labview简介
labview简介
什么是LabVIEW?
NI LabVIEW 是行业领先的用于开发设计、控制和测试系统的软件工具。自1986年问世以来,世界范围内的工程师和科学家在整个产品设计周期内都依靠NI LabVIEW 图形化开发环境来开发项目,从而获得更高的质量,更短进入市场的时间,和更高的工程和生产效率。
LabVIEW 的图形化数据流语言很自然地吸引了全世界的工程师和科学家将其作为一种更加直观的方式用于自动测量和控制系统。结合了内置I/O 、交互式用户界面控件和指示器的数据流语言使得LabVIEW
成为工程师和科学家的理想选择。
针对初学者的Express 技术
对于初学者,Express 技术将常用的测试和自动化任务简化至高层的、交互式功能块。利用Express 技术,数以千计的非程序员可以快速且轻松地利用LabVIEW 平台来建立自动化系统。
针对有经验程序员的完整功能的图形化语言
对于有经验的程序员,LabVIEW 提供了传统编程语言(例如C )的性能、灵活性和兼容性。事实上,LabVIEW 图形化编程具有与传统语言相同的结构,包括变量、数据类型、循环和顺序结构和错误处理。利用LabVIEW ,您可以重用已打包成DLL 或共享库的传统代码,并且可以与使用.NET 、ActiveX 、TCP 和其他标准技术的软件相结合。
利用LabVIEW 开始——建立一个VI
(虚拟仪器)
1. 设计一个用户界面
利用数以百计内置的、完全可自定义的UI 目标来交互式地创建一个专业的用户界面。
2. 编制您的图形化代码
使用图形化编程和自动的代码生成来快速地开发您自定义的设计、控制和测试应用程序。
LabVIEW中的控制系统设计和调试
LabVIEW中的控制系统设计和调试LabVIEW是一款强大的图形化编程环境,被广泛应用于各种控制
系统的设计和调试。本文将介绍使用LabVIEW进行控制系统设计和调
试的基本步骤和注意事项。
一、LabVIEW简介
LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是由美国国家仪器公司(National Instruments)开发的一种图形化编程语
言和开发环境。它以直观、易用的方式帮助工程师们完成各种测试、
测量、控制和数据采集等任务。LabVIEW具有丰富的功能模块和强大
的图形化编程能力,使得其在控制系统设计和调试方面具有独特的优势。
二、控制系统设计步骤
1. 系统建模与仿真
在LabVIEW中,第一步是对待设计的控制系统进行建模和仿真。LabVIEW提供了许多工具和模块,可以轻松地搭建系统的模型,并进
行仿真分析。可以使用Block Diagram来搭建系统框图,使用MathScript Module进行数学建模,使用Simulation模块进行系统仿真。
2. 控制算法设计
控制算法是控制系统中的核心部分。LabVIEW提供了丰富的控制
算法模块和函数,可以帮助工程师们快速地设计和实现各种控制算法。
可以使用PID Control模块进行比例、积分和微分控制,使用State-Space模块进行状态空间控制,使用Fuzzy Logic模块进行模糊控制等。
3. 硬件连接与数据采集
在控制系统设计中,需要将LabVIEW和硬件设备进行连接,并进
利用LabVIEW进行仪器控制与测量
利用LabVIEW进行仪器控制与测量LabVIEW是一款强大的图形化编程软件,广泛应用于仪器控制与测量领域。它提供了丰富的工具和函数库,帮助工程师们实现高效可靠的仪器控制和测量任务。本文将介绍如何利用LabVIEW进行仪器控制与测量,并分享一些实用的技巧和经验。
一、LabVIEW简介
LabVIEW是由美国国家仪器公司(National Instruments,简称NI)开发的一款虚拟仪器编程环境。它基于图形化编程思想,通过将各种仪器的控制命令和测量数据进行图像化的表示和连接,实现仪器的自动化控制和数据处理。
二、仪器连接与配置
在使用LabVIEW进行仪器控制之前,首先需要确保仪器与计算机正确连接,并进行相应的配置。LabVIEW支持各种通信接口,如GPIB、USB、以太网等,根据所使用的仪器接口,选择相应的硬件适配器并进行驱动程序的安装。
