第7章-虚拟仪器程序(VI)编程初步
LabVIEW编程及虚拟仪器设计ppt
LabVIEW提供了大量的数据处理和分析工具，可以进行数据拟合、曲线拟合、傅里叶变换、小波变换等处理，同时也可以进行各种算法开发。
工程应用
LabVIEW在工程应用中也有着广泛的应用，如机器人控制、自动化生产线控制、能源监测等。
仪器控制
通过LabVIEW编程，可以实现对各种仪器的控制和调节，如示波器、信号发生器、光谱仪等。
数据库的访问与操作
数据库连接
对数据库中的数据进行查询、检索等操作。
数据查询
对数据库中的数据进行添加、修改、删除等操作。
数据更新
TCP/IP通信
01
通过TCP/IP协议实现LabVIEW程序与远程计算机之间的通信。
网络编程应用
UDP通信
02
通过UDP协议实现LabVIEW程序与远程计算机之间的通信。
集成效果
通过集成仪器驱动程序，LabVIEW可以更加方便地实现对不同类型仪器的控制和数据采集，提高了测试和测量效率。
图形化编程环境和仪器驱动程序的集成
VS
虚拟仪器的性能直接影响到测试和测量的精度和效率，因此需要进行性能优化。
性能优化的方法
可以通过优化图形化编程语言的算法、优化仪器驱动程序的通讯协议、减少数据传输量、采用多线程技术等方法来提高虚拟仪器的性能。同时，也可以根据实际需要，选用高性能的计算机硬件来提高虚拟仪器的整体性能。
包括数据的统计、计算、图表绘制等。
基于labview的信号处理和数据分析
网络化虚拟仪器
包括网络化仪器的概念、技术、设计方法等。
网络化虚拟仪器的应用
包括远程控制、数据共享、仪器资源共享等。
网络化虚拟仪器的实现和应用
高性能计算
包括并行计算、分布式计算、云计算等技术。
虚拟仪器Labview使用教程
12
参考号 LabVIEW对文件、目录、设备等操作
都需要一个参考号标示，这个子模板包
括各类参考号。
13
装饰
用于对前面板进行装饰的各种图形对象。
14
从文件系 调用存储在文件中的控件。
统选择控
件
15
用户控制 把控件放在\National
Instruments\LabVIEW 7.0\user目
仲恺农业工程学院
虚拟仪器技术及应用
自动化学院 吴卓葵
1
仲恺农业工程学院
2 虚拟仪器软件开发平台
2
2 虚拟仪器软件开发平台
2.2 LabVIEW编程初步
3
2.2 LabVIEW编程初步
2.2.1 LabVIEW的基本VI介绍
4
1. 基本VI的组成 （1）LabVIEW中开发的应用程序称为虚拟仪器 （Virtual Instruments）程序，简称VI，文件扩展 名为.vi。 （2）VI示例
40
2.2.3 LabVIEW的模板
在LabVIEW的开发环境中，程序的创建主要依靠 三个模板：
1.工具模板（Tools Palette） 2.控件模板（Controls Palette） 3.函数模板（Funtions Palette）
41
1. 工具模板（Tools Palette） （1）认识工具模板
a.前面板（Front Panel）是图形化的用户界面，可以形 象地描述为真实仪器的面板。
例如：求两个数的和与差
前面板
框图程序
8
①前面板（Front Panel）
b.前面板（Front Panel）上有两类控件： I.一类是用于用户输入的控件，称为控制型控件（Control）； II.另一类是用于显示输出的控件，称为指示型控件(Indicator）。
精通LabVIEW虚拟仪器程序设计
精通LabVIEW虚拟仪器程序设计LabVIEW是一种图形化编程语言，它广泛应用于虚拟仪器的设计和开发。
精通LabVIEW虚拟仪器程序设计，需要对LabVIEW的基本概念、编程环境、编程技巧以及高级功能有深入的理解和实践。
LabVIEW基础首先，了解LabVIEW的基本概念是至关重要的。
LabVIEW使用图形化编程，与传统的文本编程语言不同，它通过图形化的“块图”来表示程序的逻辑。
LabVIEW的编程元素包括函数、控件、指示器、数组、簇等。
编程环境LabVIEW的编程环境主要由前面板（Front Panel）和块图（Block Diagram）组成。
前面板用于设计用户界面，块图用于编写程序逻辑。
熟悉这些界面元素和环境设置是精通LabVIEW的第一步。
编程技巧1. 结构化编程：使用循环结构、条件结构和事件结构来组织代码，使程序更加模块化和易于维护。
