第五章-虚拟仪器导论—虚拟仪器设计基础

1、第五章第五章 虚虚拟仪拟仪器器设设计计基基础础信息与控制学院自动化系 薄迎春虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构局部变量与全局变量局部变量与全局变量字符串、数组和簇字符串、数组和簇文件操作文件操作图形显示图形显示虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构 LABVIEW提供了大量的程序设计结构，这些程序设提供了大量的程序设计结构，这些程序设计结构以图形化的形式体现。计结构以图形化的形式体现。图图5-1 LABVIEW的程序设计结构的程序设计结构函数面函数面板中选板中选择择 结构结构 虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构1、循环结构、循环结构(1) for循环循环循环次数端口循环次数端口重复端口重复端口图图5-2

2、 for循环结构循环结构图图5-3 添加了移位寄存器的添加了移位寄存器的for循环结构循环结构移位寄存器功能：将移位寄存器功能：将i循环过程中循环过程中存储于缓冲区。存储于缓冲区。虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构for循环设计实例循环设计实例求 ，N为输入的正整数。图图5-4 for循环结构举例循环结构举例1Nii添加数值输入框及数值输出框；在程序框图面板添加for循环模块；在for循环模块中添加移位寄存器；子程序框图子程序框图隧道隧道隧道隧道虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构按照图5-4添加其余函数模块并连线。图图5-5 程序运行结果程序运行结果虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构(2) whil

3、e循环循环图图5-6 while循环结构循环结构重复重复端口端口条件条件端口端口Stop if trueContinue if true虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构while循环设计实例循环设计实例求 ，n为输入的正整数。图图5-5 while循环结构举例循环结构举例!n添加数值输入框及数值输出框；在程序框图面板添加while循环模块；在while循环模块中添加移位寄存器；按照图5-5添加其余函数模块并连线。条件条件存储乘积存储乘积虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构2、条件结构、条件结构条件结构相当于c语言的switch，case语句；每个分支都必须有自己的输出通道。(a) 布尔分支布尔分支

4、图图5-6 条件结构模块条件结构模块(b) 整型分支整型分支(c) 字符型分支字符型分支虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构条件结构设计实例条件结构设计实例1：求一个数的平方根，当该数：求一个数的平方根，当该数0时，输时，输出开方结果，当该数小于出开方结果，当该数小于0时，输出错误代码时，输出错误代码-999。(a) 条件为真时条件为真时(b) 条件为假时条件为假时图图5-7 条件结构设计实例条件结构设计实例1程序框图面板程序框图面板数据类型数据类型必须一致必须一致虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构条件结构设计实例条件结构设计实例2：当温度高于上限时报警：当温度高于上限时报警图图5-8 条件结构设计

5、实例条件结构设计实例2前面板前面板图图5-9 条件结构设计实例条件结构设计实例2程序框图面板程序框图面板(a) 条件为假时条件为假时(b) 条件为真时条件为真时虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构条件结构设计实例条件结构设计实例2运行结果运行结果图图5-10 条件结构设计实例条件结构设计实例2运行结果运行结果虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构3、顺序结构、顺序结构(a) 平铺式平铺式图图5-11 顺序结构类型顺序结构类型(b) 层叠式层叠式强制程序按照一定的顺序执行。虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构3、顺序结构、顺序结构(a) 平铺式平铺式图图5-11 顺序结构类型顺序结构类型(b) 层叠式层叠式强

6、制程序按照一定的顺序执行。虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构顺序结构设计实例：计算生成等于某个给定的随机数所用顺序结构设计实例：计算生成等于某个给定的随机数所用的时间。的时间。图图5-12 顺序结构实例顺序结构实例程序框图面板设计程序框图面板设计(a) 第第0帧帧(b) 第第1帧帧(c) 第第2帧帧虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构顺序结构设计实例：计算生成等于某个给定的随机数所用顺序结构设计实例：计算生成等于某个给定的随机数所用的时间。的时间。图图5-12 顺序结构实例程序执行结果顺序结构实例程序执行结果虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构4、事件结构、事件结构事件：也称消息，是对某种行为发生的响应

