广州大学计算机虚拟仪器技术第3章 构建程序框图

第3章构建程序框图

程序框图里的对象函数选板基本数据类型程序的层次结构

ExpressVI

多态程序框图设计原则修复程序创建中的错误程序调试

程序框图是以图形表示的LabVIEW程序源代码，类似于其他编程语言的源代码，是实现程序功能的核心部分。3-1程序框图里的对象3-1-1节点3-1-2接线端3-1-3常量3-1-4连线

3-1-1节点函数函数是完成LabVIEW程序功能的最基本成员，它相当于文本编程语言的操作符或语句，完成的功能相对简单，输入输出接线端相对较少。子VI

用于另一个VI中的VI叫子VI，这实际就是供其它程序调用的子程序。ExpressVIExpressVI是一类特殊子VI，可以通过对话框配置参数，执行常规的测试任务。ExpressVI的默认图标形式为可扩展节点，蓝色背景。结构

结构是控制代码执行的元素，LabVIEW有For循环、While循环、条件、顺序、事件等几种结构。3-1-1节点子VI节点在程序框图中的显示形式3-1-1节点程序框图中的节点3-1-2接线端控件接线端

控件接线端有图标接线端和数据类型接线端两种显示方式。

节点接线端节点接线端是节点连线的位置，即数据传递的端点。不同颜色表示不同数据类型。3-1-2接线端3-1-3常量通用常量例如自然对数的底e、回车符等。用户定义常量

LabVIEW函数选板中有各种常用数据类型的常量，用户可以在编写程序时为它赋值。也可以从VI前面板，甚至其它VI前面板拖动或复制一个控件到程序框图产生一个用户定义的常量。3-1-4连线线型手工连线自动连线路径选择自动连线错误连线3-1-4连线线型

LabVIEW用连线的形状与连线的颜色表示不同的数据类型。颜色橙色：浮点数绿色：布尔量粉红色：字符串蓝色：整型数形状细线：单个数据点线：布尔量粗线：数组双线：二维数组网格线：簇3-1-4连线线型整形数兰色浮点数橙色布尔量绿色字符串粉色文件路径青色3-1-4连线手工连线②①③

需要移动或删除连线时要先选中连线。选中的方法是用定位工具点击连线，点一下选中一个线段，点两下选中两个接线点之间的连线，点三下选中相连的所有线段。创建左图所示的图形代码，在①、②、③处各点击鼠标一、二、三次不难发现这个规律。3-1-4连线程序框图连线和创建停止按钮演示3-1-4连线自动连线路径选择

自动连线路径选择帮助用户更合理的布置连线的路径。掌握“整理连线”的功能。3-1-4连线自动连线

LabVIEW可以自动为放进程序框图的对象连线。当移动一个对象接近其它对象时，LabVIEW找到它认为数据类型最匹配的接线端进行连线。自动连线的另一个方法是让LabVIEW自动产生控件或常数。3-1-4连线常见错误连线类型3-1-4连线常见错误连线类型