2. 数据流编程：LabVIEW支持数据流编程，这意味着数据的流动决定了程序的执行顺序。
3. 数组和簇：掌握数组和簇的使用，可以有效地处理大量数据和复杂的数据结构。
4. 错误处理：学会使用错误处理结构来增强程序的健壮性。
高级功能1. 多线程：LabVIEW支持多线程编程，可以利用多核处理器的计算能力。
2. 动态调用：使用动态调用可以创建更灵活的程序，适应不同的运行时需求。
3. 信号处理：LabVIEW提供了丰富的信号处理工具，包括滤波器设计、频谱分析等。
4. 仪器控制：LabVIEW可以与多种仪器进行通信，实现自动化测试和数据采集。
实践应用精通LabVIEW不仅仅是理论知识的学习，更重要的是将这些知识应用到实践中。
以下是一些实践应用的建议：1. 项目实践：通过参与实际的LabVIEW项目，可以加深对LabVIEW编程的理解。
2. 案例学习：研究现有的LabVIEW程序，了解其设计思路和实现方法。
3. 社区交流：加入LabVIEW开发者社区，与其他开发者交流经验，获取新的思路和解决方案。
编程及虚拟仪器设计
编程及虚拟仪器设计引言编程与虚拟仪器设计是现代科技领域中的重要部分。
随着计算机技术的快速发展，编程已经成为了各行各业的基础技能之一。
虚拟仪器设计则是基于计算机技术的仪器设计与模拟。
本文将探讨编程与虚拟仪器设计的基本概念、应用领域以及其在工程实践中的重要性。
编程的基本概念编程是指按照一定的算法和规则，使用特定的语言将问题的解决步骤转化为计算机能够理解和执行的指令。
常见的编程语言有C、C++、Java、Python等。
编程的核心是逻辑思维与算法设计，通过编写代码实现复杂的计算和操作。
编程具有以下特点：1.抽象性：编程语言提供了一系列抽象的概念和工具，使得开发者能够更方便地处理问题和实现功能。
2.灵活性：编程可以根据具体需求进行自定义，实现各种复杂的功能和逻辑。
3.可重复性：通过编写代码，问题的解决方案可以被多次执行和复用，提高工作效率。
编程在科学研究、软件开发、数据分析等领域具有广泛的应用。
虚拟仪器设计的基本概念虚拟仪器设计是一种基于计算机技术的仪器设计与模拟方法。
传统的仪器设计通常需要使用物理元件和电路来实现测量、控制等功能，而虚拟仪器设计则通过软件和计算机硬件实现相同的功能，从而方便了使用者的操作和管理。
虚拟仪器设计包括以下几个方面的内容：1.硬件平台：虚拟仪器的设计通常需要依托于计算机硬件平台，例如使用数据采集卡、传感器等设备。
2.软件开发：虚拟仪器的功能需要通过软件开发实现，包括界面设计、数据处理算法等。
3.数据显示与处理：虚拟仪器可以将测量数据以图形、数字等形式显示，并进行进一步的处理与分析。
虚拟仪器设计在实验室研究、工程测试以及生产控制等领域得到了广泛应用。
编程及虚拟仪器设计的应用编程及虚拟仪器设计在工程实践中具有重要的应用价值，以下是其中几个典型的应用领域：电子电路设计与仿真通过编程及虚拟仪器设计，工程师可以实现电子电路的设计与仿真。
传统的电路设计需要依靠实际的元器件来进行测试和调试，而虚拟仪器设计可以通过软件模拟电路的工作情况，减少了实验成本和时间，提高了设计效率。
LabVIEW编程及虚拟仪器设计ppt
实现虚拟仪器的高级功能
01
多功能仪器
通过添加更多的功能模块，例如数据存储、数据分析和显示等，可以
设计出多功能虚拟仪器。
02
自定义用户界面
可以使用LabVIEW中的用户界面设计工具来创建自定义的用户界面，
以便更好地满足客户需求。
03
网络化仪器
通过添加网络通信模块，可以将虚拟仪器连接到网络中，实现远程测
量和控制。
掌握虚拟仪器的调试技巧
使用调试工具
LabVIEW提供了多种调试工具，例如断点、单步执行和 变量观察等，可以帮助开发人员检查程序中的错误和问 题。
遵循良好的编程习惯
在编写程序时应该遵循良好的编程习惯，例如避免使用 全局变量、合理划分模块等，以减少错误和调试的难度 。
测试和验证
在设计和开发虚拟仪器时，应该进行充分的测试和验证 ，以确保仪器的准确性和可靠性。
03
制面板、图表、图形等。
02
labview编程进阶
学习labview图形化编程语言
1Leabharlann 熟悉LabVIEW的基本概念、工具栏和菜单
2
学习图形化编程语言的基本语法和程序结构
3
掌握LabVIEW中的数据类型、变量、函数和控 件
掌握labview高级功能
01
学习LabVIEW的信号处理和仪器控制功能
02
THANK YOU.