在LabVIEW开发环境中,选择适当的仪器控制器件和相应的驱动程序,并进行配置。LabVIEW提供了一系列的仪器驱动程序,可以根据具体的仪器型号进行选择和安装,以确保与仪器的正常通信。
三、仪器控制程序设计
1. 创建仪器控制 VI
在LabVIEW中,一个程序被称为虚拟仪器(VI,Virtual Instrument)。要创建一个仪器控制程序,首先打开LabVIEW开发环境,点击“新建”按钮,选择“空VI”创建一个新的虚拟仪器。
2. 编写程序代码
在LabVIEW的开发环境中,程序代码被称为控件和功能块,通过将这些控件和功能块进行图形化的连接,实现仪器的控制和测量。可以根据需要在界面上拖拽控件,如按钮、滑块、图表等,并通过功能块的参数设置来实现具体的仪器控制和测量任务。
LabVIEW与机器视觉实现自动视觉检测
LabVIEW与机器视觉实现自动视觉检测
自动视觉检测是一种利用计算机技术和机器视觉系统进行自动检测
与识别的技术。在现代制造业中,自动视觉检测已经成为提高生产效
率和产品质量的重要手段。LabVIEW作为一种强大的图形化编程语言,与机器视觉系统相结合,能够实现高效准确的自动视觉检测。
一、LabVIEW简介
LabVIEW是National Instruments(NI)公司开发的一种图形化编程
语言和开发环境。它以图形化的方式呈现编程逻辑,开发者只需拖拽、连接不同的函数模块,即可实现复杂的控制和测量应用。LabVIEW具
有易上手、灵活、高效等特点,因此在工程领域得到广泛应用。
二、机器视觉技术
机器视觉技术是一种模拟人眼实现对图像的感知和分析的技术。它
通过摄像头或相机获取图像,利用计算机对图像进行分析处理,实现
图像识别、检测和测量等功能。机器视觉技术已经广泛应用于工业自
动化、医疗诊断、智能交通等领域。
三、LabVIEW与机器视觉的结合
LabVIEW提供了丰富的图像处理函数库和模块,可以直接用于机
器视觉系统的开发。开发者可以利用LabVIEW进行图像采集、预处理、特征提取、目标检测和分析等操作,从而实现自动视觉检测。
1. 图像采集
LabVIEW可以通过连接相机和摄像头实现图像的实时采集。它支持多种图像采集设备,如数码相机、线阵扫描相机和工业相机等。LabVIEW还允许用户自定义图像采集接口,以适应不同的硬件设备。
2. 图像预处理
通过图像预处理,可以提高后续图像处理的准确性和效率。LabVIEW提供了丰富的图像滤波、增强、几何变换等函数模块,可以用于去噪、增强、纠正图像畸变等操作。开发者可以根据实际需求,选择适当的预处理算法,并将其与机器视觉系统集成。
LabVIEW中的自动化控制与调节
LabVIEW中的自动化控制与调节LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一款基于图形化编程语言的开发环境,广泛应用于自动化控制和调节
领域。本文将介绍LabVIEW在自动化控制与调节方面的应用和优势。
一、LabVIEW简介
LabVIEW是一种先进的可视化编程工具,具有易学、易用、灵活
等优点。它可以用于各种领域的自动化控制和调节应用,包括工业控制、仪器仪表、机器人控制等。LabVIEW的核心是图形化编程语言G
语言,用户可以通过将各种函数、算法和控制器拖放到界面上进行编程。
二、LabVIEW在自动化控制中的应用
1. 数据采集与监测
LabVIEW提供了丰富的数据采集与监测工具,可以实时采集和监
测各种传感器数据,如温度、压力、湿度等。通过LabVIEW的图形化
编程界面,用户可以方便地配置和控制数据采集器,并实时显示和记
录数据。
2. 自动化控制系统
LabVIEW可以用于设计和开发各种自动化控制系统,如温控系统、流程控制系统等。用户可以通过编写自定义的控制算法,实现对系统
的精确控制。LabVIEW还提供了丰富的控制器模块,如PID控制器、
模糊控制器等,方便用户快速搭建控制系统。
3. 实时监控与报警
LabVIEW可以实时监控系统状态并进行报警处理。用户可以通过
设定阈值条件,当系统状态超出预设范围时,LabVIEW会自动触发报
