LabVIEW编程及虚拟仪器设计之程序结构

1、LabVIEW编程及虚拟编程及虚拟仪器设计仪器设计 第二讲第二讲：程序结构程序结构 课程计划课程计划 教学方法教学方法 课程特点课程特点 何谓虚拟仪器？何谓虚拟仪器？ 何谓何谓LabVIEW?上节课内容回顾（上节课内容回顾（1）第第5周有综合练习周有综合练习LabVIEW程序的构成程序的构成LabVIEW的编程环境的编程环境 课程计划课程计划 教学方法教学方法 课程特点课程特点 何谓虚拟仪器？何谓虚拟仪器？ 何谓何谓LabVIEW?上节课内容回顾（上节课内容回顾（2） LabVIEW程序的构成程序的构成 前面板前面板 框图（图形化的程序，就在框框图（图形化的程序，就在框图或称框图面板或称后面板

2、上图或称框图面板或称后面板上加以构建）加以构建） 图标图标/连结器连结器 课程计划课程计划 教学方法教学方法 课程特点课程特点 何谓虚拟仪器？何谓虚拟仪器？ 何谓何谓LabVIEW?上节课内容回顾（上节课内容回顾（3）LabVIEW的编程环境的编程环境操作选板：操作选板：工具选板，控件选板，函工具选板，控件选板，函 数选板；数选板；前面板和框图面板工具条；前面板和框图面板工具条；VIVI调试技术：调试技术：连线，执行加亮，单步连线，执行加亮，单步 执行，探针工具，断执行，探针工具，断 点，着色，等等。点，着色，等等。 课程计划课程计划 教学方法教学方法 课程特点课程特点 何谓虚拟仪器？何谓虚拟

3、仪器？ 何谓何谓LabVIEW?上节课内容回顾（上节课内容回顾（4）第第5周有综合练习周有综合练习LabVIEW的编程环境的编程环境LabVIEW程序构成程序构成 举例举例：求两个数的平均值。：求两个数的平均值。本节课内容本节课内容一、循环结构一、循环结构二、条件结构二、条件结构三、顺序结构三、顺序结构四、公式节点四、公式节点五、事件结构五、事件结构 路径路径：函数选板函数选板- 编程编程 - 结构结构 LabVIEW执行的数据流机制，本质上是顺序执执行的数据流机制，本质上是顺序执行的架构，但仅有顺序执行的语法是不全面的，还行的架构，但仅有顺序执行的语法是不全面的，还必须有循环、条件等特殊的控

4、制程序流程的所谓必须有循环、条件等特殊的控制程序流程的所谓“程程序结构序结构”。如此，设计出的应用程序的功能才更完整、。如此，设计出的应用程序的功能才更完整、更合理。更合理。 While循环循环 For循环循环 循环结构内外数据的交换循环结构内外数据的交换 自动索引自动索引 移位寄存器移位寄存器一、循环结构一、循环结构1. While循环（循环（1）路径路径2：函数选板：函数选板- Express - - 执行过程控制执行过程控制 路径路径1：函数选板：函数选板- 编程编程 - - 结构结构 在框图面板上执行操作。在框图面板上执行操作。1. While循环（循环（2）1）Do，即执行循环体内的

5、图形化程序代码，也称执行子框，即执行循环体内的图形化程序代码，也称执行子框 图（需在子框图设置循环条件）；即至少执行图（需在子框图设置循环条件）；即至少执行1次；次；2）循环计数端子加）循环计数端子加1，循环条件判断，决定是否继续循环；，循环条件判断，决定是否继续循环； While循环是循环是先执行、后判断先执行、后判断，即其功能是：，即其功能是： 循环条件端子 循环计数端子：输出已执行循环次数 放置循环体代码 可在建立可在建立While循环后，向其中添加图形化程序代码，也可循环后，向其中添加图形化程序代码，也可在已有程序外建立在已有程序外建立While循环（框住程序代码）。这种结构还可循环（

6、框住程序代码）。这种结构还可以嵌套，即其中还可以有程序结构。以嵌套，即其中还可以有程序结构。1. While循环（循环（3）举例：举例：构建一个可显示随机信号波形的虚构建一个可显示随机信号波形的虚 拟仪器程序即拟仪器程序即VI，其速度应可调。，其速度应可调。2. For循环循环for i=0 to N-1执行循环体执行循环体End 即：执行循环的次数是确定的。即：执行循环的次数是确定的。 注意：注意：有别于有别于While循环，在操作上，循环，在操作上，For循环是先判循环是先判 断、后执行（子框图程序代码），即断、后执行（子框图程序代码），即 路径路径：函数选板：函数选板- 编程编程 - 结

7、构结构 “循环总数”端子：循环执行次数 重复端子：输出已经执行循环的次数 放置循环体代码 3. 循环结构内外之间的数据交换循环结构内外之间的数据交换要点要点：执行循环前，读数一次；循环结束，才输出。：执行循环前，读数一次；循环结束，才输出。 4. 自动索引（自动索引（1） While循环和循环和ForFor循环具有一种所谓自动索引功能。循环具有一种所谓自动索引功能。当把一个数组（有关知识稍后介绍）连接到这两种循环当把一个数组（有关知识稍后介绍）连接到这两种循环结构的边框上时，会在边框上生成所谓可流动数据的隧结构的边框上时，会在边框上生成所谓可流动数据的隧道。生成隧道后，可选择是否打开自动索引功

