第五章虚拟仪器导论-虚拟仪器设计基础

第五章虚拟仪器设计基础信息与控制学院自动化系薄迎春5.1虚拟仪器程序结构五局部变量与全局变量三字符串、数组和簇5.25.3五文件操作5.4五图形显示5.55.1虚拟仪器程序结构LABVIEW提供了大量的程序设计结构，这些程序设计结构以图形化的形式体现。图5-1LABVIEW的程序设计结构函数面板中选择[结构]5.1虚拟仪器程序结构1、循环结构(1)for循环循环次数端口重复端口图5-2for循环结构图5-3添加了移位寄存器的for循环结构移位寄存器功能：将i循环过程中存储于缓冲区。5.1虚拟仪器程序结构for循环设计实例求，N为输入的正整数。图5-4for循环结构举例◆添加数值输入框及数值输出框；◆在程序框图面板添加for循环模块；◆在for循环模块中添加移位寄存器；子程序框图隧道隧道5.1虚拟仪器程序结构◆按照图5-4添加其余函数模块并连线。图5-5程序运行结果5.1虚拟仪器程序结构(2)while循环图5-6while循环结构重复端口条件端口StopiftrueContinueiftrue5.1虚拟仪器程序结构while循环设计实例求，n为输入的正整数。图5-5while循环结构举例◆添加数值输入框及数值输出框；◆在程序框图面板添加while循环模块；◆在while循环模块中添加移位寄存器；◆按照图5-5添加其余函数模块并连线。条件存储乘积5.1虚拟仪器程序结构2、条件结构◆条件结构相当于c语言的switch，case语句；◆每个分支都必须有自己的输出通道。(a)布尔分支图5-6条件结构模块(b)整型分支(c)字符型分支5.1虚拟仪器程序结构条件结构设计实例1：求一个数的平方根，当该数≥0时，输出开方结果，当该数小于0时，输出错误代码-999。(a)条件为真时(b)条件为假时图5-7条件结构设计实例1程序框图面板数据类型必须一致5.1虚拟仪器程序结构条件结构设计实例2：当温度高于上限时报警图5-8条件结构设计实例2前面板图5-9条件结构设计实例2程序框图面板(a)条件为假时(b)条件为真时5.1虚拟仪器程序结构条件结构设计实例2运行结果图5-10条件结构设计实例2运行结果5.1虚拟仪器程序结构3、顺序结构(a)平铺式图5-11顺序结构类型(b)层叠式强制程序按照一定的顺序执行。5.1虚拟仪器程序结构3、顺序结构(a)平铺式图5-11顺序结构类型(b)层叠式强制程序按照一定的顺序执行。5.1虚拟仪器程序结构顺序结构设计实例：计算生成等于某个给定的随机数所用的时间。图5-12顺序结构实例程序框图面板设计(a)第0帧(b)第1帧(c)第2帧5.1虚拟仪器程序结构顺序结构设计实例：计算生成等于某个给定的随机数所用的时间。图5-12顺序结构实例程序执行结果5.1虚拟仪器程序结构4、事件结构事件：也称消息，是对某种行为发生的响应。事件来源图5-13事件来源5.1虚拟仪器程序结构图5-14事件结构事件数据节点事件超时事件选择器5.1虚拟仪器程序结构图5-17添加事件处理分支图5-16可通过事件选择器的下拉菜单选择对那个事件进行编程5.1虚拟仪器程序结构事件结构设计实例：处理鼠标按下事件。图5-18鼠标按下处理程序所用控件：◆对话框与用户界面—双按钮对话框；◆字符串常量。5.1虚拟仪器程序结构图5-19鼠标按下处理程序运行结果5.1虚拟仪器程序结构5、公式节点处理公式，尤其是含有复杂函数的方程。(1)在结构中选择公式节点添加到程序框图面板(2)为公式节点添加输入和输出端口(3)在公式节点中安c语言格式添加公式图5-20公式节点创建步骤5.1虚拟仪器程序结构公式节点实例求y=sinx+cos5x的结果图5-21在公式节点中安c语言格式添加公式图5-22程序运行结果5.2字符串、数组和簇1、字符串字符串是ASCII字符序列，LABVIEW中字符串主要功能如下：◆创建简单的文本信息；◆将数值数据以字符的形式传送到仪器；◆将数值数据存储到磁盘；◆用对话框指示或提示用户。图5-23字符串的4种显示方式5.2字符串、数组和簇图5-24字符串函数字符串函数功能：◆查找、提取、替换字符串中的字符或子字符串；◆转换字符串文本大、小写；◆在字符串中查找和提取匹配模式；◆从字符串中提取一行；◆将字符串中的文本移位或反序；◆连接两个或多个字符串；◆在字符串中查找和提取匹配模式；◆删除字符串中的字符；5.2字符串、数组和簇图5-25运行结果字符串实例：在前面板中输入如图5-24所示字符串和数值，将字符串和数值组合为一个字符串。图5-26程序框图面板