可以通过使用定位工具点击坏线再按下<Delete>来删除它。或选择“编辑删除断线”或者按下<Ctrl+B>可以一次删除流程图中的所有坏线。3-1-4连线整理程序框图在程序框图工具栏上点击“整理所选部分”按钮选择菜单命令：“编辑——>整理所选部分”使用程序框图优化快捷键<CTRL+U>3-2函数选板编程测量I/O仪器I/O数学信号处理数据通信互联接口Express收藏用户库3-2函数选板图标名称内容结构包括For循环、While循环、定时结构、条件结构、事件结构、平铺和层叠两种顺序结构、公式节点、反馈节点、全局变量、局部变量等。数组包括操作数组的各种函数、数组外框、数组与簇的转换函数和数组与矩阵的转换函数等。簇与变体包括操作簇的各种函数、簇外框、簇与数组的转换函数；变体与数据的转换函数、变体属性操作VI等。数值包括算术运算符、数值类型转换函数、三角函数、对数函数、复数函数、数值常数、数据操作函数、与信号调理有关的量值转换VI等。文件I/O包括对各种格式文件读写的函数和VI,对文件及路径进行操作的各种函数和VI。布尔包括逻辑运算符、布尔型常数、布尔量与数值的转换函数等。3-2函数选板图标名称内容字符串包括对字符串操作的各种函数,字符串与数值、数组和路径的转换函数，字符串常量和创建文本VI等。比较包括各种比较运算符、选择函数、极值函数、强制范围转换函数、用于比较运算的VI等。定时包括计时、时间控制、提取系统时间的几个函数和VI。对话框与用户界面包括对话框、错误信息、菜单、光标、帮助、事件等与开发用户界面有关的函数和VI。波形包括关于波形操作的函数和VI。应用程序控制包括打开与关闭应用程序和VI的引用、属性节点、调用节点、程序的停止和退出等应用程序控制函数，面向对象编程的函数。3-2函数选板图标名称内容同步包括通知、队列、信号量、事件等与程序同步有关的函数和VI。图形和声音包括3维图形、图片和声音的函数。报表生成生成应用程序报表的函数，报表可以使用数字、文本、图像等形式，可以包括前面板、程序框图和说明等内容，可以存储、打印和网络发布。3-3基本数据类型3-3-1数值型3-3-2其它数据类型3-3-3数据类型转换3-3-4数值型数据的单位3-3-1数值型数据类型标记颜色默认值简要说明单精度浮点数SGL橙色0.0内存存储格式32位双精度浮点数DBL橙色0.0内存存储格式64位扩展精度浮点数EXT橙色0.0内存存储格式80位复数单精度浮点数CSG橙色0.0+i0.0实部和虚部内存存储格式均为32位复数双精度浮点数CDB橙色0.0+i0.0实部和虚部内存存储格式均为64位复数扩展精度浮点数CXT橙色0.0+i0.0实部和虚部内存存储格式均为80位8位整型数I8蓝色0取值范围-128~12716位整型数I16蓝色0取值范围–32,768~32,76732位整型数I32蓝色0取值范围–2,147,483,648~2,147,483,64764位整型数I64蓝色0取值范围–1e19～1e198位无符号位整型数U8蓝色0取值范围0~25516位无符号位整型数U16蓝色0取值范围0~65,53532位无符号位整型数U32蓝色0取值范围0~4,294,967,29564位无符号位整型数U64蓝色0取值范围2e193-3-2其它数据类型数据类型接线端图标图标颜色缺省值简要说明布尔量绿色FALSE存储为8位数值（一个字节），数值0表示FALSE，其余数值代表TRUE。字符串粉红空字符串存储为一个指针，指向的结构包括一个数值和一个数组。数组每个元素表达一个字符。时间标识棕色本地日期时间存储为一个簇，前两个整数用64位表示秒的整数部分数，后两个整数用64位表示秒的小数部分。枚举蓝色——列出所有的可选值，它的数字表达是无符号整型数。路径浅绿——使用标准的Windows语法，可以使用相对路径和绝对路径。引用句柄浅绿——LabVIEW进行操作的对象，例如文件、设备等的标识。3-3-2其它数据类型数组随成员变——图标的方括号内包含数组元素的类型，图标的颜色随元素的数据类型变。簇棕或粉红——包含多个不同数据类型的元素，如果元素都是数值，颜色就是棕色；否则为粉红色。波形棕色——簇，元素包括t0、△t和数据。数字波形深绿——簇，元素包括t0、△t和数字数据。数字数据深绿——用表格形式显示数字信号。输入输出名紫色——表示与输入输出设备有关的名称。变体紫色——可以容纳各种不同的数据类型；存储控件名称、数据类型和数据本身。动态蓝色——用于ExpressVI的数据类型。3-3-3数据类型转换

当连接到一个接线端的数据与这个接线端要求的数据类型不同但是又比较接近时，LabVIEW会对这个数据的类型进行强制转换，并在这个接线端边缘加一个红色的强制转换点。3-4程序的层次结构。系统需求分析结构设计细节设计编写代码程序测试软件维护软件的生命周期模型3-4程序的层次结构

理解与应用VI的层次结构特性是掌握LabVIEW编程的关键之一。。结构设计阶段－－从顶层VI开始细节设计阶段－－从SubVI开始最终程序形成“树型”结构，逐层VI调用。3-4程序的层次结构3-4-1层次结构窗口查看VI层次结构

层次结构窗口通过显示VI的调用与被调用来表达VI的从属关系。

3-4-2子VI任何一个VI都可被其他VI作为子VI调用。图标连线板（必要）3-4-2子VI1.编辑子VI图标3-4-2子VI2.连线板设计

如果说图标对于子VI来讲只是起到一个调用方便的作用，那么连线板对于子VI来说就几乎是必不可少的。因为调用它的VI必须由此与它交换数据，它起到一个图形化的参数表作用。（1）图标快捷菜单：显示连线板（2）连线板快捷菜单：模式（3）将连线板端口与控件一一对应举例：生成子VI实现A+B&A-B3-4-2子VI3.子VI设置图标快捷菜单“VI属性”窗口外观、窗口大小、窗口位置、执行方式、打印等4.由上层程序框图创建子VI

