虚拟仪器设计与应用7课件

虚拟仪器设计与应用光电工程系1a虚拟仪器设计与应用光电工程系1a虚拟仪器的概念硬件功能软件化计算机+应用软件+模块化硬件用户可自定义仪器功能模块化、开放性、重复使用软件就是仪器2a虚拟仪器的概念硬件功能软件化软件就是仪器2a一台完整的虚拟仪器3a一台完整的虚拟仪器3a虚拟仪器设计的利器

——LabVIEWLaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench，实验室虚拟仪器工程平台图形化编程语言，也叫G语言搭积木式的编程丰富的函数库（积木）和各种控件开放式环境，与多种标准兼容4a虚拟仪器设计的利器

第一讲虚拟仪器设计的利器

——LabVIEW走进LabVIEW5a第一讲虚拟仪器设计的利器

第一个界面6a第一个界面6a接下来…7a接下来…7aVI程序工作间前面板设计窗口——有关虚拟仪器操作面板的设计工作都在该窗口内完成框图程序设计窗口——与前面板对应的“源程序”都在该窗口内设计完成，是实现仪器功能的主战场。8aVI程序工作间前面板设计窗口框图程序设计窗口8a走近看看——前面板窗口菜单工具栏设计工作区缺省图标9a走近看看——前面板窗口菜单工具栏设计缺省图标9a框图窗口菜单工具栏设计工作区缺省图标10a框图窗口菜单工具栏设计缺省图标10a菜单11a菜单11aRunContinuousRunAbortExecutionPause/ContinueTextSettingsAlignObjectsDistributeObjectsReorderResizefrontpanelobjectsExecutionHighlightingButton

StepIntoStepOverStepOut框图窗口独有的按钮工具栏12aRunExecutionHighlightingBu控制模板(Controls)13a控制模板(Controls)13a控制模板子模板简介NumCtrls数值控制子模板，包含各种数值输入控制，用来作为VI程序的数值输入端；Buttons按钮子模板，包含各种各样的按钮和开关，是布尔逻辑型数据的输入端；TextCtrls文本控制子模板，包含各种文本输入控制，用来输入字符串、文本、菜单和路径等文本信息；UserCtrls用户自定义控制子模板，用于放置用户自定义的控制和指示器；NumInds数值显示子模板，包含各种数值指示器，用于数值型数据的显示；LEDs指示灯子模板，包含各种指示灯，是布尔逻辑型数据的显示端；TextInds文本显示子模板，包含各种文本指示器，用来显示字符串、表格和路径等文本信息；GraphInds图形显示子模板，包含各种图形指示器，用来显示各种波形数据；AllControls所有控件子模板，包含全部控制和指示器子模板以及其他子模板。14a控制模板子模板简介NumCtrls数值控制子模板，包含各种函数模板(Functions)15a函数模板(Functions)15a函数模板子模板简介Input输入函数子模板，包含各种信号输入、文件读取等函数；Analysis信号分析子模板：包括信号的时域、频域分析、滤波、曲线拟合等函数；Output输出函数子模板，包含了文本输出、信号输出、报表输出等函数；UserLibraries用户自定义函数库，用于放置用户自定义的函数；ExecCtrls