5.2字符串、数组和簇2、数组：相同数据类型的集合。图5-27添加数组

(1)创建数组：◆在前面板添加数组框架控件；◆将一个数据对象或元素拖拽到数组框架控件；◆单击框架下拉箭头添加更多元素；◆定义数组维度。5.2字符串、数组和簇图5-28数组函数选板

(2)数组函数：◆从数组中提取单个元素；◆在数组中插入、删除或替换数组元素；◆分解数组。5.2字符串、数组和簇图5-29数组函数选板

(3)数组应用实例1：求一个一维数组和一个二维数组长度。图5-30程序框图面板

5.2字符串、数组和簇图5-31数组函数选板

(3)数组应用实例2：从一个一个二维数组取出一部分元素。图5-32程序框图面板

5.2字符串、数组和簇(1)创建簇图5-33创建簇

3、簇：类似于结构体◆在前面板添加簇框架控件；◆将数据对象或元素拖拽到簇框架控件。5.2字符串、数组和簇(2)簇函数图5-34创建簇

◆从簇中提取单个数据元素；◆向簇中添加单个元素；◆将簇拆分成单个数据元素。5.3局部变量与全局变量变量：LABVIEW用来传递数据的工具，主要用来程序之间或复杂程序内部的数据传递。◆只能在一个VI中使用；◆必须依附于一个前面板对象；局部变量：◆可在多个VI中传递信息；◆不必依附于特定的对象；全局变量：5.3局部变量与全局变量1、局部变量(1)创建局部变量方法1：在控件对象上点右键，在弹出菜单中选择【创建】——【局部变量】，局部变量与控件直接关联。方法2：在函数选板选择【结构】——【局部变量】，这种方式需要为局部变量指定连接的前面板对象。图5-35局部变量应用实例

5.3局部变量与全局变量2、全局变量(1)创建全局变量在程序框图面板的函数选板中选择【结构】—【全局变量】，程序框图面板出现全局变量图标。图5-36全局变量创建全局变量图标双击该图标即可显示全局变量面板全局变量面板5.3局部变量与全局变量(2)在全局变量中加入控件后，保存全局变量，并关闭全局变量前面板文件。(3)单击全局变量图标，在弹出快捷菜单中可选择全局变量。图5-35全局变量选择全局变量应用举例：创建两个VI，一个产生温度，另一个显示温度。图5-37全局变量应用实例(a)VI2前面板(b)VI1程序面板(b)VI2程序面板全局变量5.3局部变量与全局变量全局变量连接在程序框图面板选择【选择VI】，打开相应的全局变量VI，然后通过快捷菜单的选择项选择连接的全局变量。图5-38全局变量连接5.4文件操作文件操作方式新建文件打开文件读/写文件关闭文件文件格式二进制文件：存取速度快，空间占用小文本文件：利于外部访问数据记录文件：利于存储复杂数据5.4文件操作1、文件操作函数◆读/写电子表格；◆读/写文本文件；◆读/写二进制文件；◆创建文件目录；◆列出目录内容；◆移动文件；◆复制文件；◆删除文件；◆修改文件特性；◆操作文件路径；图5-37文件操作函数面板5.4文件操作(1)电子表格输入使用VI将用正弦函数产生的100个正弦数据和循环序号写入excel表格。图5-39写入excel表格5.4文件操作(2)电子表格输出图5-40读出excel表格数据5.4文件操作(3)文本文件输入将字符串“writetexttofile”写入“d:\text_file.txt”。图5-41写入文本文件5.4文件操作(4)文本文件读出图5-42读出文本文件5.4文件操作(5)二进制文件写入将正弦波信号写入二进制文件“d:\binary_file.dat”。图5-43写入二进制文件5.4文件操作(6)二进制文件读出图5-44写入二进制文件5.5图形显示图5-45图形显示控件5.5图形显示图5-46用波形图显示随机产生的50个数1、波形图显示均匀采集的一条或多条曲线。(1)用波形图显示50个随机产生的数据。5.5图形显示图5-47波形图显示电压(2)用波形图显示一个正弦波电压测量结果，从0时刻开始，每隔2ms采样一次，共采样50个点。5.5图形显示图5-48波形图显示两组不同长度的数据(3)显示两组不同长度的数据。5.5图形显示图5-46用波形图表显示实时温度2、波形图表显示以恒定速率采集的一条或多条曲线，波形可连续移动。(1)用波形图表显示现场实时温度。5.5图形显示图5-49用波形图表显示实时温度