2023
labview编程及虚拟仪器设 计ppt
目录
• labview编程基础 • labview编程进阶 • 虚拟仪器设计基础 • 虚拟仪器设计实践
01
labview编程基础
了解labview
01
LabVIEW是Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench的缩写，是由美国 National Instruments公司开发的图 形化编程环境，广泛应用于测试、测 量、控制等领域。
LabVIEW中的虚拟仪器设计与制作
LabVIEW中的虚拟仪器设计与制作虚拟仪器是利用计算机软、硬件来模拟实际物理仪器从而进行测试、测量和控制的技术。
LabVIEW作为一种强大的虚拟仪器设计与制作工具，为工程师提供了各种各样的功能模块和编程环境，可以简化仪器设计过程，提高工作效率。
本文将介绍LabVIEW中的虚拟仪器设计与制作的基本原理和应用示例。
一、LabVIEW虚拟仪器设计原理LabVIEW是一种图形化编程语言，通过将模块进行连接和编程，实现虚拟仪器功能。
主要包括以下几个方面：1. 数据采集与处理：LabVIEW可以通过各种传感器或数据采集卡获取实际物理量，并对其进行实时采集和处理。
用户可以选择不同的数据处理方法，比如滤波、FFT等，以获得所需的测量结果。
2. 仪器控制与操作：LabVIEW提供了丰富的控制和操作功能，可以模拟实际仪器的各种功能和操作。
用户可以设计按钮、滑块等用户界面来控制虚拟仪器的各个参数和状态，实现对实际系统的控制。
3. 数据可视化：LabVIEW具有强大的数据可视化功能，可以通过图形、图像或者曲线等方式展示采集到的数据。
用户可以根据需要选择合适的数据表示方式，以便更直观地分析和理解数据。
二、LabVIEW虚拟仪器设计与制作示例下面以一个温度测量和控制系统为例，介绍LabVIEW虚拟仪器的设计与制作过程。
1. 硬件配置：首先，需要选择合适的温度传感器和数据采集卡，并通过LabVIEW提供的接口将其连接到计算机。
确保硬件正常连接后，开始进行软件配置。
2. 创建虚拟仪器VI：打开LabVIEW软件，在工具栏中选择新建VI，开始创建虚拟仪器的VI。
在VI中，可以添加各种测量、控制和显示模块，实现对温度的实时测量与控制。
3. 设置数据采集和处理模块：通过LabVIEW的模块库，选择合适的数据采集和处理模块，配置数据采样率和采集通道等参数。
根据实际需要，可以添加滤波、数据处理和数据转换等模块，以获得准确的温度测量结果。
实验虚拟仪器基础——NIELVIS入门
5）虚拟仪器（NI ELVIS）基础实验[实验目的]1．了解虚拟仪器概念2．学习NI ELVIS软面板仪器的使用，并进行实际测量3．了解G语言，LabVIEW编程初步[实验原理]一．虚拟仪器简介1．软件即仪器虚拟仪器（Virtual Instrument，简称VI）是基于计算机的软硬件测试平台。
虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，很容易构建，所以应用面极为广泛。
20世纪80年代，随着计算机技术的发展，个人电脑可以带有多个扩展槽，就出现了插在计算机里的数据采集卡。
它可以进行一些简单的数据采集，数据的后处理由计算机软件完成，这就是虚拟仪器技术的雏形。
1986年，美国National Instruments公司（简称NI公司）提出了“软件即仪器”的口号，推出了NI-LabVIEW开发和运行程序平台，以直观的流程图编程风格为特点，开启了虚拟仪器的先河。
2．与传统仪器比较虚拟仪器∙使用者定义功能∙软件定义的界面∙网络/互联网的连接传统仪器∙制造商定义功能∙固定的界面∙有限的扩展功能3．LabVIEW图形化开发环境LabVIEW是一种图形化的编程语言和开发环境。
它功能强大且灵活，包含内容丰富的数据采集、分析、显示和存储工具。
LabVIEW用于实现对实际物理量的采集、分析和表达，利用它可以方便快捷地建立自己的虚拟仪器。
以LabVIEW为代表的图形化程序语言，又称为G语言。
使用这种语言编程时，基本上不需要编写程序代码，而是“绘制”程序流程图。
LabVIEW与虚拟仪器有着紧密联系，在LabVIEW中开发的程序都被称为VI（或虚拟仪器），其扩展名为vi。
VI包括三个部分：前面板（Front Panel）、程序框图（Block Diagram）和图标/连接器（Icon and Connector Pane）。
程序前面板用于设置输入数值和观察输出量，用于模拟真实仪表的前面板。
在程序前面板上，输入量称为控制器（Control），输出量称为显示器（Indicator）。
LabVIEW虚拟仪器程序设计及应用教学设计
LabVIEW虚拟仪器程序设计及应用教学设计前言LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench），俗称“拉伯维”，是一款基于图形化编程的虚拟仪器开发平台。
该软件可以将传感器、运动控制器等硬件系统与计算机进行连接，开发出各种虚拟仪器。
本篇文档从实际案例出发，介绍LabVIEW虚拟仪器程序的设计方法及其在教学中的应用。
设计案例我们以一个简单的LED灯控制为例，介绍如何使用LabVIEW进行虚拟仪器程序设计。
实验目的了解LabVIEW虚拟仪器程序设计方法，能够完成简单的LED灯控制功能。
