虚拟仪器第一章至第九章

1、广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院本章学习要求本章学习要求：1.掌握掌握虚拟仪器虚拟仪器的基本概念的基本概念2.掌握掌握LabVIEW软件软件的功能的功能3.了解了解LabVIEW的的编程思想编程思想第一章绪论第一章绪论广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院1.1 虚拟仪器的概念虚拟仪器的概念 第一章绪论第一章绪论 虚拟仪器是指以虚拟仪器是指以计算机计算机（PC）和操作系统的高速）和操作系统的高速运算和控制能力为基础，运算和控制能力为基础，结合高精度高速的结合高精度高速的I/O接口硬接口硬件仪器件仪器（PC DAQ卡、卡、GPIB仪器、串并口仪器、仪器、串并口仪器、PXI/VXI仪器、

2、图像采集卡）等，并利用（仪器、图像采集卡）等，并利用（LabVIEW）软件对测控数据进行软件对测控数据进行用户自定义的用户自定义的采集、显示、存储、采集、显示、存储、运算分析和输出控制，以实现各种传统仪器功能的一运算分析和输出控制，以实现各种传统仪器功能的一种种计算机测控仪器系统计算机测控仪器系统。这里的。这里的“虚拟虚拟”有两层含义：有两层含义： 虚拟的仪器面板；虚拟的仪器面板； 由由软件实现各类仪器的测控功能（尽可能的使用软件实现各类仪器的测控功能（尽可能的使用通用硬件通用硬件）。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院1.1 虚拟仪器的概念虚拟仪器的概念 虚拟仪器的基本结构和类型虚拟仪器

3、的基本结构和类型GPIBSerialDAQProcessorUnit Under TestVXIImage AcquisitionMotionControlPXIApplicationSoftwareHardware & Driver Software LabWindows/CVI LabVIEW广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院1.1 虚拟仪器的概念虚拟仪器的概念 待测模拟信号待测模拟信号信号处理信号处理DSP/FPGA前置预处理前置预处理数据显示数据显示信号输入信号输入硬件电子系统硬件电子系统A/D转换转换数字信号处理数字信号处理数据显示数据显示数字信号产生数字信号产生信号输出信号输

4、出信号控制信号控制待测模拟信号待测模拟信号输出模拟信号输出模拟信号D/A转换转换计算机数字计算机数字信号控制信号控制数字信号产生数字信号产生输出模拟信号输出模拟信号传统（数字）仪器传统（数字）仪器虚拟仪器虚拟仪器DAQ卡卡 利用利用计算机强大、高效的数字信号处理和控制能力计算机强大、高效的数字信号处理和控制能力，配，配合高速高精度的合高速高精度的DAQ设备，实现与传统专用仪器相同乃至设备，实现与传统专用仪器相同乃至更强的功能，组成虚拟仪器更强的功能，组成虚拟仪器前置预处理前置预处理A/DD/A+PCLabVIEW广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院1.1 虚拟仪器的概念虚拟仪器的概念 虚拟

5、仪器虚拟仪器传统仪器传统仪器开放、灵活，可与计算机技术保持同步发展封闭、固定用户定义仪器功能厂商定义仪器功能关键是软件关键是软件关键是硬件关键是硬件价格低、可复用与可重配置性强价格昂贵技术更新周期短(12年)技术更新周期长(510年)软件使得开发与维护费用降至最低开发与维护开销高网络化虚拟仪器网络化虚拟仪器适合异地或远程控制、数据采集、故障监测、报警等功能单一、互联有限的独立设备广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院平台特性GPIB（IEEE 488标准）标准）PC-DAQ（典型：（典型：PCI总线）总线）PXI(由由PCI总线扩展而来总线扩展而来)总线宽度88，16，32(expandab

6、le to 64)同PCI总线总线频率33MHz、66MHz同PCI总线数据传速率1MB/s(3-wire)8MB/s(HS488)典型：132MB/s最高：1064MB/s同PCI总线特点可连接最多14台仪器；传输距离小可直接插入计算机可直接插入计算机的的PCI插槽插槽，使用灵使用灵活方便活方便；插槽数有限；可靠性较差。完全兼容PCI总线；通常需要专用的PXI机箱，可扩展到255个机箱和上千个模块；可靠性较强。产品种类10,0001,0001,000价格低廉昂贵适中较为昂贵适用场合低频、低速、通道少、对电磁干扰要求不严高频、大容量、EMI屏蔽要求高1.1 虚拟仪器的概念虚拟仪器的概念 典型的

7、虚拟仪器标准体系结构典型的虚拟仪器标准体系结构广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院1.1 虚拟仪器的概念虚拟仪器的概念 C O M P U T E R G P I B I n t e r f a c e G P I B C a b l e G P I B I n s t r u m e n t s GPIBGPIB控制方案控制方案广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院1.1 虚拟仪器的概念虚拟仪器的概念 NI-PXIe 8103EmbeddedControllerNI-PXIe 1062Q8槽机箱槽机箱PXI系统由三个基本部系统由三个基本部分组成分组成机箱、系机箱、系统控制器和外围模块。