程序结构子模板,包括各种程序控制结构，例如循环结构、顺序结构等,以及时间控制函数等。Arith/Compare数值/比较子模板，包含一些数学运算函数、数值运算符子模板、布尔逻辑运算符子模板和比较运算符子模板等；SigManip信号操作子模板，包含各种信号操作函数，如信号合成、分割、触发、延迟等。AllFunctions所有函数子模板，包含了全部LabVIEW函数。16a函数模板子模板简介Input输入函数子模板，包含各种信号输入操作工具选择工具标签工具连线工具对象菜单弹出工具浮动模板用于操作或修改前面板和框图程序对象滚动工具断点工具探针工具颜色提取工具颜色工具工具模板自动选择工具17a操作工具浮动模板滚动工具工具模板自动选择工具17a第一个LabVIEW程序任务描述设计正弦波发生器，要求输出波形幅度在1~3V范围内可调，频率在（5~1000Hz）范围内可调。任务分析正弦波信号数学描述:y=Asin(ωt+φ)，式中A为幅度，ω为角频率，ω=2πf，φ为初始相位，设为0。18a第一个LabVIEW程序任务描述18a第一个LabVIEW程序（续）程序设计前面板设计根据任务分析，可确定输入参数：幅度A；频率f；它们都为数字型数据。从控制模板中选择2个数值型control，并将其拖放到前面板中。输出参数：生成的正弦波y，考虑这里只作软件仿真，只需在屏幕上显示出波形即可，所以可以选一个图形显示器作为输出端口。19a第一个LabVIEW程序（续）程序设计19a前面板120a前面板120a框图121a框图121a第一个LabVIEW程序（续）框图程序设计根据分析，为产生正弦波，所以需要一个能生成正弦波的VI或函数，这里选择AllFunctions→Analyze→Waveformgeneration→BasicFunctionGenerator.VI程序结构选择While循环结构在Functions模板中选择相应VI函数和While循环结构连线。22a第一个LabVIEW程序（续）框图程序设计22aBasicFunctionGenerator.VI功能：生成基本函数波形数据并输出图标：主要输入端：主要输出端：频率（双精度型）幅度（双精度型）相位（双精度型）采样信息（cluster,簇型）采样频率（双精度型）采样点数（双精度型）输出信号（波形数据）23aBasicFunctionGenerator.VI功能：框图24a框图24a现场操作演示注意看，开始了……25a现场操作演示注意看，开始了……25a第二讲LabVIEW的基本概念VI的概念节点、端点、图框和连线数据流驱动26a第二讲LabVIEW的基本概念VI的概念26aVI的概念在LabVIEW环境下开发的应用程序称之为VI。每个VI都有一个前面板和对应的框图程序如果前面板相当于传统仪器的操作面板，那么框图程序就是仪器箱里的东西。27aVI的概念在LabVIEW环境下开发的应用程序称之为VI。2VI的概念前面板是程序的界面，也是仪器的操作面板，用户通过它来操作仪器。前面板包含控制量（Controls）和显示量（Indicators）两类对象控制量模拟仪器的输入装置，并把数据提供给VI的框图程序显示量模拟仪器的输出装置，并显示由框图程序获得或产生的数据。28aVI的概念前面板是程序的界面，也是仪器的操作面板，用户通过它控制量和显示量图示控制量控制量显示量29a控制量和显示量图示控制量控制量显示量29aVI的概念（续）框图程序是实现仪器功能的核心，相当于C语言的源程序。编写框图程序的目的就是要控制和操纵定义在前面板上的输入输出量，实现仪器功能。框图程序由输入输出端点、节点（VI、函数或属性）、图框（程序结构）和连线构成。30aVI的概念（续）框图程序是实现仪器功能的核心，相当于C语言的节点、端点、图框和连线图框连线节点端点31a节点、端点、图框和连线图框连线节点端点31a节点节点类似于文本语言程序的语句、函数或者子程序，被用来实现函数和功能调用。LabVIEW有二类节点类型----函数节点和子VI节点。二者区别：函数节点是LabVIEW已编译好了的机器代码供用户使用的，而子VI节点是以图形语言形式提供给用户的。用户可以访问和修改任一子VI节点的代码，但无法对函数节点进行修改。32a节点节点类似于文本语言程序的语句、函数或者子程序，被用来实现节点图示子VI节点33a节点图示子VI节点33a端点端点是只有一路输入/输出，且方向固定的节点。LabVIEW有三类端点----前面板对象端点、全局与局部变量端点和常量端点前面板对象端点是连接前面板和框图程序的桥梁，是数据在框图程序和前面板的控制量与显示量之间传递的接口。常量端点永远只能在框图程序中作为数据流的源点。34a端点端点是只有一路输入/输出，且方向固定的节点。34a端点图示控制对象端点显示对象端点常量端点35a端点图示控制对象端点显示对象端点常量端点35a图框图框是LabVIEW实现程序结构控制命令的图形表示。如循环控制、条件分支控制和顺序控制等，编程人员可以使用它们控制VI程序的执行方式。36a图框图框是LabVIEW实现程序结构控制命令的图形表示。36图框图示While循环For循环顺序结构Case结构37a图框图示While循环For循环顺序结构Case结构37a连线连线是端口间的数据通道，代表程序执行过程中的数据流，定义了框图程序内的数据流动方向。它们类似于普通程序中的变量。数据是单向流动的，从源端口向一个或多个目的端口流动。不同的线型和颜色代表不同的数据类型。38a连线连线是端口间的数据通道，代表程序执行过程中的数据流，定义连线图示标量一维数组二维数组整型数兰色浮点数橙色逻辑量绿色字符串粉色文件路径青色