8、能。如果道。生成隧道后，可选择是否打开自动索引功能。如果隧道的自动索引功能被打开，则数组将在每次循环中顺隧道的自动索引功能被打开，则数组将在每次循环中顺序经隧道送过一个数；该数在原数组中的索引（地址信序经隧道送过一个数；该数在原数组中的索引（地址信息），与当次循环计数端子的值相同。息），与当次循环计数端子的值相同。 对于对于While循环，自动索引被默认关闭；而对循环，自动索引被默认关闭；而对For循环，自动索引被默认打开。循环，自动索引被默认打开。 隧道小方格呈空即隧道小方格呈空即“ ”，自动索引功能被打开；呈，自动索引功能被打开；呈实心，则被关闭。实心，则被关闭。4. 自动索引（自动索引（

9、2） 若若ForFor循环接入多个数组且均自动索引，同时循环循环接入多个数组且均自动索引，同时循环总数端子也接入一正整型常量，其循环次数取最小值。总数端子也接入一正整型常量，其循环次数取最小值。现况下，现况下，For循环的循环次数由数组元素个数确定。循环的循环次数由数组元素个数确定。 而而WhileWhile循环的执行次数，仍然由条件端子决定。循环的执行次数，仍然由条件端子决定。4. 自动索引（自动索引（3） 在关闭了自动索引功能的隧道上弹出快捷菜单，选择在关闭了自动索引功能的隧道上弹出快捷菜单，选择启动启动索引索引，打开自动索引功能。反之，可以关闭其自动索引功能。，打开自动索引功能。反之，可

10、以关闭其自动索引功能。4. 自动索引（自动索引（4）举例举例（1）For循环输入隧道打开自动索引，而输出关闭自动索引循环输入隧道打开自动索引，而输出关闭自动索引（2）For循环输入隧道关闭自动索引，而输出打开自动索引循环输入隧道关闭自动索引，而输出打开自动索引5. 移位寄存器（移位寄存器（1） 功能功能: :把当前循环完成时子框图程序代码执行结果把当前循环完成时子框图程序代码执行结果的某个数据，传递给下一次循环的开始作输入。的某个数据，传递给下一次循环的开始作输入。 (以以FOR循环为例循环为例) 接入数据后，会按相应类型改变颜色。接入数据后，会按相应类型改变颜色。 左右边框弹出快捷菜单可建立

11、一左右边框弹出快捷菜单可建立一对；输入可多个，但输出只一个。对；输入可多个，但输出只一个。 5. 移位寄存器（移位寄存器（2）移位寄存器的移位寄存器的工作流程工作流程（以（以WhileWhile循环为例）循环为例）： 1. 循环开始之前循环开始之前初始化值初始化值2. 第一次循环第一次循环初始化值初始化值第一次循环第一次循环新值新值3. 后面的某次循环后面的某次循环前一次循环前一次循环保留值保留值本次循环本次循环新值新值4. 最后一次循环最后一次循环前一次循环前一次循环保留值保留值本次循环本次循环新值新值本次循环本次循环新值新值5. 移位寄存器（移位寄存器（3）为移位寄存器添加更多的左端子：为

12、移位寄存器添加更多的左端子： 二、条件结构（二、条件结构（1）路径：路径：函数选板函数选板- - 编程编程 - - 结构结构使用要点使用要点：要么在分支选择器标签中列出所有可能的情要么在分支选择器标签中列出所有可能的情 况；要么必须给出一种缺省况；要么必须给出一种缺省( (默认默认) )情况。情况。 端子的值可端子的值可以是布尔型、以是布尔型、字符串型、字符串型、整型或枚举整型或枚举类型类型 创建时有创建时有2 2个，可以有个，可以有多个子框图多个子框图或称分支；或称分支；默认是布尔默认是布尔型；堆叠放型；堆叠放置。置。二、条件结构（二、条件结构（2） 指定分支标签时，可以按列表和范围指定：指

13、定分支标签时，可以按列表和范围指定：列表的各子项之间以英文的逗号分开；范围则列表的各子项之间以英文的逗号分开；范围则用连续的两个英文句点表示。用连续的两个英文句点表示。此示例结构有此示例结构有4 4个个分支分支。 二、条件结构（二、条件结构（3） 条件结构也称分支结构，其快捷菜单（在其边条件结构也称分支结构，其快捷菜单（在其边框上任意处右击鼠标即弹出；不同分支结构的基本框上任意处右击鼠标即弹出；不同分支结构的基本操作相同）中的部分有关选项如下：操作相同）中的部分有关选项如下： 二、条件结构（二、条件结构（4） 条件结构的输入条件结构的输入/ /输出隧道输出隧道： 向条件结构内引入连线，或从其内