实验原理LED灯是一种常见的电子元件，其控制原理是通过改变LED灯两端的电压差来控制其亮度状态。
为了控制LED灯的电压差，我们需要使用开关控制电路。
在虚拟仪器程序中，我们可以使用按钮控制开关状态，通过控制电流通断的方式来控制LED灯的亮灭状态。
实验步骤1.打开LabVIEW软件，新建一个虚拟仪器程序。
点击菜单栏中的“NewVI”按钮。
2.在弹出的窗口中选择“Blank VI”，单击“Finish”按钮。
3.在虚拟仪器的界面中，选择“Controls Palette”面板中的“Boolean”选项，拖拽“Boolean”控件到虚拟仪器界面中。
4.在“Boolean”控件的属性配置中，将“Caption”属性设置为“开关”，将“True Text”属性设置为“开”，将“False Text”属性设置为“关”。
5.在“Functions Palette”面板中选择“Structures”选项，选择“Case Structure”控件，并拖拽到虚拟仪器的界面中。
6.将“Boolean”控件的上下两端连接到“Case Structure”控件的输入端口中。
7.将“LED灯”控件从“Controls Palette”面板中拖拽到虚拟仪器的界面中。
8.将“LED灯”控件的属性配置中，将“Caption”属性设置为“LED灯”。
LabVIEW中的虚拟仪器设计和开发
LabVIEW中的虚拟仪器设计和开发LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一款由国家仪器公司（National Instruments）开发的图形化编程平台，用于虚拟仪器设计和开发。
本文将介绍LabVIEW中的虚拟仪器设计和开发的基本原理、应用场景以及开发流程。
一、LabVIEW虚拟仪器设计的基本原理在LabVIEW中，虚拟仪器是由各种测量和控制模块组成的图形化程序，它们模拟了真实世界中的各种仪器和设备。
LabVIEW通过将这些模块连接起来形成数据流图（Dataflow Diagram），实现了虚拟仪器的设计和开发。
虚拟仪器的设计和开发过程中，首先需要选择和配置合适的模块，例如传感器、数据采集卡、执行器等。
然后利用LabVIEW提供的各种模块库，通过简单的拖拽、连接和配置，实现虚拟仪器中各个模块之间的功能关联。
LabVIEW的编程语言是一种图形化语言，称为G语言（G-language）。
用户可以使用G语言来编写虚拟仪器的程序，利用各个模块的输入和输出来实现数据采集、信号处理、控制执行等功能。
G语言的编程方法与传统的文本编程语言有所不同，它更加直观、易于理解，即使是对于没有编程经验的用户也能够很快上手。
二、LabVIEW虚拟仪器设计的应用场景LabVIEW的虚拟仪器设计和开发广泛应用于各个领域的科学研究、工程实验和生产制造等环节。
以下是几个典型的应用场景：1. 科学实验室：LabVIEW可以用于设计和开发各种科学实验的虚拟仪器，例如物理实验、化学实验、生物实验等。
通过LabVIEW可以实现实时数据采集、信号处理、曲线绘制、数据分析等功能，帮助科学家和研究人员更好地进行实验和研究工作。
2. 工程测试：LabVIEW可以作为工程测试的核心工具，用于开发各种测试仪器的虚拟化解决方案。
它支持多种通信协议和接口，可以与各种传感器、仪器和设备进行数据交互。
Labview编程简介
10
LabVIEW编程介绍 编程介绍 编程
温度计示例
shixx@
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LabVIEW编程介绍 编程介绍 编程
温度计示例
shixx@128L源自bVIEW编程介绍 编程介绍 编程
温度计示例（图标/连接器）
shixx@
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LabVIEW编程介绍 编程介绍 编程
五、Labview 的层次化设计
LabVIEW编程使用层次化结构，用户可以把创建的VI 程序当作子程序调用，以创建更复杂的程序，而这种调用 的层次是没有限制的。
shixx@
7
LabVIEW编程介绍 编程介绍 编程
四、图标/连接器
1、图标/连接器是子VI被其它VI调用的接口。 2、图标是子VI在其他程序框图中被调用的节点表现形式； 3、连接器表示节点数据的输入/输出口，类似于函数的参 数。用户必须指定连接器端口与前面板的控制或显示的 一一对应关系。
shixx@
LabVIEW编程介绍 编程介绍 编程
一、虚拟仪器程序（VI）的概念
1、使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序， 简称为VI。 2、VI 包括三部分：前面板、流程图程序和图标/连接器。 3、前面板用于设置输入数值和观察输出量，用于模拟真 实仪表的面板。 4、流程图程序是以软件实现的仪器功能模块，相当于真 实仪器的内部结构。
shixx@
1
LabVIEW编程介绍 编程介绍 编程
二、 LabVIEW 开发平台介绍
1、Panel（前面板）及其开发窗口 用工具模板中的工具去取用控制模板中的有关控件， 放置于窗口中的适当位置以构成虚拟仪器的前面板。 在前面板上，输入称为控制（Controls），输出称为显 示（Indicators）。控制和显示是以各种图标形式出现在前 面板上，如旋钮、开关、按钮、图表、图形等。