7、。事件来源图图5-13 事件来源事件来源虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构图图5-14 事件结构事件结构事件数据节点事件超时事件选择器虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构图图5-17 添加事件处理分支添加事件处理分支图图5-16 可通过事件选择器的下拉可通过事件选择器的下拉菜单选择对那个事件进行编程菜单选择对那个事件进行编程虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构事件结构设计实例：处理鼠标按下事件。事件结构设计实例：处理鼠标按下事件。图图5-18 鼠标按下处理程序鼠标按下处理程序所用控件：所用控件：对话框与用户界面对话框与用户界面双双按钮对话框；按钮对话框；字符串常量。字符串常量。虚拟仪器程序结构虚拟仪器程

8、序结构图图5-19 鼠标按下处理程序运行结果鼠标按下处理程序运行结果虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构5、公式节点、公式节点处理公式，尤其是含有复杂函数的方程。(1)在结构中选择公式节点在结构中选择公式节点添加到程序框图面板添加到程序框图面板(2)为公式节点添加输入和为公式节点添加输入和输出端口输出端口(3)在公式节点中安在公式节点中安c语言格式添加公式语言格式添加公式图图5-20 公式节点创建步骤公式节点创建步骤虚拟仪器程序结构虚拟仪器程序结构公式节点实例公式节点实例求y=sinx+cos5x的结果图图5-21 在公式节点中安在公式节点中安c语言格式添加公式语言格式添加公式图图5-22 程序运

9、行结果程序运行结果字符串、数组和簇字符串、数组和簇1、字符串、字符串 字符串是ASCII字符序列，LABVIEW中字符串主要功能如下：创建简单的文本信息；将数值数据以字符的形式传送到仪器；将数值数据存储到磁盘；用对话框指示或提示用户。图图5-23 字符串的字符串的4种显示方式种显示方式字符串、数组和簇字符串、数组和簇图图5-24 字符串函数字符串函数字符串函数功能：字符串函数功能：查找、提取、替换字符串中的字符或子字符串；转换字符串文本大、小写；在字符串中查找和提取匹配模式；从字符串中提取一行；将字符串中的文本移位或反序；连接两个或多个字符串；在字符串中查找和提取匹配模式；删除字符串中的字符；

10、字符串、数组和簇字符串、数组和簇图图5-25 运行结果运行结果 字符串实例：字符串实例： 在前面板中输入如图5-24所示字符串和数值，将字符串和数值组合为一个字符串。图图5-26 程序框图面板程序框图面板 字符串、数组和簇字符串、数组和簇2、数组：相同数据类型的集合。、数组：相同数据类型的集合。图图5-27 添加数组添加数组 (1)创建数组：在前面板添加数组框架控件；将一个数据对象或元素拖拽到数组框架控件；单击框架下拉箭头添加更多元素；定义数组维度。字符串、数组和簇字符串、数组和簇图图5-28 数组函数选板数组函数选板 (2)数组函数：从数组中提取单个元素；在数组中插入、删除或替换数组元素；分

11、解数组。字符串、数组和簇字符串、数组和簇图图5-29 数组函数选板数组函数选板 (3)数组应用实例1：求一个一维数组和一个二维数组长度。图图5-30 程序框图面板程序框图面板 字符串、数组和簇字符串、数组和簇图图5-31 数组函数选板数组函数选板 (3)数组应用实例2：从一个一个二维数组取出一部分元素。图图5-32 程序框图面板程序框图面板 字符串、数组和簇字符串、数组和簇(1)创建簇图图5-33 创建簇创建簇 3、簇：类似于结构体、簇：类似于结构体在前面板添加簇框架控件；将数据对象或元素拖拽到簇框架控件。字符串、数组和簇字符串、数组和簇(2)簇函数图图5-34 创建簇创建簇 从簇中提取单个数