8、统控制器和外围模块。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院1.1 虚拟仪器的概念虚拟仪器的概念 典型的典型的DAQ虚拟仪器由四部分构成：虚拟仪器由四部分构成：PCIUSBPCMAIC/（笔记本电脑）（笔记本电脑）广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院1.1 虚拟仪器的概念虚拟仪器的概念 PC-USB DAQ控制方案控制方案广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院第一章绪论第一章绪论1.2 虚拟仪器的软件简介虚拟仪器的软件简介1I/O 接口仪器驱动程序接口仪器驱动程序-NI DAQmx 完成特定外部完成特定外部DAQ硬件设备的设置、扩硬件设备的设置、扩展、驱动与通信等功能。展、驱动与通信等功

9、能。2应用程序应用程序-LabVIEW系列软件系列软件 （包含两方面功能的程序）包含两方面功能的程序） : 实现实现虚拟面板功能虚拟面板功能的软件程序的软件程序 ； 定义测试功能的定义测试功能的流程图软件程序流程图软件程序。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院1.2 LabVIEW简介简介 什么是什么是LabVIEW ? LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench, 实验室虚拟仪器工程平台实验室虚拟仪器工程平台 ) 是美国是美国 NI 公司推出的一种基于公司推出的一种基于 G 语言语言 ( Graphics La

10、nguage, 图形化编程语言图形化编程语言 ) 的虚拟仪器软件开发工具。的虚拟仪器软件开发工具。 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院1.2 LabVIEW简介简介 LabVIEW LabVIEW 软件的特点软件的特点 采用采用数据流数据流编程模式，是能够同时运行多个程序的编程模式，是能够同时运行多个程序的多任务系统。多任务系统。 提供了丰富的用于数据采集、信号分析、图形表达提供了丰富的用于数据采集、信号分析、图形表达/数据存储、控制运算等的数据存储、控制运算等的函数库函数库。 提供如设置断点、单步运行提供如设置断点、单步运行, 高亮执行等调试工具高亮执行等调试工具, 使程序的调试和开发

11、更为便捷。使程序的调试和开发更为便捷。 内置了内置了 PCI、DAQ、GPIB、PXI、VXI、RS-232 和和 RS 485 在内的各种仪器通信总线标准的所有功能函在内的各种仪器通信总线标准的所有功能函数数, 支持数据采集卡和支持数据采集卡和GPIB、串口设备、串口设备、VXI仪器、仪器、PLC、工业现场总线以及用户特殊的硬件板卡。、工业现场总线以及用户特殊的硬件板卡。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院1.2 LabVIEW简介简介 具有强大的具有强大的外部接口能力外部接口能力，可以实现，可以实现 LabVIEW 与外部的应用软件与外部的应用软件(如如Word,Excel等等)、C语

12、言语言、Windows API 、MATLAB等编等编程语言之间的通信。程语言之间的通信。 强大的强大的 Internet 功能功能, 内置了便于应用内置了便于应用TCP/IP、DDE、Active X 等软件标准的库函数。支持常等软件标准的库函数。支持常用网络协议用网络协议, 方便网络、远程测控仪器的开发。方便网络、远程测控仪器的开发。 支持多操作系统平台可直接移植到其它平台上支持多操作系统平台可直接移植到其它平台上广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院1.3 LabVIEW与虚拟仪器的应用与虚拟仪器的应用 第一章绪论第一章绪论一、信号分析一、信号分析二、远程在线监测二、远程在线监测三、工

13、业测控三、工业测控四、系统仿真四、系统仿真广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院1.3 LabVIEW与虚拟仪器的应用与虚拟仪器的应用 波音公司使用波音公司使用NI PXI硬件平台和硬件平台和LabVIEW软件定位飞机起降时的噪声软件定位飞机起降时的噪声 使用使用NI 的的PXI 控制器、机箱、控制器、机箱、动态信号分析仪和动态信号分析仪和LabVIEW 软软件来设计一个可升级的分布式测件来设计一个可升级的分布式测试系统，该系统拥有严格的定时试系统，该系统拥有严格的定时和同步功能，用于在飞机低空飞和同步功能，用于在飞机低空飞行测试时进行相控阵数据采集。行测试时进行相控阵数据采集。 把采集系统

14、分布地放置在多把采集系统分布地放置在多个机箱中，严格同步所有的通道，个机箱中，严格同步所有的通道，而且可以允许无限数量的通道数而且可以允许无限数量的通道数扩展。需要的电缆数量是原来的扩展。需要的电缆数量是原来的1/5，使麦克风系统的成本降低为，使麦克风系统的成本降低为原来的原来的1/30600多个多个基地麦克风按照自定义的螺旋状方式安装在一个基地麦克风按照自定义的螺旋状方式安装在一个250 英尺宽、英尺宽、300 英英尺长的跑道区域的末端，多个尺长的跑道区域的末端，多个PXI系统中的采集通道分别连接到麦克风上。系统中的采集通道分别连接到麦克风上。在在777-300ER 飞机飞过头顶时，获取它发

