第一章虛擬儀器簡介

第一章虛擬儀器概論1.1虛擬儀器概述

1.2LabVIEW概述

1.3LabVIEW的初步操作

參考教材：1、LabVIEW7.1測試技術與儀器應用（機械工業(yè)出版社）2、LabVIEW7.1編程與虛擬儀器設計（清華大學出版社）候國屏等編寫。講課方式：課堂講授＋實驗＋專家講座考試方式：平時成績＋實驗成績＋課程設計報告

第一章虛擬儀器概論1.1虛擬儀器概述

1.2LabVIEW概述

1.3LabVIEW的初步操作

1.1虛擬儀器概述

虛擬儀器（virtualinstrumention）是基于計算機的儀器。計算機和儀器的密切結合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。

計算機與儀器結合1、把計算機放入儀器中（智能儀器）2、把儀器裝入到計算機中（虛擬儀器）以通用的計算機硬件及操作系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)各種儀器功能

一、定義二、虛擬儀器體系結構盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件。

可充分發(fā)揮計算機的能力，有強大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強的儀器。用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。用戶可以根據(jù)需要升級軟件和標準的板卡來升級客戶儀器，就像升級計算機一樣三、虛擬儀器的主要特點

利用LabVIEW

構建自動化測量系統(tǒng)四、虛擬儀器的應用工業(yè)自動化

CUG&NI虛擬儀器聯(lián)合試驗室旨在應用最新的虛擬儀器技術加強儀器科學在地球探測與信息技術領域的應用。基于虛擬儀器的智能儀器技術將拓寬測控技術與儀器專業(yè)的應用范圍和加強中國地質大學測控技術與儀器專業(yè)人才培養(yǎng)。掛牌將于12月中旬進行。

我們的目標！一、LabVIEW是什么？

LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering）是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學術界和研究實驗室所接受，視為一個標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。

LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232、和RS-485、USB2.0、PCI、PXI、PCMCIA協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內置了便于應用TCP/IP、ActiveX等軟件標準的庫函數(shù)。這是一個功能強大且靈活的軟件。1.2LabVIEW概述

圖形化的程序語言，又稱為“Ｇ”語言。使用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或流程圖。它盡可能利用了技術人員、科學家、工程師所熟悉的術語、圖標和概念，因此，LabVIEW是一個面向最終用戶的工具。它可以增強你構建自己的科學和工程系統(tǒng)的能力，提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。二、LabVIEW的運行機制

所有的LabVIEW應用程序，即虛擬儀器（VI），它包括前面板（frontpanel）、流程圖（blockdiagram）以及圖標/連結器(icon/connector)三部分。前面板

控制對象(輸入)顯示對象(輸出)圖１－１隨機信號發(fā)生器的前面板上圖所示是一個隨機信號發(fā)生和顯示的簡單VI是它的前面板，上面有一個顯示對象，以曲線的方式顯示了所產(chǎn)生的一系列隨機數(shù)。還有一個控制對象——開關，可以啟動和停止工作。

前面板是圖形用戶界面，也就是VI的虛擬儀器面板，這一界面上有用戶輸入和顯示輸出兩類對象，具體表現(xiàn)有開關、旋鈕、圖形以及其他控制（control）和顯示對象（indicator）。顯然，并非簡單地畫兩個控件就可以運行，在前面板后還有一個與之配套的流程圖。函數(shù)：隨機數(shù)發(fā)生器結構：循環(huán)與前面板控件對應的連線端子與前面板控件對應的連線端子圖１－２隨機信號發(fā)生器的流程圖流程圖提供VI的圖形化源程序。在流程圖中對VI編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能。以看到流程圖中包括了前面板上的開關和隨機數(shù)顯示器的連線端子，還有一個隨機數(shù)發(fā)生器的函數(shù)及程序的循環(huán)結構。隨機數(shù)發(fā)生器通過連線將產(chǎn)生的隨機信號送到顯示控件，為了使它持續(xù)工作下去，設置了一個WhileLoop循環(huán)，由開關控制這一循環(huán)的結束。如果將VI與標準儀器相比較，那么前面板上的東西就是儀器面板上的東西，而流程圖上的東西相當于儀器箱內的東西。在許多情況下，使用VI可以仿真標準儀器，不僅在屏幕上出現(xiàn)一個惟妙惟肖的標準儀器面板，而且其功能也與標準儀器相差無幾。三、LabVIEW的操作模板

包括工具（Tools）模板、控制（Controls）模板和函數(shù)（Functions）模板。

工具模板（ToolsPalette）

該模板提供了各種用于創(chuàng)建、修改和調試VI程序的工具。如果該模板沒有出現(xiàn)，則可以在Windows菜單下選擇ShowToolsPalette命令以顯示該模板。當從模板內選擇了任一種工具后，鼠標箭頭就會變成該工具相應的形狀。當從Windows菜單下選擇了ShowHelpWindow功能后，把工具模板內選定的任一種工具光標放在流程圖程序的子程序（SubVI）或圖標上，就會顯示相應的幫助信息。

