电气测量实验报告

电子科技大学标准实验报告20140802040262014080204026李晓宁学生姓名： 钟治瑶学号：指导教师：二、实验项目名称： LABVIEW基础实验二、实验原理:LABVIEWLabVIEW是美国国家仪器（NationalInstruments,简称NI）公司最早于1986年推出的一款软件，最初主要是为了简化工程人员开发PC与仪器设备之间数据通信和数据处理的相关应用，所以一开始就提供了非常方便的程序界面设计工具以及基于数据流的图形化编程方式。随着技术的发展和应用的拓展，LabVIEW本身也不断发展，通过每年的升级添加更多功能，进一步简化科学家和工程师用其实现复杂应用的难度。时至今日，除了传统的仪器控制和数据采集应用，LabVIEW在嵌入式控制、信号处理、射频和软件无线电等领域也有越来越多的应用。LabVIEW基本开发环境简介使用LabVIEW编程时，最基本的程序文件形式是VI（VirtualInstruments的缩写），默认保存的LabVIEW程序后缀名为“.vi”。每个VI由“前面板”和“程序框图”两个部分组成，因此每次新建VI也会弹出两个窗口，分别是VI的前面板和程序框图。其中前面板可以理解为用户界面，而程序框图则可以理解为程序部分,如下图所示。图3-1一个简单的LabVIEW程序前面板和程序框图（1） 前面板LabVIEW的前面板相当于程序的界面。在LabVIEW前面板的空白处点击右键，会弹出一个控件选板（图3-2）,包含了不同类型的用户界面元素（称为“控件”），按照不同的控件类型又分为不同的子选板。LabVIEW的控件有多种类型，最基本的包括数值型，布尔型、字符串型等。每种类型又包含不同的具体控件形式，例如数值型就又包括了多种不同的具体类型（图3-3）。（2） 程序框图LabVIEW的程序框图决定了程序的运行行为，框图中可以包含终端（Terminal）、常数（Constant）、函数（Function）、连线（Wire）、结构（Structure）、子VI（subVI）等元素。

图3-3“新式”控件类型中“数值” 图3-2LabVIEW的控件选板子选板所包含的不同类型的控件函数LabVIEW的一个特点是提供了大量的现成函数，既包括加减乘除等非常基本的运算函数，也包含文件操作等功能性函数以及统计、信号处理等较复杂的函数。这些函数都位于程序框图的函数选板中，在LabVIEW程序框图的空白位置单击右键即可弹出函数选板。在函数选板中，不同的函数按照类别归类，组成子选板，例如“编程”、“测量I/O”、“数学”、“信号处理”等等。每一个大类下面又分为不同的小类，例如“数学”中又分为“数值”、“初等与特殊函数”等，将鼠标悬停在某一子类上又可弹出下一级子选板，下面可能还有更下一级的子选板。如果安装了LabVIEW的一些附加模块和工具包，在函数选板中将会体现出相应的更多子选板，也就是提供了更多的现成函数。如果不知道希望使用的函数具体位于哪个子选板中，可点击函数选板右上方“搜索”按钮根据函数名称或名称的一部分进行搜索。数组在LabVIEW中，数组中的元素是同一类型的数据集合，而且必须都是控件或者都是指示控件。这些数据的类型可以是数值型、布尔型、字符串型等。一个数组可以是一维、二维或者多维，每维最多可以有2311个元素。数组的索引是从0开始的，范围介于0到n之间，其中n是数组中元素的个数。移位寄存器移位寄存器可用于将上一次循环的值传递至下一次循环。移位寄存器以一对接线端的形式出现，分别位于循环两侧的边框上，位置相对。右侧接线端含有一个向上的箭头，用于存储每次循环结束时的数据。LabVIEW将数据从移位寄器右侧接线端传递到左侧接线端。循环将使用左侧接线端的数据作为下一此循环的初始值。该过程在所有循环执行完毕后结束。循环执行后，右侧接线端将返回移位寄存器保存的值。移位寄存器可以传递任何数据类型,并和与其连接的第一个对象的数据类型自动保持一致。连接到各个移位寄存器接线端的数据必须属于同一种数据类型。循环中可添加多个移位寄存器。