15、出的噪音，飞机飞过头顶时，获取它发出的噪音，使用使用LabVIEW软件立软件立即恢复并处理数据，然后得到一幅该飞机的声学成像图即恢复并处理数据，然后得到一幅该飞机的声学成像图。一个。一个数据处理计算数据处理计算机集群通过千兆网连接到主计算机上机集群通过千兆网连接到主计算机上，用于对这些数据和图像进行实时分析。，用于对这些数据和图像进行实时分析。超过600 个麦克风的数据被采集并分析广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院1.3 LabVIEW与虚拟仪器的应用与虚拟仪器的应用 使用使用LabVIEW和和NI硬件精确安全地测量胎儿心率硬件精确安全地测量胎儿心率(FHR) 采用采用LabVIEW来实

16、现调制信号生成，经来实现调制信号生成，经NI USB 9474数字输出模块在计数字输出模块在计数器端生成数器端生成725Hz的信号驱动的信号驱动LED照射孕妇，使用照射孕妇，使用24位的位的NI USB-9239 DAQ采集经母亲和胎儿的血液脉动调制后的信号，然后采集经母亲和胎儿的血液脉动调制后的信号，然后采用采用LabVIEW来实现同来实现同步检测算法、降采样、高通滤波、自适应噪声消除步检测算法、降采样、高通滤波、自适应噪声消除(ANC)等算法等算法后从混合信后从混合信号中提取胎儿的光电血管容积图（号中提取胎儿的光电血管容积图（PPG）信号，从而分析胎儿心率。）信号，从而分析胎儿心率。 此方

17、法既可避免传统的超声波检测法对胎儿的伤害，又可避免胎儿心电此方法既可避免传统的超声波检测法对胎儿的伤害，又可避免胎儿心电图图(FECG)法的复杂步骤。法的复杂步骤。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院克罗地亚克罗地亚VESKI 公司推出基于公司推出基于LabVIEW 的水电设备在线监测系统的水电设备在线监测系统1.3 LabVIEW与虚拟仪器的应用与虚拟仪器的应用 水电设备的现代化监控水电设备的现代化监控系统通常要求采集振动、温系统通常要求采集振动、温度、压力、流量等一系列数度、压力、流量等一系列数据，并同步维护一个据，并同步维护一个储存相储存相关信息的数据库关信息的数据库。VESKI基基

18、于于NI LabVIEW 开发开发的开发开发的CoDiS 系统可以监控发电机系统可以监控发电机的一系列参数，如：相对轴的一系列参数，如：相对轴振、绝对转子振动、定子和振、绝对转子振动、定子和基座的动态特性、空气间隙基座的动态特性、空气间隙状态、转子极磁通、电气参状态、转子极磁通、电气参数数(电压，电流电压，电流)、有功功率、有功功率/ 无功功率、以及大型旋转电无功功率、以及大型旋转电机的水力学参数机的水力学参数(效率效率)，被，被客户称为客户称为“水电站的健康顾水电站的健康顾问问”。整个系统通过其网口可以与中央处理器的整个系统通过其网口可以与中央处理器的数据库通信数据库通信；而；而LabVIE

19、W 声音与振动工声音与振动工具包具包提供了很多现成的分析工具，可以直提供了很多现成的分析工具，可以直接计算出总谐波失真接计算出总谐波失真(THD)等分析结果。等分析结果。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院1.3 LabVIEW与虚拟仪器的应用与虚拟仪器的应用 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院1.3 LabVIEW与虚拟仪器的应用与虚拟仪器的应用 基于基于LabVIEW的轮缸压力测试仿真系统的轮缸压力测试仿真系统受高速开关阀电磁铁的响应能力及阀芯运动时间的影响，实际的阀芯响应不受高速开关阀电磁铁的响应能力及阀芯运动时间的影响，实际的阀芯响应不能完全跟随脉宽信号的变化，脉冲调制周期和

20、占空比对其影响很大。因此需能完全跟随脉宽信号的变化，脉冲调制周期和占空比对其影响很大。因此需要搭建如图所示的测试仿真平台，得到在不同的载波频率下得到不同的增减要搭建如图所示的测试仿真平台，得到在不同的载波频率下得到不同的增减压力曲线。综合考虑控制的快速性和有效的占空比调节范围选择合适的载波压力曲线。综合考虑控制的快速性和有效的占空比调节范围选择合适的载波频率。频率。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院第一章绪论第一章绪论1.4 课程学习的网络资源课程学习的网络资源-非常精彩的海量非常精彩的海量中文中文资料和资料和视频，而且视频，而且免费免费?!太令人兴奋了！太令人兴奋了！请到百度中输入请到

21、百度中输入“NI中中国国”。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院本章学习要求本章学习要求：1.掌握掌握LabVIEW软件的软件的程序设计与调试程序设计与调试技术技术2.掌握掌握子子VI的创建及调用的创建及调用第二章第二章LabVIEW程序设计入门程序设计入门广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.1 VI的创建的创建第二章第二章LabVIEW程序设计入门程序设计入门 使用使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪开发平台编制的程序称为虚拟仪器（器（Virtual Instruments）程序，简称为）程序，简称为VI。 它包括它包括前面板前面板（Front Panel）、）、程序框

22、图程序框图（Block Diagram）以及）以及图标图标/连接线连接线(Icon/Connector)三部分。三部分。 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.1 VI的创建的创建 2.1.1前面板前面板: 用于用于模拟真实仪表的操作面板模拟真实仪表的操作面板，即图形化用户，即图形化用户界面，在界面，在VI中中用于设置输入数值和观察输出量用于设置输入数值和观察输出量。 前面板构成：前面板构成：控制控制（Control）、）、显示显示（Indicator）和和修饰修饰（Decoration）构成。）构成。控制（输入）：用户设置和修改控制（输入）：用户设置和修改VI输入量的接口；输入量的接口