14、部向外引出连向条件结构内引入连线，或从其内部向外引出连线时，会在其边框上生成隧道；输入隧道在每一个分线时，会在其边框上生成隧道；输入隧道在每一个分支中都可以使用；输出隧道必须从每一个分支都得到支中都可以使用；输出隧道必须从每一个分支都得到明确的输入值，否则程序无法运行。明确的输入值，否则程序无法运行。 三、顺序结构（三、顺序结构（1） 在在LabVIEWLabVIEW中，利用数据流机制可以实现很多顺序中，利用数据流机制可以实现很多顺序执行的功能。但仅有数据流控制程序的顺序执行还不执行的功能。但仅有数据流控制程序的顺序执行还不够，某些复杂情况，还需要更强的顺序执行的控制结够，某些复杂情况，还需要

15、更强的顺序执行的控制结构。构。“顺序结构顺序结构”就是为满足这类需求而构建的。就是为满足这类需求而构建的。顺序结构的两种类型顺序结构的两种类型：层叠式层叠式顺序结构；顺序结构；平铺式平铺式顺序结构顺序结构 放置帧代码放置帧代码建立顺序结构时建立顺序结构时只有一帧只有一帧 （第（第 0 帧）帧）路径：函数选板路径：函数选板- 编程编程 - 结构结构三、顺序结构（三、顺序结构（2）1.1.层叠式层叠式顺序结构及操作：顺序结构及操作：从其边框弹出快捷菜单从其边框弹出快捷菜单三、顺序结构（三、顺序结构（3） 层叠式层叠式顺序结构伴有一种称为局部变量的功能，用顺序结构伴有一种称为局部变量的功能，用以在不

16、同帧之间实现数据传递。送入（置入）局部变量以在不同帧之间实现数据传递。送入（置入）局部变量的数据，在当前帧之后的各帧中均可作输入数据使用。的数据，在当前帧之后的各帧中均可作输入数据使用。 举例举例（展开示意）：点击边框快捷菜单，生成局部变量。（展开示意）：点击边框快捷菜单，生成局部变量。 为与外部交换数据，顺序结构的边框也会产生隧道。为与外部交换数据，顺序结构的边框也会产生隧道。输入数输入数据据在顺序结构运行前读入，其各帧均可利用；在本顺序结构执行在顺序结构运行前读入，其各帧均可利用；在本顺序结构执行完后，才能且只能从其最后一帧输出数据。完后，才能且只能从其最后一帧输出数据。 三、顺序结构（三

17、、顺序结构（4） 2. 2.平铺式平铺式顺序结构及操作：顺序结构及操作：无局部变量！（无需）无局部变量！（无需）三、顺序结构（三、顺序结构（5） 3.3.层叠式层叠式顺序结构顺序结构与平铺式顺序结构的相互转换与平铺式顺序结构的相互转换 平铺式平铺式 - - 层叠式：在平铺式顺序结构边框上弹出快捷菜单，选层叠式：在平铺式顺序结构边框上弹出快捷菜单，选择择“替换为层叠式顺序替换为层叠式顺序”。 层叠式层叠式 - - 平铺式：在层叠式顺序结构边框上弹出快捷菜单，点平铺式：在层叠式顺序结构边框上弹出快捷菜单，点击击“替换替换”，选择，选择“替换为平铺式顺序替换为平铺式顺序”。四、公式节点（四、公式节点

18、（1） 对拟采用的复杂算法，若完全依赖图形代码进行编程，会对拟采用的复杂算法，若完全依赖图形代码进行编程，会过于繁琐。针对此，过于繁琐。针对此，LabVIEWLabVIEW中专门设立有以文本编辑形式实中专门设立有以文本编辑形式实现程序逻辑的所谓现程序逻辑的所谓“公式节点公式节点”。 路径路径：函数选板函数选板- - 编程编程 - - 结构结构 特点：特点：公式节点代码文本的语法与公式节点代码文本的语法与C C语言十分相似。语言十分相似。 公式节点中，可以直接使用公式节点中，可以直接使用LabVIEWLabVIEW预定义预定义函数和操作符。函数和操作符。 华氏、摄氏温度相华氏、摄氏温度相互转换的

19、公式节点互转换的公式节点程序代码程序代码四、公式节点（四、公式节点（2）通过输入、输出端子与外部交换数据通过输入、输出端子与外部交换数据注意注意：端子：端子名称必须与名称必须与公式节点中公式节点中的变量名称的变量名称相同。相同。各输各输入端子不能入端子不能重名；各输重名；各输出端子也不出端子也不能重名；但能重名；但输入端子与输入端子与输出端子可输出端子可重名。重名。 在左边框上弹出快捷菜单，选择在左边框上弹出快捷菜单，选择“添加输入添加输入”，添加输入端子；，添加输入端子； 在右边框上弹出快捷菜单，选择在右边框上弹出快捷菜单，选择“添加输出添加输出”，添加输出端子。，添加输出端子。四、公式节点（四、公式节点（3）注意：变量名对字母的大小写敏感，故书写要一致。注意：变量名对字母的大小写敏感，故书写要一致。输入端子输入端子输出端子