如循环中的多个操作都需使用之上一次循环的值，可以通过多个移位寄存器保存结构中不同操作的数据值。本次设计中移位寄存器传递的是一个初始化的数组，将满足条件的i存入到该数组一次循环时，将该数组传递到左侧接线端，作为下一次循环的初始值。移位寄存器函数如图3-6所示：图3-6移位寄存器函数初始化数组该函数的作用是创建n维数组，其中的每个元素都被初始化为“元素”的值。通过定位工具可调整函数的大小，增加输出数组的维数。连线板可显示该多态函数的默认数据类型。“元素”是用于初始化“初始化的数组”中所有元素的值。“元素”可以是任意类型的标量数据。“维数大小”0n须为数值。如维数大小为0,函数将创建空数组。n维数组的“维数大小”接线端必须为n。“初始化的数组”的数据类型与“元素”一致［17］本次设计中，初始化一个数组，用来存放满足条件的i。初始化数组函数面板如图3-7所示。索引数组索引数组函数通过设定索引值得到n维数组的元素或子数组，该函数功能为访问数组中的某个元素或子数组。数组是一维数组，索引功能为设定某一具体数值，索引后的结果是数组的某一元素。如果数组是二维数组，则索引功能增添为索引行和索引列，索引后的结果是数组的某一子数组。本次设计中，用该函数来索引找到的离过零点前后两个点后计算频率。索引数组函数面板如图3-8所示。元素錐数大小0-初始化的数組囲］+日元素錐数大小0-初始化的数組囲］+日n维数組索引0索引旷1元素或子数组图3-7初始化数组 图3-8索引数组连线作为一种图形化的编程开发环境，LabVIEW通过连线将终端、常量、函数、结构、子VI等元素连接在一起，并定义了它们的执行顺序，从而实现程序功能。根据数据类型的不同，连线体现出不同的颜色和粗细，一些常见的形式如表3-1所示。表3-1LabVIEW中的连线浮点数值整形数值布尔型字符串型标量一维数组二维数组UWflzHUAMUt如果将数据类型冲突的两种终端、常量或函数接线端连接在一起，就会发生错误，LabVIEW会显示连线错误(如图3-6所示)，通过快捷键Ctrl+B可以清除程序框图中的所有错误连线。通过程序框图窗口工具栏上的 按钮可以自动整理连线。宇符串显云控件|23.5针 X* *2®图3-6数据类型冲突的错误连线(数值类型与字符串类型连接在一起)(5) LabVIEW程序的运行与调试运行在LabVIEW中，点击前面板或程序框图工具栏中的运行按钮住1就可以运行VI一次。点击连续运行按钮画，就可以连续运行程序。当程序运行时，单击停止按钮⑥可以停止程序运行。单击暂停按钮“可暂停程序运行，再次单击此按钮可恢复运行。图3-7错误列表对话框degC图3-7错误列表对话框degC查找VI不可执行的原因如果一个VI程序存在不可编译的错误，VI是不能运行的，此时工具栏中的运行按钮会由心变为断裂状态心，表示程序存在错误。此时点击0按钮，会弹出“错误列表”对话框（图8-20），用户可以根据对话框中的信息定位错误并加以改正。高亮显示程序运行过程单击程序框图工具栏上的高亮执行按钮画,该按钮会变^□，此时再点击运行按钮，程序就会在高亮方式下运行，可以实时显示流过每条连线和每个接线端的数据，这就给我们调试程序带来了便利。但是使用高亮执行方式将使程序执行速度明显降低。如果要取消高亮执行方式，只需要再次单击高亮执行按钮即可。断点与探针在LabVIEW程序框图中需要设置断点的连线、节点或子VI上点击右键，在弹出快捷菜单中选择“断点>>设置断点”即可设置断点（图8-21）,同样的位置再次点击弹出快捷菜单，如果选择“清除断点”则可以删除已经设置的断点。当程序运行到断点处，会自动暂停，此时如果点击工具栏上的暂停按钮回，程序就会继续运行到结束或下一个断点处。degFiI图3-8在输入连线处和加法节点处设置了断点的LabVIEW程序使用探针可以观察程序运行时连线上的数据。在需要添加探针的连线上单击右键，在弹出快捷菜单中选择“探针”即可设置探针，此时会弹出一个“探针监视窗口”对话框，同时在连线上出现一个探针号（图3-9）。关闭探针监视窗口就会自动清除掉探针。