23、；显示：显示显示：显示VI输出数据或图形；输出数据或图形；修饰：对前面板进行美化、装饰。修饰：对前面板进行美化、装饰。控制和显示统称为控制和显示统称为控件控件。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.1 VI的创建的创建 前面板的控件模板前面板的控件模板:每个图标代表一类子模板。每个图标代表一类子模板。 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.1 VI的创建的创建 区分控制和显示的办法区分控制和显示的办法: :程序框图中箭头的指向程序框图中箭头的指向广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.1 VI的创建的创建 2.1.2程序框图程序框图: 与传统仪器中的电子线路、硬件模块和信与传统

24、仪器中的电子线路、硬件模块和信号处理（号处理（DSP）模块的功能类似，在）模块的功能类似，在VI中用于中用于实现数据采集、信号分析与处理、输出控制实现数据采集、信号分析与处理、输出控制等等功能。功能。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.1 VI的创建的创建 函数模板：函数模板：是创建流是创建流程图程序程图程序的工具。的工具。该模板上该模板上的每一个的每一个顶层图标顶层图标都表示一都表示一个子模板。个子模板。 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.1 VI的创建的创建 2.1.3创建创建VI的一般步骤的一般步骤 1.选择创建一个新的选择创建一个新的VI； 2.创建创建VI前面板；前

25、面板； 3.创建框图程序；创建框图程序； 4.保存保存VI。 例：每隔例：每隔500ms产生一个随机数，用波形图表产生一个随机数，用波形图表显示该随机数的大小，且当随机数大于显示该随机数的大小，且当随机数大于0.5时，报警时，报警指示灯亮。指示灯亮。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.1 VI的创建的创建 1、选择创建一个新的、选择创建一个新的VI广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.1 VI的创建的创建 2、创建、创建VI的前面板的前面板广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.1 VI的创建的创建 3、创建、创建VI的程序框图的程序框图广西大学电气工程学院广西大学电气工程学

26、院2.1 VI的创建的创建 4、运行结果、运行结果广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.2 VI的运行与调试的运行与调试第二章第二章LabVIEW程序设计入门程序设计入门 2.2.1 2.2.1 运行运行VIVI1.1.运行运行VIVI 2. 2.连续运行连续运行VIVI 3. 3.停止运行停止运行VIVI 4. 4.暂停暂停VIVI运行运行广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.2 VI的运行与调试的运行与调试2.2.2 2.2.2 调试调试VIVI 1. 1.单步执行单步执行VIVI (1) (1)单步（入）执行单步（入）执行 (2)(2)单步（跳）执行单步（跳）执行 (3)(3

27、)单步（出）单步（出）广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.2 VI的运行与调试的运行与调试2.2.设置断点设置断点 将工具模板中鼠标切换到断点工具状态，将工具模板中鼠标切换到断点工具状态，单击框图程序中需设置断点的地方即可。单击框图程序中需设置断点的地方即可。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.2 VI的运行与调试的运行与调试3.3.设置探针设置探针 将工具模板总鼠标切换到探针工具状态，单击框将工具模板总鼠标切换到探针工具状态，单击框图程序中需查看的数据连线，会弹出一个对话框，若图程序中需查看的数据连线，会弹出一个对话框，若有数据流过，即显示该数据值。有数据流过，即显示该数据值

28、。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.2 VI的运行与调试的运行与调试4.4.显示数据流动动画显示数据流动动画 单击工具条中单击工具条中 运行运行VIVI，再框图程序上实时显示程序执行过程。，再框图程序上实时显示程序执行过程。通常和单步结合使用。通常和单步结合使用。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.2 VI的运行与调试的运行与调试 课堂练习：课堂练习： 创建一个创建一个VI程序模程序模拟温度测量，用温度计显示温度，拟温度测量，用温度计显示温度，其其摄氏温度值用随机数生成摄氏温度值用随机数生成VI乘乘上上100来模拟来模拟。本程序可以分别。本程序可以分别显示摄氏温度和华氏温度：

29、华氏显示摄氏温度和华氏温度：华氏温度摄氏温度温度摄氏温度*1.8+32。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.3创建和调用子创建和调用子VI第二章第二章LabVIEW程序设计入门程序设计入门 子子VI（SubVI）相当于普通编程语言中的子程序，）相当于普通编程语言中的子程序，也就是被其他的也就是被其他的 VI调用的调用的VI。在程序框图中打开。在程序框图中打开 函函数数 选择选择VI. ，就可以选择要调用的子，就可以选择要调用的子 VI 。构造一。构造一个子个子VI主要的工作就是主要的工作就是定义它的图标和联接器定义它的图标和联接器。1.1.创建创建VIVI图标图标 每个每个VI在前面板

