虚拟仪器开发平台LabVIEW

1、虚拟仪器虚拟仪器软件开发平台软件开发平台LabVIEW主要教学内容主要教学内容LabVIEW概述概述 LabVIEW2010编程环境编程环境创建虚拟仪器创建虚拟仪器LabVIEW软件下载n到到百度网盘百度网盘下载软件下载软件LabVIEW 2012和课件和课件n账号：账号：n密码：密码：xinongdianxin （西农电信）（西农电信）4.1 LabVIEW概述n构造一个虚拟仪器系统，基本硬件确定以后，就构造一个虚拟仪器系统，基本硬件确定以后，就可以通过不同的软件实现不同的功能。可以通过不同的软件实现不同的功能。软件软件是虚是虚拟仪器系统的关键。拟仪器系统的关键。n目前流行的虚拟仪器软件开发

2、工具有两类目前流行的虚拟仪器软件开发工具有两类n文 本 式 编 程 语 言 有文 本 式 编 程 语 言 有 C 、 C + + 、 V B 、 V C 、Labwindows/CVI等；等；n图形化编程语言有图形化编程语言有LabVIEW、AgilentVEE等。其等。其中中LabVIEW最流行，是目前应用最广、发展最快、最流行，是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件。功能最强的图形化软件。4.1.1 LabVIEW的含义nLabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) 是美国是美国 NI 公司推出的一种公司

3、推出的一种基于基于 G 语言语言 ( Graphics Language， 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。nLabVIEW集成了集成了GPIB,VXI,PXI,RS-232,USB的硬件的硬件和数据采集卡通信的全部功能，并且还内置了便于应和数据采集卡通信的全部功能，并且还内置了便于应用用TCP/IP, Active X等软件标准的库函数。等软件标准的库函数。nLabVIEW简化了虚拟仪器的开发过程，缩短了仪器简化了虚拟仪器的开发过程，缩短了仪器开发和调试的周期，它让用户从繁琐的计算代码编写开发和调试的周期，它让用户从繁琐的计算代码编写中解脱出

4、来，把大部分精力投入到仪器设计和分析中，中解脱出来，把大部分精力投入到仪器设计和分析中，而不必拘泥于程序的细节。而不必拘泥于程序的细节。4.1.2 LabVIEW的特点（1）图形化的编程环境；）图形化的编程环境；（直观易学）（直观易学）（2）开发功能高效、通用；）开发功能高效、通用；（扩展功能库和子程序库）（扩展功能库和子程序库）（3）支持多种仪器和数据采集硬件的驱动；）支持多种仪器和数据采集硬件的驱动；（DAQ, GPIB, VXI, PXI, RS-232）（4）查错、调试功能强大；（）查错、调试功能强大；（无需编译，调试手段多样）无需编译，调试手段多样）（5）支持多种操作系统；）支持多种

5、操作系统； （Windows 98/2000/XP, UNIX, Linux, Macintosh）（6）网络功能强大；（）网络功能强大；（TCP/IP, UDP, DataSocKet）（7）开放性强。（）开放性强。（.NET组件，组件，ActiveX，DLL；MATLAB） 4.1.3 LabVIEW的发展LabVIEW 1.0的主界面主要研发人员James TruchardJeff Kodosky前面板程序框图n1986.10 NI基于基于Macintosh平台正式发布了平台正式发布了LabVIEW 1.0。随后对编辑器、图形显示及其他细。随后对编辑器、图形显示及其他细节进行了重大改进，

6、于节进行了重大改进，于1990年年1月发布了月发布了LabVIEW 2.0。1992年实现了从年实现了从Macintosh平台到平台到Windows平平台的移植，于台的移植，于1993年年1月发布了月发布了LabVIEW 3.0。n1996.4 LabVIEW 4.0问世，实现了问世，实现了Application Builder的单独执行，并向数据采集的单独执行，并向数据采集DAQ通道方向进通道方向进行了延伸。行了延伸。1998年年2月发布的月发布的LabVIEW 5.0对以前版对以前版本全面修改，对编辑器和执行系统进行了重写，尽本全面修改，对编辑器和执行系统进行了重写，尽管增加了复杂性，但也

7、大大增强了管增加了复杂性，但也大大增强了LabVIEW的可靠的可靠性。性。n2006.8 美国国家仪器有限公司正式推出美国国家仪器有限公司正式推出LabVIEW 8.20版本。这是专用于控制、测试和嵌入式系统开版本。这是专用于控制、测试和嵌入式系统开发的发的LabVIEW图形化系统设计平台的图形化系统设计平台的20周年纪念周年纪念版。版。10月，月，NI首次推出简体中文版首次推出简体中文版LabVIEW 8.2。简体中文版的简体中文版的LabVIEW发布极大地降低中国工程发布极大地降低中国工程师使用这一工具的门槛，为他们带来更高的效率。师使用这一工具的门槛，为他们带来更高的效率。 n2010.