虚拟仪器labview讲义
第七章 字符串与文件I/O
例7.1.7 Scan String For Token 节点用法。
第七章 字符串与文件I/O
第七章 字符串与文件I/O
② 从字符串数组中提取1行（Index String Array） 把字符串数组string array中指定单元(index) 的字符串提取,并把这行加到字符串string后，组 成一个新的字符串输出。 节点图标及接口：
第七章 字符串与文件I/O
第七章 字符串与文件I/O
第七章 字符串与文件I/O
2. 指令、参数整合节点
① 从多行字符串中提取1行（Pick Line） 在输入的多行字符串中multi-line string中， 提取一个指定行（line index）,并把这行加到字 符串string后，组成一个新的字符串输出。 节点图标及接口：
第七章 字符串与文件I/O
为在VI通信时，回车符意味着通信结束。注意 在控制码模式下，\r仍然有效。
（3）Update Value While Typing 该选项有效后，输入或更改每一个字符的结
果都会同步地传递到端口上，即此时是逐个字符 更新到程序端口上的。缺省情况下（此项未选 中），控件只在字符串输入结束后（回车），才 会把结果传递给其它端口。
符串。 delimiters:字符串数组输入，用来列举分隔符，
在两个分隔符之间的子字符串就是一个特征
编程及虚拟仪器设计之程序结构
系统软件
操作系统、编译器等核心软件 主要使用C、C等语言编写。
Web开发
前端使用HTML、CSS、 JavaScript等语言，后端使用 Python、Java、Ruby等语言 。
虚拟仪器设计
使用LabVIEW、MATLAB等语 言进行图形化编程，实现数据 采集、处理和显示等功能。
CHAPTER 02
脚本语言
如JavaScript、Python等，主要用于Web 开发，执行速度快。
领域特定语言
针对特定领域设计的语言，如SQL、 MATLAB等。
编程语言特点
语法规则
每种编程语言都有自己的语法规则，遵循这些规则才能编写出正确的程序。
数据类型
定义了变量和常量的类型，决定了它们可以存储的数据和可以执行的操作。
编程及虚拟仪器设计 之程序结构
目 录
• 编程语言基础 • 程序结构基础 • 虚拟仪器设计基础 • 程序优化与调试 • 编程与虚拟仪器设计案例分析
CHAPTER 01
编程语言基础
编程语言分类
低级语言
如机器语言和汇编语言，直接控制计算机硬 件，但可读性差，不易维护。
高级语言
如C、C、Python等，更接近自然语言，易 于编写和理解。
CHAPTER 03
虚拟仪器设计基础
虚拟仪器概念
虚拟仪器是一种基于计算机的测 试和测量系统，通过软件实现对
硬件设备的控制和数据采集。
它利用计算机的强大计算和图形 显示能力，将传统仪器的硬件部 分集成到计算机中，通过软件实
现仪器的功能。
虚拟仪器具有灵活性、可扩展性 和可复用性等特点，能够满足各
种不同的测试和测量需求。
程序调试技巧
利用MATLAB的调试工具，如断点、单步执行等 ，可以快速定位和修复程序中的错误。
编程及虚拟仪器设计
编程及虚拟仪器设计1. 简介编程及虚拟仪器设计是现代科技领域中非常重要的一部分。
编程是指通过使用专门的计算机语言，将一系列指令写成程序，用于解决问题或完成特定任务。
而虚拟仪器设计是指利用计算机软件模拟仪器的功能，从而实现在计算机上进行实验、测试和控制的目的。
本文将详细介绍编程及虚拟仪器设计的概念、应用和发展趋势。
2. 编程概述编程是计算机科学和计算机工程领域中必备的技能。
通过编程，我们可以使用计算机进行数据处理、算法设计、系统开发等各种任务。
编程语言是编写程序的工具，常用的编程语言包括C、C++、Java、Python等。
每种编程语言都有自己的语法和特性，开发人员可以根据不同的需求选择合适的编程语言。
编程的核心思想是算法，即一系列解决问题的步骤。
通过编程，我们可以将复杂的问题分解为简单的步骤，然后使用编程语言将这些步骤转化为可执行的程序。
编程可以应用于各个领域，如科学计算、图形处理、人工智能等。
同时，编程也是计算机科学教育中的重要内容，培养学生的编程思维和解决问题的能力。
3. 虚拟仪器设计概述虚拟仪器是指利用计算机软件模拟仪器的功能，通过计算机进行实验、测试和控制的技术。
相比传统的硬件仪器，虚拟仪器具有成本低、灵活性高、易于更新和维护等优点。
虚拟仪器设计涉及到软件开发、信号处理、数据分析等多个学科领域。
虚拟仪器的核心是软件平台，常见的虚拟仪器软件包括LabVIEW、MATLAB、Simulink等。
这些软件提供了丰富的工具和函数库，用于开发和设计各种虚拟仪器。
使用虚拟仪器，用户可以通过计算机界面进行实验过程的控制、数据采集和分析。
虚拟仪器还可以与硬件设备结合使用，通过传感器和执行器实现对实际物理系统的控制和测量。
4. 编程在虚拟仪器设计中的应用编程在虚拟仪器设计中起着重要的作用。
通过编程，可以实现虚拟仪器软件的功能扩展、算法的优化和系统的自动化。
以下是编程在虚拟仪器设计中的应用场景：4.1 控制算法设计虚拟仪器常用于实现对实际物理系统的控制。
《虚拟仪器技术》实验指导书
一、实验目的
1．了解LabVIEW的编程与运行环境。
2．掌握LabVIEW的基本操作方法，并编制简单的程序。
3．掌握使用调试工具调试VI程序。
4．掌握VI子程序的建立和调用过程.