30、和流在前面板和流程图窗口的右上角都显示程图窗口的右上角都显示了一个默认的图标。启动了一个默认的图标。启动图标编辑器的方法是，用图标编辑器的方法是，用鼠标右键单击面板窗口的鼠标右键单击面板窗口的右上角的默认图标，在弹右上角的默认图标，在弹出菜单中选择出菜单中选择 “编辑图编辑图标标”。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.2.创建连线板创建连线板2.3 创建和调用子创建和调用子VI 创建连线板的方法是创建连线板的方法是：用鼠标右键单击面板窗口：用鼠标右键单击面板窗口中的图标窗口，在快捷菜单中选择中的图标窗口，在快捷菜单中选择 “显示连接板显示连接板”。 连接线图标会取代面板窗口右上角的图标

31、。连接线图标会取代面板窗口右上角的图标。LabVIEW 自动选择的端子连接模式是控制对象的端自动选择的端子连接模式是控制对象的端子位于联接器窗口的左边，显示对象的端子位于联接子位于联接器窗口的左边，显示对象的端子位于联接器窗口右边。器窗口右边。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.3 创建和调用子创建和调用子VI例：产生一个随机数并显示，当数值大于报警限时，例：产生一个随机数并显示，当数值大于报警限时，报警灯亮。将该报警灯亮。将该VI生成一个子生成一个子VI并保持。并保持。第一步第一步. .创建创建VIVI的前面板和程序框图的前面板和程序框图广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.3

32、 创建和调用子创建和调用子VI第二步第二步. .创建子创建子VIVI的图标的图标 右键点击前面板或程序右键点击前面板或程序框图窗口右上角的图标，选框图窗口右上角的图标，选择择“编辑图标编辑图标”。 一般来说，很难把图标一般来说，很难把图标弄得美观弄得美观.广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.3 创建和调用子创建和调用子VI第三步第三步. .创建连线板创建连线板 右键点击前面板窗口右上角右键点击前面板窗口右上角的图标，选择的图标，选择“显示连线显示连线板板”“模式模式”。因。因本例只有本例只有1个控制和个控制和2个显示个显示，所以选择如，所以选择如图所示的模式，每个方块为一图所示的模式，

33、每个方块为一个连线端口个连线端口第四步第四步. .连线板定义连线板定义 用连线工具用连线工具 单击连线板左单击连线板左边的输入窗口，该端口将变成黑边的输入窗口，该端口将变成黑色。然后再用连线工具单击前面色。然后再用连线工具单击前面板上的板上的“报警限报警限”控件，则该端控件，则该端口变成与口变成与“报警限报警限”控件的数据控件的数据类型相同的颜色（棕色）。类型相同的颜色（棕色）。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2.3 创建和调用子创建和调用子VI 如法炮制，如法炮制， 用连线工具用连线工具 单击连线板右边的输出窗口，单击连线板右边的输出窗口，然后再用连线工具单击前面板然后再用连线工具单

34、击前面板上的上的“随机数值随机数值”和和“报警灯报警灯”控件，则这控件，则这2个端口变成与个端口变成与“随随机数值机数值”和和“报警灯报警灯”控件数控件数据类型相同的颜色（棕色、绿据类型相同的颜色（棕色、绿色）。色）。第五步第五步. .保存保存VIVI 定义完连线板的连接端口，就完成了子定义完连线板的连接端口，就完成了子VI的创的创建，保存该子建，保存该子VI后，就可以在其它后，就可以在其它VI中调用它。中调用它。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3. 3. 调用子调用子VIVI2.3 创建和调用子创建和调用子VI调用子调用子VI的步骤：的步骤： 1.在在”函数函数“模板中选择模板中选择

35、”选选择择“选择选择VI”，到子，到子VI的保存路的保存路径中进行选择；径中进行选择； 2.将子将子VI的图标放入主的图标放入主VI框图框图程序中；程序中； 3.连线。连线。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院本章学习要求本章学习要求：1.掌握掌握LabVIEW中的中的数据类型数据类型及操作及操作2.学习常用学习常用数组、簇函数的数组、簇函数的使用使用3. 掌握掌握For、While循环、循环、Case结构和顺序结结构和顺序结 构构的操作的操作4.掌握各类掌握各类波形图表控件波形图表控件的特性及操作的特性及操作5.掌握各类掌握各类文件的读写操作文件的读写操作第三章第三章 数据类型与程序结构

36、数据类型与程序结构广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院第三章第三章 数据类型与程序结构数据类型与程序结构3.1 LabVIEW中的数据类型及操作中的数据类型及操作认识数据类型的概念，编程时需要明确函数和认识数据类型的概念，编程时需要明确函数和子子VI每一个数据节点的每一个数据节点的数据匹配数据匹配；学习要点学习要点广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.1 LabVIEW中的数据类型与操作中的数据类型与操作 LabVIEW的数据按类型有的数据按类型有数值型数值型、布尔布尔（逻辑）型逻辑）型、字符串型字符串型、文件路径文件路径等几等几类，在结构上有类，在结构上有标量标量、一维数组一维数组

37、、多维多维数组数组和和簇簇等。编程时需要注意等。编程时需要注意数据连线数据连线匹配匹配。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.1 LabVIEW中的数据类型与操作中的数据类型与操作 3.1.1 数值型对象数值型对象 数据类型隐含在前面板的控制（输入信号）数据类型隐含在前面板的控制（输入信号）和指示（输出信号中）；和指示（输出信号中）； 使用使用右键快捷菜单右键快捷菜单来改变来改变数值型数值型控制与指示控制与指示对象的属性：数值大小、数据类型、数据范对象的属性：数值大小、数据类型、数据范围和精度等；围和精度等； 数值型数值型常量常量只能在只能在程序框图窗口程序框图窗口中创建中创建。广西大学

