虚拟仪器程序软件与malab软件的比较

虚拟仪器程序软件与malab软件的比较

1软件材料的开发—LabVIEW简介lab视图是虚拟实验室建模软件（实验室虚拟环境）的简称。这是由美国国家机器公司（ni）开发的一套完整而灵活的工具和分析软件应用程序。LabVIEW程序称为虚拟仪器或简称为VI,每个VI都由前面板和框图程序以及图标/连接端口三部分组成。LabVIEW不同于基于文本的编程语言(如Fortran和C),它是一种图形编程语言——通常称为G编程语言,其编程过程就是通过图形符号描述程序的行为。LabVIEW使用的是科学家和工程师们所熟悉的术语,还使用了易于识别的构造G语言的图形符号。即使具有很少编程经验的人也能学会使用LabVIEW,并能够发现和了解一些有用的基本编程原则。LabVIEW是工程人员开发虚拟仪器常用的一种软件工具。它有以下特点:(1)图形化的编程方式,设计者无需写任何文本格式的代码,是真正的工程师的语言;(2)提供丰富的数据采集、分析及存储的库函数;(3)既提供了传统的程序调试手段,如设置断点,单步运行,同时提供独到的高亮执行工具,使程序动画式运行,利于设计者观察到程序运行的细节,使程序的调试和开发更为便捷;(4)32bit的编译器编译成32bit的编译程序,保证用户数据采集,测试和测量方案的高速执行;(5)囊括了PCI、GPIB.PXI、VXI、RS-232/485在内的各种仪器通信总线标准的所有功能函数,使得不懂得总线标准的开发者也能够驱动不同总线标准的接口设备与仪器;(6)提供大量与外部代码或软件进行连接的机制,诸如DLL(动态连接库)、DDE(共享库),ActiveX等;(7)强大的Internet功能,支持常用的网络协议,方便网络、远程测控仪器的开发。2虚拟仪器编程软件与数学软件matlab的比较MATLAB(MATrixLABoratory,矩阵实验室)是由美国MathWorks公司于1984年推出的一套数值计算软件,分为总包和若干个工具箱,可以实现数值分析、优化、统计、偏微分方程数值解、自动控制、信号处理、图像处理等若干个领域的计算和图形显示功能。它将不同数学分支的算法以函数的形式分类成库,使用时直接调用这些函数并赋予实际参数就可以解决问题,快速而且准确。MATLAB自1984年正式推出后,其功能越来越强大,知名度也越来越大,已成为国际公认的最优秀的数学软件之一,其应用范围涵盖了工业、电子、医疗以及建筑等领域。其主要特点大致如下:(1)MATLAB的基本单位为矩阵,其表达式与数学、工程计算中常用的形式类似。并且矩阵的行和列无需定义,可随时添加或修改;(2)MATLAB语言以解释方式工作,对每条语句进行解释后即运行,键入算式即得结果,无需编译,对错误可立即做出反应,大大减少了编程和调试的工作;(3)具有非常友好的人机界面。MATLAB语言规则与人们长期以来使用的在演算纸上进行演算的书写习惯十分相似,易学易读适于交流;(4)具有强大的作图和数据可视化功能。可以把数据以多种形式加以表现,非常简单、直观、方便;(5)具有很强的可扩展性。MATLAB软件包括MATLAB主程序和许多日益增多的工具箱,工具箱实际就是用MATLAB的基本语句编写的各种子程序集,用于解决某一方面的专门问题或实现某一类的新算法。MATLAB还提供了与其他应用语言的接口,以实现数据的共享和传递。综上,虚拟仪器编程软件LabVIEW和数学软件MATLAB是目前工程技术领域中比较流行的两种软件,功能强大,但是各自在某些方面存在着不足和缺点,对于一些需要进行大量数据运算处理的复杂应用,LabVIEW显得有些力不从心。因此如果在LabVIEW中实现MATLAB的调用,把LabVIEW软件平台与MATLAB相结合使用,无疑可以很好地补充LabVIEW的开发功能,大大的拓宽虚拟仪器的开发范围。3在intranet中调用nb3.1脚本节点生成LabVIEW的脚本节点允许用户执行外部脚本。具体地讲,使用脚本节点可以执行MATLAB脚本。由于许多人都曾经开发和使用过MATLAB脚本(称为m文件),本论文将集中讨论使用MATLAB脚本节点来执行MATLAB脚本文件,其具体实现过程如下:3.1.1matlab收敛可从AllFunctions选项板上访问MATLAB脚本节点,其调用方法:Functions→AllFunctions→Analyze→Mathematics→Formula→MATLABScript,打开MATLABScript节点即可进行操作。在框图上放置脚本节点的方法是首先从选项板中选择MATLAB脚本节点并将其放置在框图上,然后使用Positioning工具将脚本节点调整到所希望的大小。3.1.2导入p有两种方法可以向脚本节点中输入MATLAB脚本。