12、据元素；向簇中添加单个元素；将簇拆分成单个数据元素。局部变量与全局变量局部变量与全局变量变量：LABVIEW用来传递数据的工具，主要用来程序之间或复杂程序内部的数据传递。只能在一个VI中使用；必须依附于一个前面板对象；局部变量：可在多个VI中传递信息；不必依附于特定的对象；全局变量：局部变量与全局变量局部变量与全局变量1、局部变量、局部变量(1)创建局部变量方法1：在控件对象上点右键，在弹出菜单中选择【创建】【局部变量】，局部变量与控件直接关联。方法2：在函数选板选择【结构】【局部变量】，这种方式需要为局部变量指定连接的前面板对象。图图5-35 局部变量应用实例局部变量应用实例 局部变量与全局

13、变量局部变量与全局变量2、全局变量、全局变量(1)创建全局变量在程序框图面板的函数选板中选择【结构】【全局变量】，程序框图面板出现全局变量图标。图图5-36 全局变量创建全局变量创建全局变量图标全局变量图标双击该图标即双击该图标即可显示全局变可显示全局变量面板量面板全局变量面板全局变量面板局部变量与全局变量局部变量与全局变量(2)在全局变量中加入控件后，保存全局变量，并关闭全局变量前面板文件。(3)单击全局变量图标，在弹出快捷菜单中可选择全局变量。图图5-35 全局变量选择全局变量选择 全局变量应用举例：创建两个全局变量应用举例：创建两个VI，一个产生温度，另一个显示温度。，一个产生温度，另一

14、个显示温度。图图5-37 全局变量应用实例全局变量应用实例(a) VI2前面板前面板(b) VI1程序面板程序面板(b) VI2程序面板程序面板全局变量全局变量局部变量与全局变量局部变量与全局变量全局变量连接 在程序框图面板选择【选择VI】，打开相应的全局变量VI，然后通过快捷菜单的选择项选择连接的全局变量。图图5-38 全局变量连接全局变量连接文件操作文件操作文件操作方式新建文件打开文件读/写文件关闭文件文件格式二进制文件：存取速度快，空间占用小文本文件：利于外部访问数据记录文件：利于存储复杂数据文件操作文件操作1、文件操作函数、文件操作函数读/写电子表格；读/写文本文件；读/写二进制文件；

15、创建文件目录；列出目录内容；移动文件；复制文件；删除文件；修改文件特性；操作文件路径；图图5-37 文件操作函数面板文件操作函数面板文件操作文件操作(1)电子表格输入电子表格输入使用VI将用正弦函数产生的100个正弦数据和循环序号写入excel表格。图图5-39 写入写入excel表格表格文件操作文件操作(2)电子表格输出电子表格输出图图5-40 读出读出excel表格数据表格数据文件操作文件操作(3)文本文件输入文本文件输入将字符串“ write text to file”写入“d:text_file.txt”。图图5-41 写入文本文件写入文本文件文件操作文件操作(4)文本文件读出文本文件

16、读出图图5-42 读出文本文件读出文本文件文件操作文件操作(5)二进制文件写入二进制文件写入将正弦波信号写入二进制文件“d:binary_file.dat”。图图5-43 写入二进制文件写入二进制文件文件操作文件操作(6)二进制文件读出二进制文件读出图图5-44 写入二进制文件写入二进制文件图形显示图形显示图图5-45 图形显示控件图形显示控件图形显示图形显示图图5-46 用波形图显示随机产生的用波形图显示随机产生的50个数个数1、波形图、波形图显示均匀采集的一条或多条曲线。(1)用波形图显示用波形图显示50个随机产生的数据。个随机产生的数据。图形显示图形显示图图5-47 波形图显示电压波形图

17、显示电压(2)用波形图显示一个正弦波电压测量结果，从用波形图显示一个正弦波电压测量结果，从0时刻开时刻开始，每隔始，每隔2ms采样一次，共采样采样一次，共采样50个点。个点。图形显示图形显示图图5-48 波形图显示两组不同长度的数据波形图显示两组不同长度的数据(3)显示两组不同长度的数据。显示两组不同长度的数据。图形显示图形显示图图5-46 用波形图表显示实时温度用波形图表显示实时温度2、波形图表、波形图表显示以恒定速率采集的一条或多条曲线，波形可连续移动。(1)用波形图表显示现场实时温度。用波形图表显示现场实时温度。图形显示图形显示图图5-49 用波形图表显示实时温度用波形图表显示实时温度2、波形图表、