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1、北京工业大学Beijing University of Technology,LabVIEW由浅入深 入门篇,2,目录,LabVIEW概述什么是LabVIEW?LabVIEW可以做什么？虚拟仪器简介虚拟仪器的概念LabVIEW的编程环镜LabVIEW应用程序的构成LabVIEW的操作选板善用LabVIEW的联机帮助LabVIEW的初步操作编辑前面板编辑程序框图运行和停止VI运行调试VI牛刀小试LabVIEW的数据类型数据类型数据类型对应的控件LabVIEW的数据运算数据运算算术运算符关系运算符逻辑运算符小试身手,3,LabVIEW概述,什么是LabVIEW？,LabVIEW是实验室虚拟仪器集成
2、环境（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）的简称，是美国国家仪器有限公司(National Instruments,简称NI)的创新软件产品，也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境。LabVIEW是一种图形化编程语言，又称G语言。它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。其编写的程序称为虚拟仪器VI(Virtual Instrument),以.vi为后缀。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框图中节点
3、之间的数据流向决定了程序的执行顺序。它用图标表示函数，用连线表示数据流向。,LabVIEW可以做什么？,LabVIEW在测试、测量和自动化等领域具有最大的优势，因为LabVIEW提供了大量的工具与函数用于数据采集、分析、显示和存储。用户可以在数分钟内完成一套完整的从仪器连接、数据采集到分析、显示和存储的自动化测试测量系统。,4,LabVIEW概述,LabVIEW可以做什么？,它被广泛地应用于汽车、通信、航空、半导体、电子设计生产、过程控制和生物医学等各个领域。LabVIEW不仅可以用来快速搭建小型自动化测试测量系统，还可以被用来开发大型的分布式数据采集与控制系统。,5,虚拟仪器简介,虚拟仪器（
4、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。虚拟仪器系统是由计算机、应用软件和仪器硬件三大要素构成的。计算机与仪器硬件又称为VI的通用仪器硬件平台。软件技术是虚拟仪器的核心技术。常用的仪器用开发软件有LabVIEW、LabWindows/CVI、VEE等等，其中以LabVIEW应用最为广泛。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。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
5、器也应当是网络化的。,传统仪器厂商定义功能,虚拟仪器用户定义功能,虚拟仪器方案,虚拟仪器的概念,虚拟仪器与传统仪器的比较,简单的说，虚拟仪器的特点是“以软代硬，软硬结合，无缝集成，高度模块化和高度扩展性”。LabVIEW就是其中的虚拟仪器软件开发环境的佼佼者，用来进行快速开发的集成开发环境（Integrated Development Environment，IDE）。当然，LabVIEW并不是只能依附于相关的硬件才能使用，诸如科学计算、数字信号分析处理、数字图像处理、系统仿真等都是它的拿手好戏。虚拟仪器不只有LabVIEW，就像是操作系统不只有Windows；但LabVIEW是虚拟仪器开发环
6、境的霸主，正如Windows在操作系统中的地位。必须清楚一件事，“LabVIEW不是一种一般意义上的通用编程语言，但它能用来开发各种通用应用程序”。也就是说，在测试测量等领域LabVIEW可以同硬件结合大展身手，但如果只想开发个计算器程序，编一个音乐播放器，或是开发邮件客户端等等，LabVIEW也是可以胜任或解决一般需求的，当然可能在程序运行速度及体积大小等方面同JAVA、C#、C/C+、VB等有差距。不信可以看一下，用LabVIEW开发的Flash播放器，以及超级玛丽的Demo。,图1.3 超级玛丽Demo,图1.2 Flash播放器,8,LabVIEW的编程环镜,LabVIEW应用程序的构
7、成,LabVIEW程序包括前面板(用户界面)和程序框图(编程界面)。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（controls）和显示对象（indicator）。程序框图提供VI的图形化源程序。在程序框图中对VI编程，以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。程序框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。,显示控件,输入控件,前面板,程序框图,9,LabVIEW的编程环镜,LabVIEW的操作选板,LabVIEW包括工具选板（Tools）、控件选板