圖標名稱功能１O(jiān)perateValue（操作值）用于操作前面板的控制和顯示。使用它向數(shù)字或字符串控制中鍵入值時，工具會變成標簽工具２Position/Size/Select（選擇）用于選擇、移動或改變對象的大小。當它用于改變對象的連框大小時，會變成相應形狀。３EditText（編輯文本）用于輸入標簽文本或者創(chuàng)建自由標簽。當創(chuàng)建自由標簽時它會變成相應形狀。４ConnectWire（連線）用于在流程圖程序上連接對象。如果聯(lián)機幫助的窗口被打開時，把該工具放在任一條連線上，就會顯示相應的數(shù)據(jù)類型。５ObjectShortcutMenu（對象菜單）用鼠標左鍵可以彈出對象的彈出式菜單。控制模板（ControlPalette）

該模板用來給前面板設置各種所需的輸出顯示對象和輸入控制對象。每個圖標代表一類子模板?？梢杂肳indows菜單的ShowControlsPalette功能打開它，也可以在前面板的空白處，點擊鼠標右鍵，以彈出控制模板。Numeric（數(shù)值量）,數(shù)值的控制。包含數(shù)字式、指針式顯示表盤及各種輸入框。

Boolean（布爾量）,邏輯數(shù)值的控制和顯示。包含各種布爾開關、按鈕以及指示燈等。

String&Path（字符串和路徑）。字符串和路徑的控制和顯示。

UserControls（用戶控制）,用戶自定義的控制和顯示。Numeric（數(shù)值量）,數(shù)值的顯示。包含數(shù)字式、指針式顯示表盤及各種輸入框。

開關量燈的顯示,有兩種顯示方式。

Array&Cluster（數(shù)組和簇）。數(shù)組和簇的控制和顯示。List&Table（列表和表格），列表和表格的控制和顯示Graph（圖形顯示），顯示數(shù)據(jù)結果的趨勢圖和曲線圖。功能模板(FunctionsPalette)

功能模板是創(chuàng)建流程圖程序的工具。該模板上的每一個頂層圖標都表示一個子模板。若功能模板不出現(xiàn)，則可以用Windows菜單下的ShowFunctionsPalette功能打開它，也可以在流程圖程序窗口的空白處點擊鼠標右鍵以彈出功能模板。RunButtonContinuousRunButtonAbortExecutionPause/ContinueButtonTextSettingsAlignObjectsDistributeObjectsReorderResizefrontpanelobjectsExecutionHighlightingButton

StepIntoButtonStepOverButtonStepOutButtonAdditionalButtonsontheDiagramToolbar狀態(tài)模板（StatusToolbar)1.3LabVIEW的初步操作

我們通過例子來說明如何創(chuàng)建一個VI

ControlTerminalsBlockDiagramWindowFrontPanelWindowIndicatorTerminalsCreatingaVI１．４．２程序調試技術

1．找出語法錯誤:如果一個VI程序存在語法錯誤，則在面板工具條上的運行按鈕會變成一個折斷的箭頭，表示程序不能被執(zhí)行。這時該按鈕被稱作錯誤列表。點擊它，則LabVIEW彈出錯誤清單窗口，點擊其中任何一個所列出的錯誤，選用Find功能，則出錯的對象或端口就會變成高亮。2．設置執(zhí)行程序高亮:點擊這個按鈕使它變成高亮形式，再點擊運行按鈕，VI程序就以較慢的速度運行，沒有被執(zhí)行的代碼灰色顯示，執(zhí)行后的代碼高亮顯示，并顯示數(shù)據(jù)流線上的數(shù)據(jù)值。這樣，你就可以根據(jù)數(shù)據(jù)的流動狀態(tài)跟蹤程序的執(zhí)行。

１．４．３子VI的建立

子VI（SubVI）相當于普通編程語言中的子程序，也就是被其他的VI調用的VI?？梢詫⑷魏我粋€定義了圖標和聯(lián)接器的VI作為另一個VI的子程序。在流程圖中打開Functions?SelectaVI….

，就可以選擇要調用的子VI。構造一個子VI主要的工作就是定義它的圖標和聯(lián)接器。聯(lián)接器是VI數(shù)據(jù)的輸入輸出接口。如果用面板控制對象或者顯示對象從子VI中輸出或者輸入數(shù)據(jù)，那么這些對象都需要在聯(lián)接器面板中有一個連線端子。您可以通過選擇VI的端子數(shù)并為每個端子指定對應的前面板對象以定義聯(lián)接器。１．５圖表（chart&graph）入門

圖表（chart）是一種周期性更新數(shù)據(jù)的數(shù)字式圖形顯示對象?？梢栽贑ontrols?Graph模板中找到三種圖表：波形圖和強度圖和3D圖形（后者不常用）右圖顯示了快速菜單中Advanced?UpdateMode子菜單中提供的三種圖表顯示類型——Stripchart（條狀圖），Scopechart（示波器圖）和Sweepchart（掃描圖）。默認模式是條狀圖。舉例：該程序中利用一個循環(huán)產(chǎn)生連續(xù)的sin(i)函數(shù)值，并及時地在chart圖表上顯示出來

示波器模式是一個返回式的顯示器，與示波器類似。每接受一個新數(shù)據(jù)時，它就把新數(shù)據(jù)繪制在原有數(shù)據(jù)的右側。當數(shù)據(jù)曲線到達顯示區(qū)的右邊緣時，VI會刪除全部圖形，從左邊緣重新開始繪制曲線。示波器模式顯然要快于條狀圖模式，因為它不會因為滾動產(chǎn)生溢出。掃描模式更接近于示波器模式，但是當數(shù)據(jù)曲線到達顯示區(qū)的右邊時，不會變成空白，而