警机制,并发送报警信息。这对于保证系统的安全运行具有重要意义。
三、LabVIEW在调节中的应用
LabVIEW入门从零基础到快速上手
LabVIEW入门从零基础到快速上手LabVIEW是一种图形化编程语言和开发环境,用于控制和测量系
统应用的快速原型设计、数据采集和分析。本文将引导读者从零基础
开始,逐步学习LabVIEW的基本概念和使用技巧,以帮助读者快速掌
握LabVIEW的入门知识。
一、LabVIEW简介
LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是由美国国家仪器公司(National Instruments)开发的一种图形化编程语
言和开发环境。LabVIEW广泛应用于控制和测量系统领域,其独特的
可视化编程方式使其成为工程师和科学家的首选工具。
二、LabVIEW安装和配置
1. 下载LabVIEW安装程序并运行;
2. 根据提示选择安装选项和目标文件夹;
3. 完成安装后,启动LabVIEW,并进行基本配置,如选择界面语言、设置默认文件夹等。
三、LabVIEW界面介绍
LabVIEW的界面由工具栏、项目资源、控制面板和主编辑区组成。工具栏提供了常用的控件和工具,项目资源用于管理程序文件,控制
面板用于运行程序,主编辑区用于编写和调试程序。
四、LabVIEW基本元素
1. 控件:LabVIEW提供了丰富的控件,如按钮、滑动条、图形显
示等,用于构建用户界面;
2. 连接线:用于连接程序中的各个元素,形成数据流;
3. 图标和面板:图标表示程序的功能,面板显示用户界面;
4. 节点:用于执行具体的功能操作,如数学运算、控制结构等。
五、LabVIEW编程基础
1. 数据流图:LabVIEW的编程模型基于数据流图,程序通过连续
使用LabVIEW进行数据可视化和报告生成
使用LabVIEW进行数据可视化和报告生成数据可视化和报告生成在科学研究、工程应用和业务决策中扮演着重要角色。LabVIEW是一款功能强大的开发环境,可以帮助用户通过图形化编程实现数据可视化和报告生成。本文将介绍如何使用LabVIEW进行数据可视化和报告生成的方法和步骤。
一、LabVIEW简介
LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一款用于测试、测量和控制系统的开发环境。它采用图形化编程的方式,使用户能够直观、高效地开发应用程序。LabVIEW具有丰富的功能和灵活的性能,广泛应用于科学研究、工程应用和教学领域。
二、数据可视化
数据可视化是将数据以图形的形式呈现出来,帮助用户更好地理解数据的特征和规律。LabVIEW提供了丰富的图形控件和绘图函数,可以帮助用户实现各种类型的数据可视化。
1. 创建界面
使用LabVIEW打开新建VI(Virtual Instrument)窗口,选择所需的图形控件,如图表、图像显示等,并将其布局在界面上。可以根据需要调整控件的大小和位置,使界面更加美观和直观。
2. 数据输入和处理
在LabVIEW中,可以通过各种方式输入数据,如从文件读取、从
传感器采集等。将数据输入到LabVIEW中后,可以使用图形化编程方
法对数据进行处理和分析,例如滤波、傅里叶变换等。
3. 数据可视化
利用LabVIEW提供的图形控件和绘图函数,将处理后的数据以图
形的形式呈现出来。可以选择合适的图表类型,如折线图、柱状图等,以及图表的样式、颜色等参数,使数据的特征更加鲜明和易于理解。
labview的介绍
虚拟仪器系统及其开发程序LabVIEW介绍
引言
虚拟仪器是将仪器装入计算机,通过计算机的开发软件来实现仪器的功能的一种仪器测试测量系统。目前开发虚拟仪器的软件程序为LabVIEW,用户只需通过软件技术和相应数值算法,就能实时、直接地对测试数据进行各种分析与处理,透明地操作仪器硬件,方便地构建出模块化仪器。从目前虚拟仪器的发展方向和广泛应用来看,不久的将来,虚拟仪器将广泛应用在气象观测和气象科普中,因此有必要对该系统作一番介绍。
一、电子测量仪器的发展