二、实验设备
安装有LabVIEW 的计算机
三、实验原理
现代科技技术的进步以计算机技术的进步为代表。不断革新的计算机技术，从各个层面上影响着、引导着各行各业的技术更新。基于计算机技术的虚拟仪器系统技术正以不可逆转的力量推动着测量与控制技术的革命.
(Psuse/Continue，暂停/继续)—-单击该按钮可使VI程序暂时停止执行，再单击它,则VI程序继续执行。
（Run Continuously,连续运行）-—单击该按钮，此按钮变为 ，VI程序连续的重复执行，再次单击一下该按钮可以停止程序的连续运行。
（Text Settings,字体设置）——单击该按钮将弹出一个下拉列表，从中可以设置字体的格式，如字体类型、大小、形状和颜色等。
PC机和台式工作站已经成为检测系统的标准控制平台.基于虚拟仪器的应用软件包、用户接口库、仪器驱动程序、检测程序和分析库正在被广泛地应用并极大地减少了开发的时间.A/D转换技术的发展，使得插卡式数据采集板成为基于PC机的仪器系统增长最快的选件.图像技术的引入,更为现代检测系统增添风采。今天，工业标准的计算机平台，揉合多种仪器与设备，并充分利用仪器系统软件工具,已经成为降低系统造价,完善系统功能，提高系统性能/价格比的最重要的手段.
虚拟仪器系统的概念不仅推进了以仪器为基础的测控系统的改造，同时也影响了以数据采集为主的测控系统的传统构造方法。过去独立分散、互不相干的许多传统仪器，在虚拟仪器系统的概念之下,正在逐渐靠拢、相互影响，并形成新的技术方法和技术规范。
虚拟仪器及LabVIEW入门教材
第一章虚拟仪器及LabVIEW入门１．1虚拟仪器概述虚拟仪器（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。
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。
虚拟仪器的起源可以追朔到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。
PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。
对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。
普通的PC有一些不可避免的弱点。
用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不可能太高。
目前作为计算机化仪器的一个重要发展方向是制定了VXI标准，这是一种插卡式的仪器。
每一种仪器是一个插卡，为了保证仪器的性能，又采用了较多的硬件，但这些卡式仪器本身都没有面板，其面板仍然用虚拟的方式在计算机屏幕上出现。
这些卡插入标准的VXI 机箱，再与计算机相连，就组成了一个测试系统。
VXI仪器价格昂贵，目前又推出了一种较为便宜的PXI标准仪器。
第7章-虚拟仪器程序(VI)编程初步
7.2.3 增加一个幅度调节器及 程序循环次数显示器
演示：对7.2.2节得到的Generating a Signal .vi程序 进行适当修改，使得该程序可用于产生一个幅度 可调的信号发生器。 注意：编程时将使用到控件模板（Controls Palette）与工具模板(Tools Palette)，尤其是工具 模板中的定位工具 （Position tool）与连线工具 (Wiring tool)，学习并掌握这两个基本工具 的使用。
图标经用户编辑 后，完成创建
（2）接口板
在前面板中的控制件或者显示件从Sub VI输出 或输入数据，则这些对象都需要在接口板中有 一个连线端子。因此，定义一个接口板，就是 通过选择VI的输入输出端子数，并为每个端子 指定对应的前面板对象的过程。 需要经过如下两个步骤： 选择接口板模式； 对接口板连线端口与控件和显示件进行连接。
第7章虚拟仪器程序(VI)编程初步
本章主要内容如下： 7．1 概述 7．2 模板VI程序基础上的程序创建 7．3 空模板上VI程序的构建 7．4 子程序的创建 7．5 小结
7.1 概述
本章的目的是通过实例来说明VI程序的编制过程， 在 同步的实例练习中掌握LabVIEW环境下开发基本的应 用程序(VI)的能力。 LabVIEW中，前面板上的对象在程序框图界面上映射 为带有端口(Terminal)的图标，但须注意的是，这些图 标与前面板上的对象不存在一一对应的关系。 程序框图中还有着用于实现用户指定任务的从函数模 版中选取的基本功能模块图标，以及程序流程控制图 标。对这些图标按照程序的目的与要求进行组合并予 以连线(Wiring)，就是在LabVIEW中进行图标代码的编 程。
7.4 子程序的创建
7.4.1 引言 与其它编程语言一样，LabVIEW的应用程序中 同样也需要使用子程序，即可以被其他VI调用 的VI（SubVI），从而使整个程序结构清晰， 层次分明，同时程序的阅读及修改也更为容易， 提高了程序开发效率。 在LabVIEW中，任何一个定义了图标/接口板 的VI可以作为另一个VI的子程序。 比较p128图7-32与图7-33可知，使用SubVI的优 点显而易见。