8、（Controls）和函数选板（Functions）。这些选板集中反映了该软件的功能与特征。工具选板 在前面板和程序框图中都可以使用工具选板，使用其中不同的工具可以操作、编辑或修饰前面板和程序框图中选定的对象，也可以调试程序等。选择主菜单 查看-工具选板 选项来显示工具选板。控件选板 仅在前面板显示，它包含创建前面板时可用的全部对象。控件选板中的基本常用控件可以分为新式、经典和系统三种风格显示。选择主菜单 查看-控件选板 选项或右击前面板空白处就可以显示控件选板。函数选板 只能在编辑程序框图时使用，与控件选板的工作方式大体相同。创建框图程序常用的VI和函数对象都包含在该选板中。选择 查看-函数
9、选板 或右击框图面板空白处就可以显示函数选板。,工具选板,控件选板,函数选板,10,善用LabVIEW的联机帮助,LabVIEW为用户提供了非常全面的帮助信息，有效地利用帮助信息是快速掌握LabVIEW的一条捷径。LabVIEW提供了各种获取帮助信息的方法，包括即时帮助、LabVIEW帮助、解释错误、NI范例查找器、网络资源等。,LabVIEW的编程环镜,即时帮助 选择菜单栏中 帮助-显示即时帮助 选项或按下Ctrl+H，就会弹出即时帮助窗口。当鼠标移到某个对象或函数上时，上下文帮助窗口就会显示相应的帮助信息。LabVIEW帮助 当单击即时帮助窗口中 详细帮助信息 会弹出相应的完整的帮助信息。
10、这是一个Windows标准风格的帮助窗口，包含了LabVIEW全部的帮助信息。你也可以选择主菜单 帮助-搜索LabVIEW帮助 选项打开它。,11,善用LabVIEW的联机帮助,解释错误 当LabVIEW程序中发生错误时，将错误代码填写到 解释错误 的错误簇的代码中，便可得到可能原因，对解决程序异常有一定的帮助。选择菜单栏中 帮助-解释错误 选项可以打开解释错误窗口。范例查找器 LabVIEW提供了大量的范例，这些范例几乎包含了LabVIEW所有功能的应用实例，并提供了大量的综合应用实例。在菜单栏中选择 帮助-查找范例 选项可以打开范例查找器。,LabVIEW的编程环镜,12,编辑前面板,La
11、bVIEW中的前面板是图形化的人机界面，利用控件选项板提供的各种控件可以所见即所得地编辑丰富多彩的人机界面。前面板的控件对象主要分为输入控件和显示控件两大类型。输入控件 可以输入相应的数据，例如数字、布尔量、字符串和文件路径等。输入控件在程序框图中只有输出端子，相当于普通编程语言中的输入参数。显示控件 用来显示数据。显示控件有数字、温度计、LED指示灯、文本、波形图等。显示控件在程序框图中只有输入端子，相当于普通编程语言中的输出参数。,LabVIEW的初步操作,前面板中的一些控件既可以作为输入控件也可以做作为显示控件。右击控件，选择 转换为显示控件 或 转换为输入控件 可以进行输入控件与显示控
12、件之间的切换。前面板中的每个控件都有自己的属性，如控件的颜色、最大最小值、显示精度和方式等。许多属性都可以根据不同的需要进行编辑。右击前面板任何一个控件选择 属性 选项就可以弹出该控件的属性配置窗口。,13,编辑程序框图,程序框图是图形化源代码的集合，这种图形化的编程语言也称为G语言。程序框图中的控件对象实际上是前面板相应控件的接线端。,LabVIEW的初步操作,输出端子,前面板控件,输入端子,程序框图中对应的接线端,LabVIEW中的程序框图节点是指带有输入和输出接线端的对象，类似文本编程语言中的语句、运算符、函数和子程序。LabVIEW中的节点主要包括函数、结构、Express VI、子V
13、I等。,对象连线 用鼠标左键单击输出端子和输入端子，可以进行对象连线。,对象连线,14,运行和停止VI运行,运行VI 点击前面板或程序框图工具栏中的运行按钮，则运行程序一次。停止VI 运行 当程序运行时，运行按钮会变成正在运行状态，并且 中止执行按钮变为可用状态，此时单击中止执行按钮，便可强行停止程序的运行。,LabVIEW的初步操作,运行,连续运行,暂停,中止执行,正在运行,高亮执行,调试VI,当一个VI中存在语法错误时，程序是不能运行的，这时工具栏上的运行按钮会变为列出错误按钮，如果单击列出错误按钮则会出现错误列表对话框。当一个VI中存在逻辑错误时，可以点击高亮执行按钮使它变成高亮模式，再
14、点击运行按钮，VI程序就以较慢的速度运行，没有被执行的代码灰色显示，执行后的代码高亮显示，并显示数据流线上的数据值。这样，你就可以根据数据的流动状态跟踪程序的执行。,程序开始运行,程序语法错误,列出错误,单步执行,15,牛刀小试,建立一个使用旋钮来控制仪表和温度计的VI。打开LabView8.6，点击菜单 文件-新建VI在前面板上右击选择控件选板-新式-数值后，分别选取转盘、仪表、温度计并将它们分别添加到前面板中。在程序框图中将转盘的输出端子接入仪表的输入端子。在程序框图的空白处右击，选取函数选板-编程-数值-乘 放入程序框图，再选取函数选板-编程-数值-数值常量 放入程序框图并将数值常量中的