电子测量仪器发展至今,大体可分为四代:模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。第一代模拟仪器,如指针式万用表、晶体管电压表等。第二代数字化仪器,这类仪器目前相当普及,如数字电压表、数字频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化为数字信号测量,并以数字方式输出最终结果,适用于快速响应和较高准确度的测量。第三代智能仪器,这类仪器内置微处理器,既能进行自动测试又具有一定的数据处理能力,可取代部分脑力劳动,习惯上称为智能仪器。它的功能块全部都是以硬件(或固化的软件)的形式存在,相对虚拟仪器而言,无论是开发还是应用,都缺乏灵活性。第四代虚拟仪器,它是现代计算机技术、通信技术和测量技术相结合的产物,是传统仪器观念的一次巨大变革,是将来仪器产业发展一个重要方向。
二、虚拟仪器概述及其特点
虚拟仪器(virtual instrumention)是基于计算机的仪器,是美国国家仪器公司(National Instruments Corp. 简称NI)于1986年提出的。计算机和仪器的密切结合是
Labview概述
二、Labview 的操作环境
1. VI的组成部分 Labview VI有三个部分:前面板、程序框 图和图标/连线板。
(1)前面板
前面板:即图形化用户界面,用于设置输入数 值和观察输出量,模拟真实仪表的前面板。
前面板构成:控制(Control)、指示 (Indicator)和修饰(Decoration)构成。 控制:用户设置和修改VI输入量的接口; 指示:显示VI输出数据或图形; 修饰:对前面板进行美化、装饰。
2.Labview的操作模 板
(1)工具选板 工具选板为编程者提供了各种用于创建、修改和 调试VI程序的工具。
(2)控件选板 该模板用来给前面板设 置各种所需的输出显示 对象和输入控制对象, 包括各种旋钮、开关、 显示屏等所有可能涉及 到的操作部件。
(3)函数选板 函数选板是用于 程序框图面板创 建流程图程序的 工具。
ห้องสมุดไป่ตู้
可以把复杂、繁琐、费时的语言编程简化成用简 单图形编程或图标提示的方法选择功能(图形), 用线条把各种图形连接起来的简单图形编程方式, 使不熟悉编程的工程技术人员可以按照测试要求 和任务快速“画”出自己的程序,“画”出仪器 面板,大大提高工作效率,减轻科研人员和工程 技术人员的工作量。
运用Labview,能在多种平台上开发出满足最 高性能要求的系统,包括: Windows , Linux ,UNIX, 或实时操作系统。 项目开发完成后,经编译可生成可执行文件 (exe)。
LabVIEW入门指南从零开始学习
LabVIEW入门指南从零开始学习LabVIEW入门指南
从零开始学习
LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一款功能强大的图形化编程语言和开发环境,用于实施测量、控制和数据采集等科学和工程应用。本指南旨在帮助初学者从零开始学习LabVIEW,提供基础知识和实用技巧,以便快速上手和熟练应用LabVIEW。
一、LabVIEW简介
1.1 LabVIEW的起源与发展
LabVIEW最早由美国国家仪器公司(National Instruments)于1986年推出,是一种面向虚拟仪器的编程语言。它以图形化的方式表示程序结构和算法,使得非专业的编程人员也能够简单地开发和测试各种测量、控制和自动化系统。
1.2 LabVIEW的特点与优势
LabVIEW具有以下几个突出特点和优势:
1)图形化编程界面:与传统的文本编程语言相比,LabVIEW采用图形化编程语言,用户可以通过拖拽和连接图形化元件来编写程序,更加直观和易于理解。
2)丰富的内置函数库:LabVIEW提供了大量的内置函数库,包含
了各种测量、控制和数据处理等常用功能,极大地方便了程序的开发
和调试。
3)多平台支持:LabVIEW可以运行在多种操作系统上,包括Windows、MacOS和Linux等,同时支持多种硬件平台,如PC、嵌入
式系统和专用仪器等。
4)强大的数据可视化功能:LabVIEW具备先进的数据可视化能力,可以通过图表、仪表和动画等方式直观地展示测量数据和算法结果,
LabVIEW在物联网系统中的应用与挑战