探针可以帮助我们在程序运行过程中或运行结束后观察一些中间运算的结果。在一些较复杂的程序调试过程中，探针和断点常常配合在一起使用。degCdegF图3-9设置一个探针观察乘法运行之后的数据单步运行点击程序框图工具栏上的.□按钮，将按照单步执行的方式执行VI。每点击一次执行一步，遇到循环结构时，将跳入循环或子VI继续单步执行。甘按钮实现的同样是单步执行功能，与.□按钮的区别是遇到循环结构或子VI不会跳入，而将它们也当做一个节点来一步完成执行。在程序单步运行时，点击程序框图工具栏上的卞按钮，可以跳出单步执行VI的状态，暂停程序运行。(6)LabVIEW中的条件结构和循环结构条件结构和循环结构是LabVIEW里非常重要的两种程序结构，如果仅靠连线，那么程序的执行顺序永远是顺序执行，正是有了条件结构与循环结构，我们才可以控制LabVIEW的数据流产生复杂的分支和循环。A.For循环如果已经知道循环要执行的次数，可以使用For循环。对For循环左上方的“N”赋值，就可以限定循环执行的次数。例如图8-31的程序所实现的功能就是每100ms产生一个随机数并刷新输出，连续产生10次后停止。NJiWi _[£HEfn等待(ms)|ioo]-©□J7图3-10For循环举例如果For循环的循环总数“N”设置为0,那么For循环可以一次也不执行。For循环将连接到总数N接线端的值n作为执行次数的子程序框图。计数接线端C)可提供当前的循环总数，取值范围是0到n-1。创建For循环后，可使用移位寄存器将值从上一个循环传递到下一个循环。如将数组连接到For循环，启用自动索引可读取和处理数组中的各个元素。也可配置For循环使其返回由循环生成的值所组成的数组，启用启用自动索引。循环框外面

的数据可以通过数据通道进入循环框内，同样，循环框内的数据也可以通过数据通道传送到循环框外。数据通道是用连线工具连接循环框内外的数据端口时，在框架上自动形成方形通道图标，图标空心表明此时数据通道具有自动索引功能，实心图标不能索引，For循环的数据通道默认为能自动索［。本次实验中将采集到的数组送入For循环进行处理。4）条件结构条件结构包括一个或多个子程序框图，或分支，结构执行时，仅有一个子程序框图或分支在执行。连接至选择器接线端的值可以是布尔、字符串、整数，或枚举类型，用于确定要执行的分支。右键单击结构边框，可添加或删除分支。可使用标签工具来输入条件选择器标签的值，并配置每个分支处理的值。当控制条件为布尔型数值时，有Ture和False两种选择框架，这是LabVIEW默认的选择框架方式。当控制条件为数值型时，选择器标签值为整数0、1、2 ，选择框架的个数可根据实际需要确定，最多可包含2311个条件。本次设计中图3-11条件结构如果有满足条件的i图3-11条件结构初始化的数组元素维数大小0-初始化的数组图3-12初始化数组四、实验目的:1、 熟悉虚拟仪器的基本知识掌握For循环、移位寄存器的建立方法2、 学习labview中典型函数的使用五、实验内容：学习LABVIEW编程方法；学习For循环、移位寄存器的编程；六、实验器材（设备、元器件）:序号名 称型号与规格数量备注1信号发生器1台2计算机1台3USB2832数据米集卡1个437芯D端子板1个5串口通信电缆1根七、实验步骤：1•实验前准备在实验开始前，先检查所有电源开关及按钮是否都处于断开状态，将实验线路图与实验装置相对应。2編程进行第一次运算的是0+0,For循环中的重复端子是从0开始计数，移位即寄存器在没有初始化的情况下，默认的数值是0所以第一次运算的是0+0,第二次运算的是寄存器的0与重复端子的1相加，所以循环要进行101次。移位寄存器的初始化：移位寄存器的初始化是非常必要的，因为只要用户不退出VI,移位寄存器便可记录上次运算完时的结果，所以上面的程序在第二次执行时输出的结果不是5050，而是10100！添加初始化即可。3•运行程序，记录实验数据4•恢复实验初始状态八、 实验数据及结果分析：运行程序，实验结果为：5050九、 实验结论：运行程序，编程正确，实验结果符合预期值。本