39a连线图示标量一维数组二维数组整型数兰色浮点数编制框图程序的过程根据要实现的功能（或算法），通过将端点、节点几种元素相应的输入输出端口用连线连接起来就完成了主要程序的编制过程。连接连线的顺序可以按从输入到输出的顺序执行。但是连接的先后顺序不影响连线上数据的流动方向。40a编制框图程序的过程根据要实现的功能（或算法），通过将端点、节问题VI程序是如何执行的呢？数据流驱动先看一段动画41a问题VI程序是如何执行的呢？先看一段动画41a数据流驱动框图程序的执行取决于数据流；而并非从左到右执行。只有节点上的所有输入端口的数据都有效时，节点才执行。节点执行完成后，才给它的输出端口提供数据。42a数据流驱动框图程序的执行取决于数据流；而并非从左到右执行。小结VI程序设计的一般方法分析任务要实现何种功能，确定算法分析任务有哪些输入输出参数，据此设计前面板分解任务功能或算法，直到可用LabVIEW中提供的VI或函数实现，然后据此设计框图程序。调试，运行43a小结VI程序设计的一般方法43a虚拟仪器设计与应用光电工程系44a虚拟仪器设计与应用光电工程系1a虚拟仪器的概念硬件功能软件化计算机+应用软件+模块化硬件用户可自定义仪器功能模块化、开放性、重复使用软件就是仪器45a虚拟仪器的概念硬件功能软件化软件就是仪器2a一台完整的虚拟仪器46a一台完整的虚拟仪器3a虚拟仪器设计的利器

——LabVIEWLaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench，实验室虚拟仪器工程平台图形化编程语言，也叫G语言搭积木式的编程丰富的函数库（积木）和各种控件开放式环境，与多种标准兼容47a虚拟仪器设计的利器

第一讲虚拟仪器设计的利器

——LabVIEW走进LabVIEW48a第一讲虚拟仪器设计的利器

第一个界面49a第一个界面6a接下来…50a接下来…7aVI程序工作间前面板设计窗口——有关虚拟仪器操作面板的设计工作都在该窗口内完成框图程序设计窗口——与前面板对应的“源程序”都在该窗口内设计完成，是实现仪器功能的主战场。51aVI程序工作间前面板设计窗口框图程序设计窗口8a走近看看——前面板窗口菜单工具栏设计工作区缺省图标52a走近看看——前面板窗口菜单工具栏设计缺省图标9a框图窗口菜单工具栏设计工作区缺省图标53a框图窗口菜单工具栏设计缺省图标10a菜单54a菜单11aRunContinuousRunAbortExecutionPause/ContinueTextSettingsAlignObjectsDistributeObjectsReorderResizefrontpanelobjectsExecutionHighlightingButton

StepIntoStepOverStepOut框图窗口独有的按钮工具栏55aRunExecutionHighlightingBu控制模板(Controls)56a控制模板(Controls)13a控制模板子模板简介NumCtrls数值控制子模板，包含各种数值输入控制，用来作为VI程序的数值输入端；Buttons按钮子模板，包含各种各样的按钮和开关，是布尔逻辑型数据的输入端；TextCtrls文本控制子模板，包含各种文本输入控制，用来输入字符串、文本、菜单和路径等文本信息；UserCtrls用户自定义控制子模板，用于放置用户自定义的控制和指示器；NumInds数值显示子模板，包含各种数值指示器，用于数值型数据的显示；LEDs指示灯子模板，包含各种指示灯，是布尔逻辑型数据的显示端；TextInds文本显示子模板，包含各种文本指示器，用来显示字符串、表格和路径等文本信息；GraphInds图形显示子模板，包含各种图形指示器，用来显示各种波形数据；AllControls所有控件子模板，包含全部控制和指示器子模板以及其他子模板。57a控制模板子模板简介NumCtrls数值控制子模板，包含各种函数模板(Functions)58a函数模板(Functions)15a函数模板子模板简介Input输入函数子模板，包含各种信号输入、文件读取等函数；Analysis信号分析子模板：包括信号的时域、频域分析、滤波、曲线拟合等函数；Output输出函数子模板，包含了文本输出、信号输出、报表输出等函数；UserLibraries用户自定义函数库，用于放置用户自定义的函数；ExecCtrls

