特點公式節(jié)點的特點 1 1. .LabVIEWLabVIEW的公式節(jié)點的使用簡化計算公式的的公式節(jié)點的使用簡化計算

18、公式的圖形化編程，提高了效率。圖形化編程，提高了效率。 2.2.公式節(jié)點框架中出現(xiàn)的所有變量，必須有一公式節(jié)點框架中出現(xiàn)的所有變量，必須有一個對應(yīng)的輸入輸出端口，注意輸入輸出端口是可個對應(yīng)的輸入輸出端口，注意輸入輸出端口是可設(shè)置的。設(shè)置的。 3.3.公式節(jié)點框架內(nèi)每個公式后以分號公式節(jié)點框架內(nèi)每個公式后以分號”;”;”結(jié)結(jié)束。束。第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制應(yīng)用舉例：應(yīng)用舉例： 例一：例一：該例的目的是聯(lián)系使用條件表達式來執(zhí)行不同條件時的數(shù)據(jù)傳輸。下面的代碼表示：如果X為非負(fù)數(shù)，Y等于X的平方根；如果X為負(fù)數(shù)，Y等于-999。if(x=0)then y=sqrt(x)else y=-999end i

19、f對這段代碼可以用公式節(jié)點來計算，需要注意大小寫，如圖所示： 第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制運行結(jié)果如圖：第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制例二：例二：該例的目的是聯(lián)系使用公式節(jié)點來計算兩個輸出x1和x2，并在同一圖表中顯示。 x1t3-10*t+1x2=a*t+b其中：t共取10個點，范圍是從09 1.新建一個VI，在前面板上放置一個波形圖，用于同時顯示輸出的兩個波形。同時放置兩個數(shù)值輸入控件，它們分別表示x2函數(shù)的斜率和截距。 2.在程序框圖上放置一個For循環(huán)，計數(shù)端子設(shè)為10，計算自變量t分別等于0到9。 3.在For循環(huán)中添加一個公式節(jié)點，為它添加三個輸入端口，分別與重復(fù)端口i，斜率a和截距b相連，并添

20、加兩個輸入端口，分別表示輸出x1和x2。再用文本標(biāo)簽工具再公式節(jié)點里添加代碼。 4.在數(shù)組函數(shù)子模板中選取“創(chuàng)建數(shù)組“函數(shù)將x1和x2合并為一個二維數(shù)組，并在波形圖中同時顯示。 5.完成連線，如圖： 第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制運行結(jié)果如圖：第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制5.4 全局變量和局部變量全局變量和局部變量 全局變量和局部變量是LabVIEW用來傳遞數(shù)據(jù)的工具。LabVIEW編程是一種數(shù)據(jù)流編程，它是通過連線來傳遞數(shù)據(jù)的。但是如果一個程序太復(fù)雜的話，有時連線會很困難甚至無法連接，這時就需要用到局部變量。 建立局部變量建立局部變量：建立局部變量的方法有兩種：一種是在程序框圖中直接添加，如圖：第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制另一種方法是右擊控件對象，在彈出的快捷菜單中執(zhí)行“創(chuàng)建/局部變量”如圖：第五章 結(jié)構(gòu)與屬性控制局部變量的應(yīng)用局部變量的應(yīng)用該例的目的在于使用局部變量向它聯(lián)系的前面板上的電流控件寫數(shù)據(jù)，也可以從電流控件讀取數(shù)據(jù)。程序框圖如圖所示：程序