38、电气工程学院广西大学电气工程学院3.1.1 数值型对象及操作数值型对象及操作 数值型对象的操作：数值型对象的操作： 在函数模板的在函数模板的Numeric子模板子模板下，提供了大下，提供了大量的函数供调用，常用的初等数学运算功能量的函数供调用，常用的初等数学运算功能都可以用这些函数实现；都可以用这些函数实现； 在在数学数学模板下面有大量的高等数学运算模板下面有大量的高等数学运算VI； 还可以使用另外还可以使用另外2个个Express VI：公式公式VI、时域信号处理函数时域信号处理函数VI。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.1 LabVIEW中的数据类型与操作中的数据类型与操作 3.

39、1.2 布尔型对象及操作布尔型对象及操作 布尔型对象的值为布尔型对象的值为真（真（True）或或假（假（False)，其最，其最常应用于条件判断中；常应用于条件判断中； 布尔量在测试虚拟仪器程序设计中承担着重要的布尔量在测试虚拟仪器程序设计中承担着重要的控制与指示功能：如开始或结束一个过程；判断控制与指示功能：如开始或结束一个过程；判断某个物理量是否处于合理范围等，并可在程序中某个物理量是否处于合理范围等，并可在程序中起到提示和预警等作用。起到提示和预警等作用。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.1.1 数值型对象及操作数值型对象及操作 布尔控制的机械动作布尔控制的机械动作 布尔型控制

40、的一个重要属性是它的布尔型控制的一个重要属性是它的机械动作属性机械动作属性（mechanical action)，它可以模拟实际开关触点的开，它可以模拟实际开关触点的开/闭特性；闭特性； 在布尔型控制上用在布尔型控制上用右键弹出快捷菜单右键弹出快捷菜单，选中其中的机，选中其中的机械动作（械动作（Mechanical Action项）项），以设置该布尔型控，以设置该布尔型控制的机械动作属性；制的机械动作属性； 布尔型控制共有布尔型控制共有6种不同的机械动作属性种不同的机械动作属性。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.1.1 布尔型对象及操作布尔型对象及操作 课堂练习课堂练习 : :修改修

41、改布尔开关的机械布尔开关的机械动作动作( (演示演示) ).广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.1 LabVIEW中的数据类型与操作中的数据类型与操作 3.1.3 字符型对象和文件路径控件字符型对象和文件路径控件创建字符串控制器和指示器：创建字符串控制器和指示器：广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.1.3字符型对象和文件路径控件字符型对象和文件路径控件字符串控件的菜单选项字符串控件的菜单选项 1、显示模式：、显示模式：在字符串对象上单在字符串对象上单击鼠标右键弹出字击鼠标右键弹出字符串菜单选项符串菜单选项广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院2滚动条滚动条 ( Scrollb

42、ar )“键入时刷新键入时刷新”选项选项 在程序运行过程中，字符串显示器的内容将会随在程序运行过程中，字符串显示器的内容将会随着字符的输入而改变，无需用户按动键盘上的回车按着字符的输入而改变，无需用户按动键盘上的回车按钮或工具栏的确认按钮进行输入确认。钮或工具栏的确认按钮进行输入确认。3.1.3字符型对象和文件路径控件字符型对象和文件路径控件广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.1.3字符型对象和文件路径控件字符型对象和文件路径控件创建文件路径控件创建文件路径控件广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院常用字符常用字符串函数串函数1. String Length (字符串长度字符串长度)

43、函数：函数：2. Concatenate String (连接字符串连接字符串) 函数函数 3. String Subset( 从字符串提取子串从字符串提取子串)函数函数4.Match Pattern (查找匹配字串查找匹配字串)函数函数 5.Format Into String (格式化字符串格式化字符串)函数函数 6. 数据、文件路径与字符串转换的函数数据、文件路径与字符串转换的函数3.1.3字符型对象和文件路径控件字符型对象和文件路径控件广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院字符串函数应用举例字符串函数应用举例例、例、 Match Pattern（查找匹配字符串）（查找匹配字符串） 函

44、数的使用。函数的使用。3.1.3字符型对象和文件路径控件字符型对象和文件路径控件广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.1.3字符型对象和文件路径控件字符型对象和文件路径控件课堂练习：课堂练习： 使用字符串函数等设计一个使用字符串函数等设计一个VI, 在前在前面板输入密码，密码输入时显示面板输入密码，密码输入时显示*，检测输入检测输入密码与设定密码（密码与设定密码（可设置可设置为为“password”）是否匹配，如果不）是否匹配，如果不匹配则提示匹配则提示“密码错误密码错误”，若密码，若密码匹配则在一个字符显示框中显示系匹配则在一个字符显示框中显示系统当前的日期和时间。统当前的日期和时间。