15、值从0改为10。然后将转盘的输出端子接入乘的x输入端子，将数值常量的输出端子接入乘的y输入端子，再将乘的x*y输出端子接入温度计的输入端子。在程序框国的左上角空白处右击，选取函数选板-编程-结构-While循环后，按住鼠标左键移动鼠标，将程序框图中刚编写的程序全部框选进去后松开鼠标，便将这些程序添加到While循环中，然后在While循环的循环条件上右击鼠标，选择创建常量，这样就完成程序的编写。点击运行按钮，运行程序，然后转动转盘，看看仪表和温度计有什么变化？,LabVIEW的初步操作,16,数据类型,LabVIEW中的数据类型主要为数值型，布尔型，字符串型等几大类型。,LabVIEW的数据类
16、型,17,数据类型对应的控件,数值型控件 的外观可以五花八门，但是程序框图中的操作却是以其代表的数据类型为准。布尔型控件 代表一个布尔值，只能是True或False。它既可以代表按钮输入，也可以当作LED指示灯显示。字符串型控件 可以输入或显示文字，主要用来做文字处理。时间标识控件 是LabVIEW中特有的数据类型，用于输入与输出时间和日期。,LabVIEW的数据类型,数值型控件,布尔型控件,字符串型控件,时间标识控件,18,数据运算,LabVIEW中提供了丰富的数据运算功能，除了基本的数据运算符外，还有许多功能强大的函数节点，并且还支持通过一些简单的文本脚本进行数据运算。LabVIEW图形化
17、编程中，运算是按照从左到右沿数据流的方向顺序执行。,LabVIEW的数据运算,算术运算符,基本算术运算符包含在函数选板的数值子选板中，该子选板中有类型转换节点、数据操作节点、复数节点、缩放节点、定点节点、数学和科学常数节点等。,数值选板,文本编程语言,图形化编程语言,19,关系运算符,关系运算符也叫比较运算符，包含在函数选板的比较子选板中。,LabVIEW的数据运算,比较选板,逻辑运算符,逻辑运算符又称为布尔运算符，包含在程序框图中函数选板的布尔子选板中，LabVIEW中逻辑运算符的图标与数字电路中逻辑运算符的图标相似。,比较运算,布尔选板,逻辑运算,同时产生1024点的随机数（01之间）和一
18、个周期的正弦波,循环结构,循环结构是任何程序设计语言都必不可少的，尤其是For循环、While循环等。以下将通过实例学习LabVIEW的循环结构以及移位寄存器的用法。,For循环,图2.3 求数组最大最小值框图程序,我们用-初始化max和用+初始化min都是为了从第一个数组元素开始就能够正确的完成最大值、最小值的查找。这儿有一个关键的实现-移位寄存器，也就是循环框上的 它的工作原理是：第i次循环的输出（右侧）即是第i+1次循环的输入（左侧）。,左上角N是循环体内程序执行的循环次数，内部的i是当前循环次数（第一次从0开始计数）。LabVIEW的For循环执行过程中是无法中断跳出的，这一点必须明白
19、。,While循环,While循环特征也很明显，除了内部的当前循环次数i同For循环相同外，由于通常用于无法预知循环次数的循环，所以内部的 是用来连接跳出循环的条件：输入为真时结束循环。如果你在 上点右键，可以选择输入为真时继续循环（即输入为假时结束循环），图标变为。,先来实现一个简单的While循环：求0+1+2+n的值，最终需要显示n的值和求和的值。,图2.6 While循环实例,使用While循环有几个问题需要注意：1.计数i从0开始，While循环至少会运行一次。而For循环如果循环次数N设为 0（或空数组自索引），则一次也不会循环。2.合理循环终止方式。如果是通过内部条件触发（如循环
20、3000次后自动停止等），则要注意算法不要有问题；如果是通过点击按钮退出，那要注意按钮的机械动作（后面会讲）和循环条件类型。While循环里面还有While循环很容易导致死循环，而且几乎所有的问题3.While循环里面尽量不要出现While循环的嵌套。都有不适用嵌套的解决方法。4.While循环内要根据情况设置延时。许多While循环是需要一直运行来进行事件处理，如果不加延时会全速循环，耗费大量系统资源。而许多情况下，几十甚至几百个毫秒的延时不会对程序的功能和人机交互带来任何问题。许多东西需要在实践中总结和改进，并且经验也不是适用于一切场合的。,使用While循环绘制图表，我们用到While循环、随机数发生函数、波形图表（chart）、延时函数,图2.7 While循环波形仿真,通过调整延时的毫秒倍数，你能很轻松的控制循环的速度。但注意的是，这种定时方式不是一种精确的方法，不能用于非常精密的需求中。,25,1.给定任意x,求如下表达式的值,小试身手,2.写一个温度监测器，如右图所示，当温度超过报警上限，而且开启报警时，报警灯点亮。温度值可以由随即数发生器产生。,3.解一元二次方程,4.设计一个示波器前面板,