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• 本章主要内容如下： 7．1 概述 7．2 模板VI程序基础上的程序创建 7．3 空模板上VI程序的构建 7．4 子程序的创建 7．5 小结
7.1 概述
• 本章的目的是通过实例来说明VI程序的编制过程， 在 同步的实例练习中掌握LabVIEW环境下开发基本的应 用程序(VI)的能力。 • LabVIEW中，前面板上的对象在程序框图界面上映射 为带有端口(Terminal)的图标，但须注意的是，这些图 标与前面板上的对象不存在一一对应的关系。 • 程序框图中还有着用于实现用户指定任务的从函数模 版中选取的基本功能模块图标，以及程序流程控制图 标。对这些图标按照程序的目的与要求进行组合并予 以连线(Wiring)，就是在LabVIEW中进行图标代码的编 程。
7.2 模板VI程序基础上的程序创建
• 7.2.1 说明
– 从一个产生并显示信号的模板VI开始，以其为基础 修改构建出几个功能逐步扩充的VI程序，从中学会 创建VI程序的基本方法 。
• 7.2.2 产生与显示信号的模板VI
– 这是一个已经构建好的模板VI程序，所以其程序框 图中具备的基本构成元素应为所有的VI程序所具备， 也即有图标、端口、连线及图框四种元素。
7.3 空模板上VI程序的构建
7．3．1 说明 • 主要目的： 主要目的： 通过7.2节的学习，学会利用LabVIEW提供的 模板VI进行VI程序的构建，掌握构建VI程序的 最基本方法。在此基础上，学习使用空模板VI 的情况下创建和定制一个VI程序。 • 另一目的： 另一目的： 对有关VI程序的结构图框构建问题进行初步的 学习。
7.3.2 设计一个产生AM信号的VI程序
任务： 任务： • 打开一个空的VI模板，并在这个初始为空的程 序框图中放置Express VI和结构，从而创建一 个新的VI程序。 VI • 新的VI程序将实现产生基带信号、调制信号， 基带信号的幅度调制（AM）信号及其波形显 示。
AM信号的调制
• 目的 目的：将信号的频带搬移至所给定频段的信道中。 • 幅度调制（AM）是完成这样的频率搬移的最简单方式， 如图7-18，7-19所示。
（1）创建图标
右击前面板（或程序框图）窗口的右上角程序图标，从快捷菜单 上选择Edit Icon，或选择VI properties（也可 File选项下选择VI properties）后在对话框内选择Edit Icon，打开图标编辑窗口，如 图7-35所示。
使用此处的图标编 辑窗口中各种编辑 工具进行图标编辑。
7.4.2 子程序的创建 ——图标/接口板的创建
• 在LabVIEW中，将一个VI程序构建为子程序(SubVI)的 主要工作就是定义这个VI的图标/接口板。 • 用户可通过创建图标和定义接口板两个步骤，将已构 建的VI程序成为子程序(SubVI)。 • 再次说明：图标是子程序的名称，接口板是子程序 （Sub VI）的数据输入输出端口，类似于文本编程语 言中函数的输入输出参数表。接口板也称连接器端口。 • “AM Signal”子程序(SubVI)的创建演示。
信号频率，样本 数的选择
VI程序的保存
• Generate and display. vi 是LabVIEW的模板VI程 序，修改后无法按原来的文件名保存，为此采 用另一名称：Generate a signal. Vi保存。 • 以下各小节将在此程序上进行功能扩展，从中 学习LabVIEW编程的基本方法。
Generate AM . vi（演示）
图7-22 程序框图
图7-23 前面板运行状况
7.3.3 控制VI程序的运行
• 问题：在运行7.3.2构建的Generating AM.vi程序过程中， 可以发现，程序在很短时间内就停止。 • 原因：它只运行了三个Simulate Signal VI中的默认信号 样本数。 • 解决途径：对程序结构进行控制。例如使用循环结构 While Loop 。 • While Loop是一种无限循环结构，只要循环条件满足 为真，程序就将一直循环运行下去。 • 演示：Generating AM with While Loop .vi （参见p124 图7-25）
7.3.4 练习
• 主要目的： – 熟悉掌握空模板上编写VI程序过程与方法 – 掌握循环结构 While Loop 的构建与使用 • 完成p125图7-26，图7-27 的 Generating AM(Assigned Iterations).vi • 完成p126图7-28，图7-29 的 Generating AM(Iteration，stop controls).vi
同步练习：打开VI并观察（pp.105~107）
前面板，有 一个显示件， 还有红色 stop控件。
程序框图， 实际由三个 图标组成。
在列表中找到Generate and Display
，完成VI的选择。