45、广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.2 数组数组 1.2 3.2 8.0 6.0 4.801234index5个元素数组数组是数组是相同类型相同类型数据元素的有序集合数据元素的有序集合创建数组的方法创建数组的方法 ：u前面板前面板数组数组& &矩阵矩阵& &簇簇子模板创建各种数组控件；子模板创建各种数组控件；u程序框图窗口的程序框图窗口的数组数组子模板创建数组子模板创建数组常量常量；u利用利用循环结构的自动索引功能循环结构的自动索引功能创建数组创建数组第三章第三章 数据类型与程序结构数据类型与程序结构广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.2 数组数组 3.2.1创建数组创建数组

46、1 1、在、在前面板创建数组控件前面板创建数组控件: :创建一个数组有两件创建一个数组有两件事要做，首先要建一个数组的事要做，首先要建一个数组的“壳壳”（shellshell），然），然后在这个壳中置入数组元素（数或字符串等）。后在这个壳中置入数组元素（数或字符串等）。n1）放置数组框（数组壳）放置数组框（数组壳 ）广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.1 数组数组 n2）定义数组类型（把一个数值）定义数组类型（把一个数值对象，例如对象，例如数值型、字符型数值型、字符型或或布布尔型尔型拖曳到数组壳中）拖曳到数组壳中）广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.2 数组数组 数组元素的显示

47、（用数组元素的显示（用鼠标拖曳鼠标拖曳拉大数组外壳）拉大数组外壳）多维数组创建方法多维数组创建方法广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.2 数组数组 2 2、在、在程序框图程序框图创建创建数组常量数组常量 常数数组空壳常数数组空壳 布尔常数数组布尔常数数组 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.2数组数组 3.2.2 利用循环的自动索引功能创建数组利用循环的自动索引功能创建数组什么是循什么是循环的自动环的自动索引？索引？ For Loop 和和 While Loop 结构都可以结构都可以在它们的边界自动在它们的边界自动索引数组或积聚数组索引数组或积聚数组，这一汇，这一汇集数据的能力

48、称为集数据的能力称为自动索引自动索引。例例 ：利用：利用For Loop创创建一维数组建一维数组广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.2 数组数组 例：利用例：利用For Loop创创建二维数组建二维数组广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.2 数组数组 例：利用自动索引计算数组例：利用自动索引计算数组元素的元素的平方和平方和当把数组传送到一个当把数组传送到一个自动索引有效的自动索引有效的For 循环中循环中，LabVIEW将将自动自动把循环次数把循环次数设置设置为数组长度为数组长度，这样就，这样就可以不再需要把循环可以不再需要把循环次数连接到次数连接到For 循环循环的计数端子的

49、计数端子N上上广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.2 数组数组 注意注意:u对于对于For Loop结构的每一个数组，其缺省为自动索引结构的每一个数组，其缺省为自动索引使能使能，u相反接入相反接入While Loop结构的每一个数组，其缺省值为结构的每一个数组，其缺省值为关闭关闭 自动索引。自动索引。u决定决定ForFor循环次数的是数组的长度而不是循环次数的是数组的长度而不是N N, ,这是因为数组的这是因为数组的长度比长度比 N N小。小。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.2 数组数组 3.2.3利用数组函数进行数组操作利用数组函数进行数组操作 数组（数组（Array)函

50、数选函数选项板项板广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.2 数组数组 1 1、创建数组：、创建数组：Build ArrayBuild Array函数函数( (用于根据标量用于根据标量值或者其他的数组创建一个数组值或者其他的数组创建一个数组) )。例：例：将将3个字符串常数放入一个一维字符串数组中个字符串常数放入一个一维字符串数组中 例：例：将三组一维数值数组组成一个二维数组将三组一维数值数组组成一个二维数组 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.2 数组数组 若在函数弹出菜单选若在函数弹出菜单选择择“连接输入连接输入”项项, ,则则函数会将两个数组按函数会将两个数组按输入顺序合并成

51、一个输入顺序合并成一个一维数组输出一维数组输出输出二维数组输出二维数组输出一维数组输出一维数组 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.1 数组数组 2.Array Size (数组大小数组大小)函数函数3.Initialize Array (初始化数组，初始化数组，所有元素相同所有元素相同)广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.2 数组数组 4Array Subset( 数组子集数组子集 )函数函数例：例：Array Subset 函数的使用函数的使用广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.2 数组数组 5. Index Array (索引数组索引数组) 函数：函数：用于访问数

52、组中指定位置的元素用于访问数组中指定位置的元素广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.2 数组数组 例：使用索引数组例：使用索引数组从数组中提取一行或一列从数组中提取一行或一列 Index Array函数既可从数组中抽函数既可从数组中抽取一个标量元素。也可用于从一取一个标量元素。也可用于从一个二维数组中个二维数组中抽取一行抽取一行或或一列一列来来产生一个原数组的子数组。产生一个原数组的子数组。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院课堂练习课堂练习3.2 数组数组 找出如图所示二维数找出如图所示二维数组中的最大、最小值组中的最大、最小值及位置，以及数值及位置，以及数值“8”在数组中的行、列

53、位在数组中的行、列位置。置。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.2 数组数组 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.2 数组数组 3.2.4函数的多态性（函数的多态性（Polymorphism）概念）概念多态性是指函数可以多态性是指函数可以接受不同类型、不同维数或接受不同类型、不同维数或不同表示法不同表示法的输入数据的能力。大多数的输入数据的能力。大多数G语言函语言函数都是多态化的。数都是多态化的。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.3 簇簇（Clusters）什么是什么是簇？簇？u簇是簇是由不同类型的数据元素由不同类型的数据元素组成的一种数据类型，类似于组成的一种数据类