LabVIEW在物联网系统中的应用与挑战随着物联网技术的快速发展,物联网系统已经成为现代社会中不可或缺的一部分。而在物联网系统中,LabVIEW作为一种强大的工程开发平台拥有广泛的应用和挑战。本文将探讨LabVIEW在物联网系统中的应用与挑战。
一、LabVIEW简介
LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是由美国国家仪器公司(National Instruments)推出的一款图形化编程环境和开发平台。它以简洁直观的可视化编程方式,使工程师和科学家能够更加快速、灵活地开发和控制各种测量和控制系统。
二、LabVIEW在物联网系统中的应用
1.传感器数据采集与监控
物联网系统的核心组成部分之一就是传感器,而传感器数据的采集和监控是物联网系统运行的基础。利用LabVIEW可以快速实现传感器数据的采集和监控,并提供友好的图形界面以便用户进行实时查看和控制。
2.设备通信与控制
物联网系统中的各种设备需要进行远程通信和控制,而LabVIEW 作为一种强大的远程通信工具,可以通过各种协议(如TCP/IP、HTTP
等)实现设备之间的通信与控制。同时,LabVIEW还支持与各种硬件设备的接口,可以方便地实现对设备的控制操作。
3.数据处理与分析
物联网系统生成的海量数据需要进行有效的处理和分析,以获取有价值的信息。LabVIEW提供了丰富的数据处理和分析工具,可以对采集到的数据进行滤波、统计、时域频域分析等操作,帮助用户更好地理解和利用数据。
Labview简介
LabVIEW
LabVIEW是一种程序开发环境,由美国国家仪器(NI)公司研制开发的,类似于C和BA SIC开发环境,但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是:其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码,而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序,产生的程序是框图的形式。
简介
与C和BASIC一样,LabVIEW也是通用的编程系统,有一个完成任何编程任务的庞大函数库。LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据
显示及数据存储,等等。LabVIEW也有传统的程序调试工具,如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序(子VI)的结果、单步执行等等,便于程序的调试。
虚拟仪器(virtual instrumention)是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式,一种是将计算机装入仪器,其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小,这类仪器功能也越来越强大,目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托,实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。主要特点虚拟仪器的主要特点有:
尽可能采用了通用的硬件,各种仪器的差异主要是软件。
可充分发挥计算机的能力,有强大的数据处理功能,可以创造出功能更强的仪器。
用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。
虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内,使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。
LabVIEW的基本概念和特性解析
LabVIEW的基本概念和特性解析LabVIEW是一种图形化编程语言,由美国国家仪器公司(National Instruments)开发并广泛应用于科学与工程领域。本文将解析