8、8 NI发布了发布了LabVIEW图形化编程环境图形化编程环境的最新版软件的最新版软件LabVIEW 2010。 4.2 LabVIEW2010编程环境nLabVIEW 2010程序开发环境采用图形化的程序开发环境采用图形化的编程方式，无需编写任何代码，它不仅包含编程方式，无需编写任何代码，它不仅包含有丰富的数据采集、分析及存储的库函数，有丰富的数据采集、分析及存储的库函数，还提供了还提供了PCI，GPIB，VXI，PXI，RS-232C，USB等通讯总线标准的功能函数，可等通讯总线标准的功能函数，可以驱动不同总线接口的设备和仪器。以驱动不同总线接口的设备和仪器。nLabVIEW 2010具有

9、强大的网络功能，支持具有强大的网络功能，支持常用的网络协议，可以方便地设计开发网络常用的网络协议，可以方便地设计开发网络测控仪器，并有多种程序调试手段，如断点测控仪器，并有多种程序调试手段，如断点设置、单步调试等。设置、单步调试等。 4.2.1 LabVIEW2010的基本开发平台n使用使用LabVIEWLabVIEW开发平台编制的程序称为开发平台编制的程序称为虚拟仪虚拟仪器器，简称，简称VIVI。VIVI由以下由以下3 3部分构成：部分构成： 前面板前面板： 即用户界面；即用户界面； 程序框图程序框图：包含用于定义：包含用于定义VIVI功能的图形功能的图形 化源代码；化源代码； 图标和连线板

10、图标和连线板：用以识别：用以识别VIVI的接口，以便在创建的接口，以便在创建 VIVI时调用另一个时调用另一个VIVI。当一个。当一个VIVI应用应用 在其他在其他VIVI中，则称为中，则称为子子VIVI。子。子VIVI相当相当 于文本编程语言中的子程序于文本编程语言中的子程序。 1.前面板 n前面板是前面板是VI的用户界面。的用户界面。创建创建VI时，通常应先设计时，通常应先设计前面板，然后设计程序框图执行在前面板上创建的前面板，然后设计程序框图执行在前面板上创建的输入、输出任务输入、输出任务。前面板上有。前面板上有用户输入控制用户输入控制和和输出输出显示显示两类对象，用于模拟真实仪表的前面

11、板。两类对象，用于模拟真实仪表的前面板。2. 程序框图n前面板创建完毕后，便可使用图形化的函数添加源前面板创建完毕后，便可使用图形化的函数添加源代码来控制前面板上的对象。代码来控制前面板上的对象。程序框图程序框图是图形化源是图形化源代码的集合，图形化源代码又称代码的集合，图形化源代码又称G G代码代码或或程序框图代程序框图代码码。节点接线端连线结构程序框图对象n程序框图由程序框图由接线端、节点、连线和结构接线端、节点、连线和结构等构等构成成n接线端接线端：用来表示输入控件和显示控件的数据类：用来表示输入控件和显示控件的数据类型。型。n节点节点：是程序框图上的对象，具有输入、输出端：是程序框图上

12、的对象，具有输入、输出端口，在口，在VI运行时进行运算。运行时进行运算。 n连线连线：程序框图中对象的数据传输通过连线实现。：程序框图中对象的数据传输通过连线实现。每根连线都只有一个数据源，但可以与多个读取每根连线都只有一个数据源，但可以与多个读取该数据的该数据的VI和函数连接和函数连接。 n结构结构：是文本编程语言中的循环和条件语句的图：是文本编程语言中的循环和条件语句的图形化表示。形化表示。 3. 图标和连线板n创建创建VIVI的前面板和程序框图后，可创建的前面板和程序框图后，可创建图标图标和连线板和连线板，以便将该，以便将该VIVI作为子作为子VIVI调用。调用。 n图标和连线板相当于图

13、标和连线板相当于文本编辑语言中的函数文本编辑语言中的函数原型。原型。图标是图标是VIVI的图形化表的图形化表示，可包含文字、图示，可包含文字、图形或图文组合。形或图文组合。 连线板用于显示连线板用于显示VIVI中所有输入中所有输入控件和显示控件的接线端，控件和显示控件的接线端，类类似于文本编程语言中调用函数似于文本编程语言中调用函数时使用的参数列表时使用的参数列表。 4.2.2 LabVIEW2010的操作选板n设 计 一 个设 计 一 个 L a b V I E W 应 用 程 序 ， 主 要 是 利 用应 用 程 序 ， 主 要 是 利 用LabVIEW提供的提供的3个操作板来完成：个操作