54、型，类似于C语语言中的言中的Structure结构体类型数据。结构体类型数据。u簇具有固定的大小。可以簇具有固定的大小。可以包含不同的数据类型包含不同的数据类型。u簇通常用于将出现在框图上的有关数据元素分组管理。因为簇通常用于将出现在框图上的有关数据元素分组管理。因为簇簇在框图中仅用惟一的连线在框图中仅用惟一的连线u在框图上，只有当簇在框图上，只有当簇具有相同类型、相同元素数量具有相同类型、相同元素数量和和相同元素相同元素顺序时顺序时，才可以将簇的端子连接才可以将簇的端子连接u多态性应用于簇时，需要簇具有相同元素数量和相同元素顺序多态性应用于簇时，需要簇具有相同元素数量和相同元素顺序第三章第三

55、章 数据类型与程序结构数据类型与程序结构广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.3 簇簇 3.3.1簇的创建簇的创建u在前面板上放置簇框架在前面板上放置簇框架(cluster shell)创建簇控件和指示器。创建簇控件和指示器。u将数字、布尔型、字符串、图表、图形、数组等将数字、布尔型、字符串、图表、图形、数组等任意组合任意组合放放进来创建。进来创建。u簇可以包含控制或指示器，但两者不能同时存在。一个簇成簇可以包含控制或指示器，但两者不能同时存在。一个簇成为控制簇或指示器簇取决于放进簇中的为控制簇或指示器簇取决于放进簇中的第一个元素第一个元素。如果放进。如果放进簇框架中的第一个元素是控制，

56、后来给簇添加的任何对象都将簇框架中的第一个元素是控制，后来给簇添加的任何对象都将变成控制对象。变成控制对象。 广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.3 簇簇 (a) 混合簇控制件混合簇控制件 (b) 混合簇指示器混合簇指示器 (c)数值型簇控制件数值型簇控制件 a. 混合簇控制端点混合簇控制端点 b.混合簇指示端点混合簇指示端点 c. 数值型控制簇数值型控制簇广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.3 簇簇 3.3.2 簇函数簇函数注意注意：如果要访问簇中单个元素，：如果要访问簇中单个元素，必须记住簇顺序必须记住簇顺序，因为簇中的单个元素是因为簇中的单个元素是按顺序而不是按名字按顺序

57、而不是按名字访问的。访问的。例：例：Bundle函数的使用。函数的使用。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院例：例：将一个簇中的各个元素值分别取出将一个簇中的各个元素值分别取出3.3 簇簇 例：例：广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.3 簇簇 3.3.3数组和簇的互换数组和簇的互换广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院第三章第三章 数据类型与程序结构数据类型与程序结构3.4 波形数据波形数据（Waveform） 波形数据实际上是一种波形数据实际上是一种特殊数据记录类型文件特殊数据记录类型文件，在每个记录中可以包含一个或多个波形的数据。一个在每个记录中可以包含一个或多个波形的数据。

58、一个波形数据包括采样开始时间波形数据包括采样开始时间t0, 采样间隔采样间隔 dt 和采样数和采样数据据 y( 单精度数组单精度数组)三部分信息。三部分信息。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.4 波形数据波形数据例：将声卡的通道例：将声卡的通道2采样波形存储在采样波形存储在D盘根目录盘根目录下，命名为下，命名为“声音记录文件声音记录文件”广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.4 波形数据波形数据例：将上例保存在例：将上例保存在D盘根目录下的盘根目录下的“声音记录声音记录文件文件”读出并显示读出并显示广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院第三章第三章 数据类型与程序结构数据类型

59、与程序结构3.5 局部变量与全局变量局部变量与全局变量 局部变量和全局变量局部变量和全局变量可以在程序的不同位置之间进行可以在程序的不同位置之间进行数据传递而不必进行连线数据传递而不必进行连线； 局部变量适用于在同一个局部变量适用于在同一个VI程序中程序中控制初始化、协调控制初始化、协调控制功能、临时保存数据和传递数据。控制功能、临时保存数据和传递数据。 全局变量可在不同全局变量可在不同VI之间交换数据之间交换数据； 一个变量一定是与一个前面板对象相关联的一个变量一定是与一个前面板对象相关联的。广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.5 局部变量与全局变量局部变量与全局变量3.5.1 局部

60、变量（只能在同一个局部变量（只能在同一个VI中使用的变量）中使用的变量） 一、创建局部变量的方法一、创建局部变量的方法(演示演示)广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.5 局部变量与全局变量局部变量与全局变量二、二、 局部变量的读写属性局部变量的读写属性 写属性：修改局部变量的值写属性：修改局部变量的值 读属性：从局部变量中取数据读属性：从局部变量中取数据 读写属性的设置方法读写属性的设置方法（可为一个面板对象建可为一个面板对象建立多个局部变量）立多个局部变量）广西大学电气工程学院广西大学电气工程学院3.5 局部变量与全局变量局部变量与全局变量三、局部变量的应用实例三、局部变量的应用实例