程序框图中的图标说明
• 程序框图中存在着三个图标：
Simulate Signal (Express VI) 这是为完成程序 目的而放置的功 能模块，在前面 板上没有相应对 象出现！
– 注意：前面板或程序框图工具条中所提供的停止按钮 是用 于强行中止执行VI程序的，尽量不要使用这种停止方法。
VI的高亮执行
• 点击程序框图工具条中形为灯泡状的快捷钮 即高亮 执行（Highlight Execution）按钮，点击后成 ，再 点击 Run按钮，可观察到数据流在连线中缓慢流 动的运行情况。在复杂的程序中，可见到没有被执行 的图标代码是以浅灰色显示，执行后的图标代码则高 亮显示。 • 高亮执行（Highlight Execution）是一种程序调试手段， 主要用于观察程序执行时的数据流情况，结合调试程 序的工具按钮，可以以单步运行方式观察程序运行时 数据流动情况。
Waveform Graph (Indicator)
While Loop (Structure) While Loop图标本 身由多个图标组成。 即stop控件、循环 次数指示器、循环 边框和循环条件。
是一个显示件， 对应于前面板上 的一个示波器显 示屏状的图表显 示屏。
图标、连线等说明
• 在Simulate Signal图标右侧与连线的连接点处有一指向 连线即指向图标外部的小箭头，而在Waveform Graph 图标左侧与连线的连接点处则有一指向图标内部的小 箭头。这两个小箭头分别是这两个图标的输出端口、 输入端口（Terminal）。 • 端口之间用连线（Wire）相连，表明端口之间形成了 数据输出输入通道，类似于文本编程语言的变量赋值 过程。 • 连线本身不是图标。
1 1 x ( t ) + x ( t ) cos 2 ω c t 2 2
AM调制解调的编程设计说明
• 使用两个低频正弦波之和作为被调制的基带信号，并 加上一固定偏置与一可调的直流偏置，调制信号频率 取为基带信号最高频率的10倍，并用一个波形显示器 同时显示基带信号和已经调制的AM信号。 • 由此，程序框图中应使用：
7.2.3 增加一个幅度调节器及 程序循环次数显示器
• 演示：对7.2.2节得到的Generating a Signal .vi程序 进行适当修改，使得该程序可用于产生一个幅度 可调的信号发生器。 • 注意：编程时将使用到控件模板（Controls Palette）与工具模板(Tools Palette)，尤其是工具 模板中的定位工具 （Position tool）与连线工具 (Wiring tool)，学习并掌握这两个基本工具 的使用。
图标、连线等说明（续）
• 连线的不同颜色和线型代表了不同的数据类型，如输 出输入端口之间的数据类型不匹配，将无法连线，某 些应用中，必须使用数据转换函数才能完成不同数据 类型的数据传递。 • 在程序框图中还可以见到两种边框的图标，图标边框 的粗细分别表明了它们是控件（controls）还是显示件 （indicators）。图标粗边框为控件，图标细边框为显 示件。 • 控件只有输出端口（向外箭头），显示件则只有输入 端口（向内箭头）。同时具有输入输出端口的图标均 属Function Palette中的函数，称其为节点（Node）。
Express VI的参数设置
信号类型选择 信号波形预览
• 此例中Simulate Signal 是Express VI，使用前 需要对其进行参数设 置。 • 设置方法：右击其图 标，在快捷菜单中选 择Properties，将出现 如图7-5的Configure Simulate Signal对话框。
Generate and display. vi 的运行与停止
（演示说明）
• 在前面板或程序框图的工具条中，单击 Run按钮， 此白色箭头即变成形如右向运动的深色箭头 ，表明 VI程序处于运行中，这时前面板中的图表中显示出一 个动态的正弦波，其频率为默认的10Hz。 • While Loop执行的是类似“Do……Until While”的条件 循环，停止条件是Stop if true，因此，单击前面板右下 的 按钮 ，程序将停止运行。
7. 2. 5
练习
• 练习1：学习Express VI Simulate Signal 的参数 设置。 • 练习2：高亮运行Generate a Signal. Vi，观察数 据流动情况。 • 练习3：完成p116的Generating Two Signal.vi。 • 练习4：完成p118的Generating a Sum Signal.vi。
– – – – – – Simulate Signal （Express VI） Multiply函数 Add函数 Graph indicator Numeric Control Merge Signal函数 3个； 1个； 3个； 1个； 1个； 1个；
• 前面板中应有两个对象，一为Numeric Control，用于 改变基带信号的直流偏置也即控制AM信号的调制度； 另一为Waveform Graph，用于显示信号波形。