（1）选中希望生成为子VI的部分程序框图 （2）编辑创建子VI

功能：使程序框图简洁，且创建为子VI的部分程序可重复使用，减少重复编程。3-5ExpressVI3-5-1ExpressVI的特点

ExpressVI内部封装了更多的VI功能，可以完成信号采集、信号分析、数据存储等许多通常的任务，从而使虚拟仪器的开发更加简单。参数通过设置对话框进行设置。 减少连线，提高程序开发效率。3-5-2由ExpressVI创建子VI3-5ExpressVI3-5-3动态数据类型 大部分ExpressVI接受和返回动态数据类型。即包含数据，也包含信号属性。演示3-6多态多态指函数和VI能够自动适应不同类型输入数据。3-6-1多态函数上图是减法函数接受不同类型数据的几种情况。3-6-2多态VI1.多态VI的概念

图中多态VI要对数据执行运算A+B×2，3个子VI分别对数值、数组和波形进行这样的运算。3-6-2多态VI2.使用多态VI3-6-2多态VI3.创建多态VI

被创建的多态VI调入程序框图以后显示为刚才编辑的图标，并且缺省情况下不显示子VI选择器。如果在Windows文件系统中打开它则显示左图所示的对话框。3-7程序框图设计原则为了程序结构清晰，便于理解，应该使用从左向右，从上到下的顺序排列程序的节点。尽量避免程序框图扩展到屏幕显示范围以外。如果程序中某些部分能在其它程序中重用，或者是某些部分能划分为一个逻辑上的单元，就创建一个子VI。整齐清晰的排列连线，以免造成读程序的困难。按住<Ctrl>键用选择工具在程序框图中划出一块面积，可以解决部分程序框图过于拥挤的问题。为了节省程序框图空间，不必为函数和子VI显示标签，但是常数有必要显示标签。为了增加程序可读性，使用自由标签为程序框图增加必要的注释。3-8修复程序创建中的错误

有时我们按照预定的程序设计方案填写了全部图形代码和控件，程序运行钮却仍然是断裂的形状，这说明程序当中存在错误。这里我们总结一些规律性的东西，以便更快的找到并改正错误，使程序能够运行。3-8-1查找错误的方法

双击断开的运行按钮，打开错误列表窗口。3-8-2常见的程序错误及处理由于数据类型不匹配造成程序框图包含断线。改正方法是转换数据类型或用合适的数据类型替换数据源。某些函数必需的参数未连线。改正方法是找到错误源正确连线。子VI不能运行。改正方法是修复子VI。有时在程序框图中看不到错误，程序却不能运行，可能是错误连线被节点遮盖。解决办法是按<Ctrl+B>键删除错误连线。子VI被放入程序框图后又编辑过它的接口板。此时子VI图标变灰。解决办法是使用“替换”快捷菜单命令，用同一个子VI做一次替换。3-9程序调试

一个能够运行的程序，却并不一定能够输出正确的结果，这就需要程序的调试。调试过程就是发现程序中的错误和缺陷并加以纠正的过程。程序能运行－－语法正确程序能正确运行－－算法正确3-9-1工具条中的程序调试工具①警告列表②运行③连续运行④中止执行⑤暂停⑥高亮显示执行过程⑦保存连线值⑧开始单步执行⑨开始单步执行⑩单步步出3-9-2断点

断点用来使程序执行中在某一位置暂停，以便于观察中间结果。3-9-2断点

可设置断点的位置：

1）函数

2）连线

3）结构3-9-2断点

程序执行到断点，并暂停后可采取的处理方法：

1）单击暂停按钮，继续执行程序。

2）使用单步执行按钮进入单步执行状态。

3）使用探针观察中间值。

4）改变前面板控件值。3-9-3探针

在程序执行时显示流过某一连线的数据值等信息，甚至可以根据数据值做出一定的响应。

普通探针3-9-3探针适应性探针快捷键Ctrl-S 保存VICtrl-R 运行VICtrl-E 在前面板和框图间切换Ctrl-H 打开或关闭ContextHelp窗口Ctrl-B 消除所有无效连线Ctrl-W 关闭活动的窗口Ctrl-F 查找对象和VI数据流编程（补充）控制VI程序的运行方式叫做“数据流”。对一个节点而言，只有当