LabVIEW的基本概念和特性,以帮助读者深入了解这一强大的工具。
1. LabVIEW的概述
LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一种面向数据采集、测量和控制的开发环境,它通过图形化编程的方
式实现了复杂系统的设计与开发。在LabVIEW中,用户可以通过拖拽、连接和配置各种可视化的函数模块来构建程序代码,而无需编写传统
的文字代码。
2. LabVIEW的特点
2.1 图形化编程界面
LabVIEW的最大特点就是其独特的图形化编程界面。用户可以通
过拖拽和连接各种图形模块,如图标、控件、函数等,来创建程序流程。这种直观的可视化编程方式使得LabVIEW非常适合于快速原型设
计和开发。
2.2 数据流编程模型
LabVIEW采用数据流编程模型,即数据在程序中的流动决定了程
序的执行顺序。用户可以将各种模块连接起来,使数据在模块之间流转,从而实现系统的数据采集、处理和控制。
2.3 丰富的函数库
LabVIEW提供了大量的函数和工具箱,涵盖了各种科学计算、信
号处理、图像处理、控制算法等领域。用户可以通过直接拖拽这些函
数模块来构建自己的程序,无需从零开始编写代码,大大提高了开发
效率。
2.4 跨平台支持
LabVIEW能够在多个平台上运行,包括Windows、Linux和
基于LabVIEW的虚拟仪器控制系统设计
基于LabVIEW的虚拟仪器控制系统设计
LabVIEW是一款由美国国家仪器公司(National Instruments)开发的图形化编程语言和集成开发环境,广泛应用于虚拟仪器控制系统的设计与开发。虚拟仪器是指通过软件模拟实际仪器的功能,实现数据采集、信号处理、控制等操作,具有灵活性高、成本低、易于扩展等优点。本文将介绍基于LabVIEW的虚拟仪器控制系统设计的相关内容。
1. LabVIEW简介
LabVIEW是一种基于图形化编程的开发环境,主要用于测试、测量和控制应用程序的开发。用户可以通过拖拽和连接图形化元件来编写程序,而不需要深入了解底层的编程语言。LabVIEW提供了丰富的函数库和工具包,可以方便地进行数据采集、信号处理、控制算法设计等操作。
2. 虚拟仪器控制系统设计流程
2.1 系统需求分析
在设计虚拟仪器控制系统之前,首先需要进行系统需求分析。这包括确定系统的功能模块、硬件接口要求、性能指标等方面的需求。通过与用户充分沟通,明确系统设计的目标和范围,为后续的设计工作奠定基础。
2.2 系统架构设计
在系统架构设计阶段,需要考虑系统整体结构、模块划分、数据
流向等问题。合理的系统架构可以提高系统的可维护性和扩展性,降
低系统开发和维护成本。在LabVIEW中,可以利用虚拟仪器控制面板
和图形化编程环境来实现系统架构设计。
2.3 软件模块设计
根据系统需求,将整个虚拟仪器控制系统划分为若干个功能模块,并设计每个模块的具体实现方案。在LabVIEW中,可以通过建立子VI (Virtual Instrument)来实现不同功能模块之间的交互和通信。每
LabVIEW中的智能制造系统开发
LabVIEW中的智能制造系统开发智能制造系统是当今制造业发展的重要趋势之一,为实现高效、智能化的生产过程提供了有力保障。在智能制造系统开发中,LabVIEW 作为一种基于图形化编程的软件平台,具备了强大的功能和灵活性,被广泛应用于自动化控制、数据采集、过程监控等领域。
一、LabVIEW简介
LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是由美国国家仪器公司(National Instruments)开发的一款图形化编程开发环境。其独特的数据流编程模型和友好的用户界面使得非专业编程人员也可以轻松上手。LabVIEW具备强大的信号处理、数据采集、分析、展示等功能,非常适合用于智能制造系统的开发。
二、LabVIEW在智能制造系统中的应用
1. 自动化控制:LabVIEW提供了各种编程工具和硬件接口,可以实现对生产设备的自动化控制。通过编写虚拟仪器,可以方便地对传感器、执行器等进行控制和监测,实现生产过程的自动化。