(1)使用Operating或Labeling工具直接向MATLAB脚本节点中输入脚本;(2)可以直接导入写好了的脚本,方法是使用鼠标右健单击MATLAB脚本节点,从快捷菜单中选择Import,从打开的Chooseascript(选择脚本)对话框中选择要导入的文件并单击Open,MATLAB脚本文本将出现在脚本节点中。为了便于调试,建议在导入脚本到LabVIEW之前,先在MATLAB环境内编写并运行。3.1.3加输入变量的方法需要为MATLAB脚本节点的变量添加输入输出变量。添加输出变量的方法是右击MATLAB脚本节点帧并从快捷菜单中选择AddOutput。同样,添加输入变量的方法是右击MATLAB脚本节点帧并从快捷菜单中选择AddInput.当输入输出变量出现在节点上后,可以给它们添加名字,当然在任何时候都可以使用Labeling工具编辑变量的名字。默认情况下,MATLAB脚本节点分别为errorin和errorout参数设置了一个输入和一个输出。为了利用错误检查参数获取调试信息,建议在运行VI前为MATLAB脚本节点上的errorout端子创建指示器,以观察运行时产生的错误信息。3.1.4读取matlab脚本文件有时要将MATLAB脚本保存为文本文件,这样以后可从LabVIEW中打开该文件,从而将MATLAB脚本导入LabVIEW.保存MATLAB脚本的方法是右击MATLAB脚本节点并从快捷菜单中选择Export,打开Namethescript对话框,输入希望的新文件名或选择要覆盖的现存文件,然后单击save.MATLAB脚本文件是文本文件,尽管文本文件通常有.txt扩展名,但MATLAB文件使用.m扩展名。这与MATLAB的m文件命名约定一致。3.2matlab版本的安装在LabVIEW中调用MATLAB时必须注意以下几点:(1)LabVIEW使用ActiveX技术来实现MATLAB脚本节点,因此MATLAB脚本节点只能用于Windows平台上。(2)计算机上必须安装MATLAB5.0以上的版本才能使用MATLAB脚本节点,因为执行脚本节点时要调用MATLAB脚本服务器。(3)LabVIEW虽然认可MATLAB数据类型,但是必须注意变量数据类型匹配要正确,否则LabVIEW运行时将产生错误或产生错误的信息。所以应该经常检查脚本节点的输入、输出数据类型。在MATLAB中,对于任何新的输入或输出,其默认类型为Real.为了改变脚本节点上输入输出端子的数据类型,首先右击输入或输出端子并从快捷菜单上选择ChooseDataType,然后从可用的数据类型列表中选择合适的数据类型。表1是LabVIEW和MATLAB对应的数据类型。4基于matlab的三维面图绘制限于篇幅,下面以绘制一个三维球面图为例进行说明:在LabVIEW的Controls选项板的graphindicators子选项板中有三个常用的图形函数(波形显示控件),它们可以显示均匀采样波形(WaveformChart、WaveformGraph)和多值函数曲线(XYGraph),而在Controls选项板→AllControls子选项板→Graph子选项板中可以找到所有的波形显示控件,Graph子选项板中还包含了一些三维图形和极坐标图等控件;因此LabVIEW也可以绘制三维复杂的图形,但过程就要复杂些,且图形显示不是很好看,甚至有时不能满足用户的需求。如图1所示是在LabVIEW中编程实现的三维球面图的框图程序和运行结果。MATLAB强大的绘图功能可以给LabVIEW图形显示方面很好的补充,在MATLAB中,既可以绘制基本图形,也可以绘制不同坐标系下的图形,还可以绘制不同专业用到的功能图形,此外,MATLAB还有很强的三维可视化功能,能够绘制具有高度真实感的实体模型图。在MATLAB只需调用一个函数就可以轻松绘制出非常好看的二维、三维曲线和复杂的空间曲面图。按照2讲述步骤在LabVIEW中通过MATLABScript节点调用MATLAB完成三维球面图的绘制,其框图程序和运行结果如图2所示。经过对比图1和图2,我们可以看出两种绘制球面图方法的区别:直接在LabVIEW中编程进行绘图其框图程序比较复杂且需预先知道球面的参数方程,绘制出的球面图也不是很好看;而在LabVIEW中调用MATLAB绘制的球面图仅在MATLABScript节点中调入一个创建球面的函数sphere即可完成,调用过程极其简单,绘制的图的效果极佳。这虽然只是一个简单的例子,但很好地说明了问题。5虚拟仪器简介通过以上介绍,我们可以了解到在LabVIEW中调用MATLAB脚本节点的实现过程;并且通过一个简单的具体例子,证明了MATLAB在LabVIEW中调用是完全可以实现的,其实现过程简单易行,并能够很好的扩展LabVIEW功能,并将大大的拓宽虚拟仪器的开发范围。