14、板来完成：工具选板、控工具选板、控件选板件选板和和函数选板函数选板。n在前面板和程序框图中在前面板和程序框图中都可以看到工具选板。工具都可以看到工具选板。工具选板上的每一个工具都对应于鼠标的操作模式。光选板上的每一个工具都对应于鼠标的操作模式。光标对应于选板上所选择的工具图标。标对应于选板上所选择的工具图标。n控件选板仅位于前面板控件选板仅位于前面板，包括创建前面板所需的输，包括创建前面板所需的输入控件和显示控件。入控件和显示控件。n函数选板仅位于程序框图函数选板仅位于程序框图，包含创建程序框图所需，包含创建程序框图所需的的VI和函数。和函数。1. 工具选板当从工具选当从工具选板中选择了板中选

15、择了任一种工具任一种工具后，鼠标箭后，鼠标箭头就会变成头就会变成该工具相应该工具相应的形状。的形状。 2. 控件选板 控件选板包括创建前面板所控件选板包括创建前面板所需的输入控件和显示控件。需的输入控件和显示控件。 如果打开的如果打开的VIVI没有出现控件没有出现控件选板，在菜单中选择【查看】选板，在菜单中选择【查看】-【控件选板】，或者在前【控件选板】，或者在前面板活动窗口中右击，即可弹面板活动窗口中右击，即可弹出控件选板。出控件选板。3. 函数选板 函数选板中包含创建程序函数选板中包含创建程序框图所需的框图所需的VIVI和函数。和函数。 如果打开的如果打开的VIVI没有出现控没有出现控件选

16、板，在菜单中选择【查件选板，在菜单中选择【查看】看】-【控件选板】，或者【控件选板】，或者在前面板活动窗口中右击，在前面板活动窗口中右击，即可弹出控件选板。即可弹出控件选板。4.2.3 LabVIEW2010的菜单和工具栏 nVI窗口顶部的菜单为通用菜单。窗口顶部的菜单为通用菜单。LabVIEW2010菜菜单包括文件、编辑、查看、项目、操作、工具、窗单包括文件、编辑、查看、项目、操作、工具、窗口、帮助八大项。口、帮助八大项。 nLabVIEW2010的工具栏的工具栏 暂停 高亮显示执行过程 运行 保存连线值 单步步入 对齐对象 分布对象 重新排序 单步步过 中止执行 文本设置 显示即时帮助窗口

17、 单步步出 连续运行 整理程序框图 搜索 4.2.4 LabVIEW中的数据类型nLabVIEW中的数据类型与传统编程语言中的数据类型与传统编程语言中的数据类型基本类似，除了支持数值中的数据类型基本类似，除了支持数值型、布尔型、数组型、字符串型等一般型、布尔型、数组型、字符串型等一般的数据类型之外，还有一些独特的数据的数据类型之外，还有一些独特的数据类型，如类型，如波形数据类型波形数据类型等。等。 4.3 LabVIEW 2010的初步操作的初步操作 LabVIEW程序又称程序又称虚拟仪器虚拟仪器，即，即VI。一个完整的虚拟仪器由一个完整的虚拟仪器由前面板前面板、程序框图程序框图和和图 标图

18、标 / 连 线 板连 线 板 组 成 。 本 节 将 介 绍 利 用组 成 。 本 节 将 介 绍 利 用LabVIEW 2010开发虚拟仪器的基本方法。开发虚拟仪器的基本方法。 4.3.1 创建虚拟仪器1.1.创建一个虚拟仪器的一般步骤创建一个虚拟仪器的一般步骤 （1）前面板设计）前面板设计 （2）程序框图）程序框图（文本编程语言中的源代码文本编程语言中的源代码）（3）数据流编程）数据流编程 （数据单向流动数据单向流动）（4）功能检验（）功能检验（仿真检验，实测检验仿真检验，实测检验） （5）保存文件）保存文件例：例：p83的图的图4.13和图和图4.14 4.3.2 调试虚拟仪器调试虚拟仪