2. 数据采集与处理:LabVIEW具备强大的数据采集和处理功能,可以实时采集各种传感器数据,如温度、压力、振动等,并进行实时分析和监视。通过与数据库的连接,可以对采集的数据进行长期存储和分析,为智能制造系统的优化提供有效支持。
3. 过程监控与优化:借助LabVIEW的图形化界面和分析工具,可以对生产过程进行实时监控和优化。通过搭建合适的监控指标和报警
系统,可以及时发现生产异常和问题,并采取相应的措施进行调整和
LabVIEW的基本概念和术语解析
LabVIEW的基本概念和术语解析LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一种由美国国家仪器公司(National Instruments)开发的图形化编程语
言和集成开发环境。它被广泛应用于各种科学和工程领域,用于实时
数据采集、信号处理、控制系统设计等。
一、LabVIEW的基本概念
1. 虚拟仪器:LabVIEW通过虚拟仪器的概念,将计算机软件与硬
件设备相结合,实现了传统仪器的功能。使用LabVIEW,我们可以创
建虚拟仪器(Virtual Instrument),将实验中的传感器、仪器和控制设
备的功能模拟成一个虚拟仪器。
虚拟仪器不仅仅是一个图形界面,它还包含了先进的数据处理和分
析能力。通过虚拟仪器,我们可以采集实时数据、分析实验结果,并
进行可视化展示。
2. 图形化编程:LabVIEW采用图形化编程语言,即G语言(G Language)。与传统的文本编程不同,G语言使用图形化的图标和线
连接的方式来表示程序的流程和逻辑。
通过图形化编程,我们可以通过拖拽和连接不同的图标来构建程序。这种方式可以使得程序的结构和逻辑更加直观和易于理解,降低了编
程的复杂性。
3. 数据流编程:LabVIEW中的程序被称为虚拟仪器或者VI (Virtual Instrument)。VI是基于数据流原理工作的,即数据在不同的节点之间流动。
数据流编程使得程序能够以并行的方式工作,每个节点的计算都在数据可用时自动触发。这种方式可以提高程序的效率和响应速度。
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LabVIEW是一种程序开发环境,类似于C和BASIC开发环境,但LabVIEW与其它计算机语言的显著区别是:其它计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码行,而LabVIEW使用图形化编程语言G语言编写程序,产生的程序是框图的形式。像C或BASIC 一样, LabVIEW也是通用的编程系统,有一个可完成任何编程任务的庞大的函数库。LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等等。 LabVIEW也有传统的程序调试工具,如设置断点、以动画形式显示数据及其通过程序(子VI)的结果、单步执行等等,便于程序的调试。
虚拟仪器,简称VI,包括三部分:前面板、框图程序和图标/连接器。程序前面板,如图一所示,用于设置输入量和观察输出量。它模拟真实仪器的前面板。其中,输入量被称为Controls(控件),用户可以通过控件向VI中设置输入参数等;输出量被称为Indicators(指示器),VI通过指示器向用户提示状态或输出数据等。用户还可以使用各种图标,如旋钮、开关、按钮、图表及图形等,使前面板易看易懂。每一个程序前面板都有相应的框图程序与之对应。框图程序,如图二所示,用图形编程语言编写,可以把它理解成传统程序的源代码。框图中的部件可以看成程序节点,如循环控制、事件控制和算术功能等。这些部件都用连线连接,以定义框图内的数据流动方向。图标/接口器件可以让用户把VI程序变成一个对象(VI子程序),然后在其他程序中像子程序一样地调用它。图标表示在其他程序中被调用的子程序,而接线端口则表示图标的输入/输出口,就像子程序的参数端口对应着VI程序前面板控件和指示器的数值。
图一图二