程序结构子模板,包括各种程序控制结构，例如循环结构、顺序结构等,以及时间控制函数等。Arith/Compare数值/比较子模板，包含一些数学运算函数、数值运算符子模板、布尔逻辑运算符子模板和比较运算符子模板等；SigManip信号操作子模板，包含各种信号操作函数，如信号合成、分割、触发、延迟等。AllFunctions所有函数子模板，包含了全部LabVIEW函数。59a函数模板子模板简介Input输入函数子模板，包含各种信号输入操作工具选择工具标签工具连线工具对象菜单弹出工具浮动模板用于操作或修改前面板和框图程序对象滚动工具断点工具探针工具颜色提取工具颜色工具工具模板自动选择工具60a操作工具浮动模板滚动工具工具模板自动选择工具17a第一个LabVIEW程序任务描述设计正弦波发生器，要求输出波形幅度在1~3V范围内可调，频率在（5~1000Hz）范围内可调。任务分析正弦波信号数学描述:y=Asin(ωt+φ)，式中A为幅度，ω为角频率，ω=2πf，φ为初始相位，设为0。61a第一个LabVIEW程序任务描述18a第一个LabVIEW程序（续）程序设计前面板设计根据任务分析，可确定输入参数：幅度A；频率f；它们都为数字型数据。从控制模板中选择2个数值型control，并将其拖放到前面板中。输出参数：生成的正弦波y，考虑这里只作软件仿真，只需在屏幕上显示出波形即可，所以可以选一个图形显示器作为输出端口。62a第一个LabVIEW程序（续）程序设计19a前面板163a前面板120a框图164a框图121a第一个LabVIEW程序（续）框图程序设计根据分析，为产生正弦波，所以需要一个能生成正弦波的VI或函数，这里选择AllFunctions→Analyze→Waveformgeneration→BasicFunctionGenerator.VI程序结构选择While循环结构在Functions模板中选择相应VI函数和While循环结构连线。65a第一个LabVIEW程序（续）框图程序设计22aBasicFunctionGenerator.VI功能：生成基本函数波形数据并输出图标：主要输入端：主要输出端：频率（双精度型）幅度（双精度型）相位（双精度型）采样信息（cluster,簇型）采样频率（双精度型）采样点数（双精度型）输出信号（波形数据）66aBasicFunctionGenerator.VI功能：框图67a框图24a现场操作演示注意看，开始了……68a现场操作演示注意看，开始了……25a第二讲LabVIEW的基本概念VI的概念节点、端点、图框和连线数据流驱动69a第二讲LabVIEW的基本概念VI的概念26aVI的概念在LabVIEW环境下开发的应用程序称之为VI。每个VI都有一个前面板和对应的框图程序如果前面板相当于传统仪器的操作面板，那么框图程序就是仪器箱里的东西。70aVI的概念在LabVIEW环境下开发的应用程序称之为VI。2VI的概念前面板是程序的界面，也是仪器的操作面板，用户通过它来操作仪器。前面板包含控制量（Controls）和显示量（Indicators）两类对象控制量模拟仪器的输入装置，并把数据提供给VI的框图程序显示量模拟仪器的输出装置，并显示由框图程序获得或产生的数据。71aVI的概念前面板是程序的界面，也是仪器的操作面板，用户通过它控制量和显示量图示控制量控制量显示量72a控制量和显示量图示控制量控制量显示量29aVI的概念（续）框图程序是实现仪器功能的核心，相当于C语言的源程序。编写框图程序的目的就是要控制和操纵定义在前面板上的输入输出量，实现仪器功能。框图程序由输入输出端点、节点（VI、函数或属性）、图框（程序结构）和连线构成。73aVI的概念（续）框图程序是实现仪器功能的核心，相当于C语言的节点、端点、图框和连线图框连线节点端点74a节点、端点、图框和连线图框连线节点端点31a节点节点类似于文本语言程序的语句、函数或者子程序，被用来实现函数和功能调用。LabVIEW有二类节点类型----函数节点和子VI节点。二者区别：函数节点是LabVIEW已编译好了的机器代码供用户使用的，而子VI节点是以图形语言形式提供给用户的。用户可以访问和修改任一子VI节点的代码，但无法对函数节点进行修改。75a节点节点类似于文本语言程序的语句、函数或者子程序，被用来实现节点图示子VI节点76a节点图示子VI节点33a端点端点是只有一路输入/输出，且方向固定的节点。LabVIEW有三类端点----前面板对象端点、全局与局部变量端点和常量端点前面板对象端点是连接前面板和框图程序的桥梁，是数据在框图程序和前面板的控制量与显示量之间传递的接口。常量端点永远只能在框图程序中作为数据流的源点。77a端点端点是只有一路输入