19、器（1）运行）运行VI（2）清除语法错误（）清除语法错误（【查看】【查看】-【错误列表】【错误列表】-【帮助【帮助】）（3）高亮显示执行过程（）高亮显示执行过程（动态执行过程动态执行过程）（4）单步执行（）单步执行（【单步步入】，【单步步过】，【单步步入】，【单步步过】，【单步步出【单步步出】）（5）探针工具）探针工具（6）断点）断点VI断开的常见原因如下：断开的常见原因如下：（1）数据类型不匹配或存在未连接的接线端；）数据类型不匹配或存在未连接的接线端；（2）必须连接的程序框图接线端没有连线；）必须连接的程序框图接线端没有连线；（3）子）子VI处于断开状态或在程序框图上放置子处于断开状态或在

20、程序框图上放置子VI图标后编辑了该子图标后编辑了该子VI的连线板。的连线板。4.3.3 创建和调用子VIn一个一个VIVI被其他被其他VIVI在程序框图中调用，则称该在程序框图中调用，则称该VIVI为子为子VIVI（子程序子程序）。构造一个子）。构造一个子VI的主要的主要工作就是需先为子工作就是需先为子VI创建图标（创建图标（函数名函数名）和）和连线板（连线板（参数列表参数列表）。调用子VI示例 n前面板前面板 框图程序框图程序 4.3.4 虚拟仪器创建举例虚拟温度计n测温范围：测温范围：0100oCn测温传感器：测温传感器：LM35，灵敏度：，灵敏度：10mv/oc 前面板前面板 框图程序框

21、图程序VI设计步骤n1. 前面板前面板n启动启动LabVIEW后，在启动界面上，选择新建后，在启动界面上，选择新建VI，创建一个新，创建一个新VI，然后按下面的步骤进行设计。，然后按下面的步骤进行设计。n（1）在控件选板的【经典】）在控件选板的【经典】-【经典数值】子选板中选择【经典数值】子选板中选择“仪表仪表”控件，放置到前面板设计窗口的合适位置，将标签控件，放置到前面板设计窗口的合适位置，将标签“仪表仪表”改为改为“电压（电压（mV）”。然后，用鼠标右键单击该控。然后，用鼠标右键单击该控件，在弹出的快捷菜单中选择【属性】，在弹出的属性窗口中件，在弹出的快捷菜单中选择【属性】，在弹出的属性窗

22、口中选择【标尺】，在标尺窗口中设置最小值为选择【标尺】，在标尺窗口中设置最小值为0，最大值为，最大值为1000。n（2）在控件选板的【经典】）在控件选板的【经典】-【经典数值】子选板中选择【经典数值】子选板中选择“温度计温度计”控件，放置到前面板设计窗口的合适位置。控件，放置到前面板设计窗口的合适位置。n（3）在控件选板的【经典】）在控件选板的【经典】-【经典布尔】子选板中选择【经典布尔】子选板中选择“带标签椭圆形按钮带标签椭圆形按钮”控件，放置到前面板设计窗口的合适位控件，放置到前面板设计窗口的合适位置。然后，用鼠标右键单击该控件，在弹出的快捷菜单中，单置。然后，用鼠标右键单击该控件，在弹出

23、的快捷菜单中，单击【显示项】击【显示项】-【标签】，隐藏该控件的标签显示。【标签】，隐藏该控件的标签显示。n（4）在控件选板的【新式】）在控件选板的【新式】-【修饰】子选板中【修饰】子选板中选择选择“标签标签”控件，放置到前面板设计窗口的合适控件，放置到前面板设计窗口的合适位置，并输入文本位置，并输入文本“虚拟温度计虚拟温度计”，单击前面板窗，单击前面板窗口上的工具栏【文本】，可编辑文本样式。口上的工具栏【文本】，可编辑文本样式。n（5）在控件选板的【新式】）在控件选板的【新式】-【修饰】子选板中【修饰】子选板中选择选择“下凹框下凹框”控件，放置到前面板设计窗口的合控件，放置到前面板设计窗口的合适位置，并设置合适的大小。适位置，并设置合适的大小。n完成以上完成以上5个步骤后的虚拟温度计前面板，如图所个步骤后的虚拟温度计前面板，如图所示。示。n2. 程序框图设计程序框图设计n（1）打开程序框图编辑窗口，调整与前面板相对应的控件图）打开程序框图编辑窗口，调整与前面板相对应的控件图标位置，以便后续摆放函数与连线。标位置，以便后续摆放函数与连线。n（2）在函数选板的【编程】）在函数选板的【编程】-【数值】子选板中选择【数值】子选板中选择“随机随机数（数（0-1）”函数，放置到程序框图编辑窗口的合适位置。函数，放置到程序框图编辑窗口的合适位置。n（3）在函数选板的【编程】）在函数选板的