虚拟仪器和传统仪器的差异很大,具有很强的优势。独立的传统仪器,例如示波器和波形发生器,性能强大,但是价格昂贵,且被厂家限定了功能,只能完成一件或几件具体的工作,因此,用户通常都不能够对其加以扩展或自定义其功能。仪器的旋钮和开关、内置电路及用户所能使用的功能对这台仪器来说都是固定的。另外,开发这些仪器还必须要用专门的技术和高成本的元部件,从而使它们身价颇高且很不容易更新。基于PC机的虚拟仪器系统,诞生以来就充分利用了现成即用的PC机所带来的最新科技。这些科技和性能上的优势迅速缩短了独立的传统仪器和PC机之间的距离,包括功能强大的处理器(如Pentium4)、操作系统及微软Windows XP、NET技术和Apple Mac OSx。除了融合诸多功能强大的特性,这些平台还为用户提供了简单的联网工具。此外,传统仪器往往不便随身携带,而虚拟仪器可以在笔记本电脑上运行,充分体现了其便携特性。需要经常变换应用项目和系统要求的工程师和科学家们需要有非常灵活的开发平台以便创建适合自己的解决方案。可以使用虚拟仪器以满足特定的需要,因为有安装在PC 机上的应用软件和一系列可选的插入式硬件,无需更换整套设备,即能完成新系统的开
发。
强大功能归因于它的层次化结构,用户可以把创建的VI程序当作子程序调用,然后再把这个程序作为另一个程序的子程序来调用,以创建更为复杂的LabVIEW程序,而这种调用的层次是没有限制的,因此可以充分发挥个人的开发潜能。LabVIEW这种创建和调用子程序的方法,使创建的程序结构模块化,更易于调试、理解和维护。下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。
LABVIEW有很多优点,尤其是在某些特殊领域其特点尤其突出。
测试测量:LABVIEW最初就是为测试测量而设计的,因而测试测量也就是现在LABVIEW最广泛的应用领域。经过多年的发展,LABVIEW在测试测量领域获得了广泛的承认。至今,大多数主流的测试仪器、数据采集设备都拥有专门的LabVIEW驱动程序,使用LabVIEW可以非常便捷的控制这些硬件设备。同时,用户也可以十分方便地找到各种适用于测试测量领域的LabVIEW工具包。这些工具包几乎覆盖了用户所需的所有功能,用户在这些工具包的基础上再开发程序就容易多了。有时甚至于只需简单地调用几个工具包中的函数,就可以组成一个完整的测试测量应用程序。
控制:控制与测试是两个相关度非常高的领域,从测试领域起家的LabVIEW自然而然地首先拓展至控制领域。LabVIEW拥有专门用于控制领域的模块----LabVIEWDSC。除此之外,工业控制领域常用的设备、数据线等通常也都带有相应的LabVIEW驱动程序。使用LabVIEW可以非常方便的编制各种控制程序。
仿真:LabVIEW包含了多种多样的数学运算函数,特别适合进行模拟、仿真、原型设计等工作。在设计机电设备之前,可以现在计算机上用LabVIEW搭建仿真原型,验证设计的合理性,找到潜在的问题。在高等教育领域,有时如果使用LabVIEW进行软件模拟,就可以达到同样的效果,使学生不致失去实践的机会。
儿童教育:由于图形外观漂亮且容易吸引儿童的注意力,同时图形比文本更容易被儿童接受和理解,所以LabVIEW非常受少年儿童的欢迎。对于没有任何计算机知识的儿童而言,可以把LabVIEW理解成是一种特殊的“积木”:把不同的原件搭在一起,就可以实现自己所需的功能。著名的可编程玩具“乐高积木”使用的就是LabVIEW编程语言。儿童经过短暂的指导就可以利用乐高积木提供的积木搭建成各种车辆模型、机器人等,再使用LabVIEW编写控制其运动和行为的程序。除了应用于玩具,LabVIEW还有专门用于中小学生教学使用的版本。
快快速开发:根据笔者参与的一些项目统计,完成一个功能类似的大型应用软件,熟练的LabVIEW程序员所需的开发时间,大概只是熟练的C程序员所需时间的1/5左右。所以,如果项目开发时间紧张,应该优先考虑使用LabVIEW,以缩短开发时间。
跨平台:如果同一个程序需要运行于多个硬件设备之上,也可以优先考虑使用LabVIEW。LabVIEW具有良好的平台一致性。LabVIEW的代码不需任何修改就可以运行在常见的三大台式机操作系统上:Windows、Mac OS 及 Linux。除此之外,LabVIEW还支持各种实时操作系统和嵌入式设备,比如常见的PDA、FPGA以及运行VxWorks和PharLap 系统的RT设备。