虚拟仪器与LabVIEW概述
使用LabVIEW进行虚拟仪器设计和模拟
使用LabVIEW进行虚拟仪器设计和模拟虚拟仪器设计和模拟是一项重要的技术，能够帮助工程师和科学家们开发和测试各种设备和系统。
LabVIEW是一种功能强大的虚拟仪器平台，广泛应用于各个领域。
本文将介绍如何使用LabVIEW进行虚拟仪器设计和模拟。
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环境，专门用于虚拟仪器设计和模拟。
LabVIEW以图形化的方式呈现代码，使用户可以通过拖拽和连接图标来进行程序设计，而无需编写传统的文本代码。
二、LabVIEW的优势1. 图形化编程界面：LabVIEW使用图形化的编程语言G语言，使用户能够直观地设计系统。
2. 可视化开发环境：LabVIEW提供丰富的工具箱和控件，使用户可以快速建立所需的虚拟仪器界面。
3. 支持多种硬件接口：LabVIEW可以与各种仪器、传感器和设备进行连接，实现数据的采集和控制。
4. 高度可扩展：LabVIEW通过模块化的方式，用户可以轻松添加新的功能和模块，满足不同应用的需求。
三、LabVIEW在虚拟仪器设计中的应用1. 信号采集和处理：LabVIEW可以通过各种数据采集卡和传感器，实时采集和处理信号数据。
用户可以通过图形化的界面配置采集参数，并进行实时的数据分析和处理。
2. 控制系统设计：LabVIEW提供丰富的控制算法和控制器模块，可以帮助用户设计和实现各种控制系统。
用户可以通过图形化界面配置控制参数，并实时监测系统的运行状态。
3. 通信系统仿真：LabVIEW可以模拟各种通信信号的产生、传输和接收过程，帮助用户分析和设计通信系统。
用户可以通过图形化界面配置信道参数、调制解调器和误码率等参数，实现通信系统的仿真和验证。
4. 仪器仪表控制和测试：LabVIEW可以与各种仪器和设备进行连接，并实现对其的控制和测试。
第1章 LabVIEW概述
Web发布工具
高级 选项
用于创建HTML文件和嵌入式VI前面板图像
包括批量编辑、错误代码编辑、编辑选板、导入导出字 符串等功能 多种选项设置
7．“窗口”菜单
表1-7
选 项
工具菜单功能列表
功 能
显示程序框图/显示前面板 左右两栏显示 上下两栏显示 最大化窗口 全部窗口
显示出对应程序的程序框图/前面板 在屏幕上分左右两栏显示前面板和程序框图 在屏幕上分上下两栏显示前面板和程序框图 使对应窗口最大化 点击后显示当前打开的全部文件的类型、文件名、路径等
VI修订历史
运行时菜单 查找和替换 显示搜索结果
编辑当前VI的修定历史
编辑运行时菜单。定制用户需要的选单项 查找或替换选中的对象 显示搜索的结果
3．“查看”菜单
表1-3
选 项 打开控件选板 打开函数选板 打开工具选板 查看错误列表 查看VI层次结构 查看LabVIEW类层次结构 查看选中子VI的调用关系 打开类浏览器 打开ActiveX属性列表窗口 打开LabVIEW 8.5的启动窗口 打开导航窗口 显示工具栏选项 控件选板 函数选板 工具选板 错误列表 VI层次结构 LabVIEW类层次结构 浏览关系 类浏览器 ActiveX属性浏览器 启动窗口 导航窗口 工具栏
1.1 LabVIEW的起源与发展
LabVIEW的全称为Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench（实 验室虚拟仪器集成环境），是由美国国家 仪器公司（National Instruments，NI） 创立的一种功能强大而又灵活的仪器和分 析软件应用开发工具。
1.5.4 LabVIEW帮助系统
图1-16
虚拟仪器LABview简介
机帮助的窗口被打开时，把该工具放在任一条连线上，就会显示相应的
数据类型。
5.数据线、数据流和数据类型
数据流工作方式：
在流程图上，模块接口之间的连线就是数据线。数据通过数 据线在模块之间传递。LabVIEW不像一般语言按照语句的顺 序一行一行的执行，它是依靠在数据线上传递的数据来控制 程序的，只有当模块要求的输入数据完全到达这个模块时才 能执行，然后向其所有的输出端口输出数据，这些数据再沿 数据线流向其它模块。这就是LabVIEW的数据流工作方式。 前面介绍过，可以通过加亮执行 观察它的数据流是如何 工作的。
图×：示波器流程图 图×：示波器流程图
下面介绍工具条上常用按钮的功能 （其他按钮功能见附录）
：运行（Run），如果VI有编译错误，此按钮 将变成 。
：连续运行（Run Continuously）。
：异常中止执行（Abort Execution）。
。
:加亮执行（Hightlight Execution），只 有流程图中有。进入加亮执行时，变成 此时，流程图中的数据变亮，同时显示VI执 行中的一些中间数据。 提示：使用了 会使LEBVIEW占用大量CPU，
通过适当配置接口，可以充分综合利用实验 室现有的各种数字仪器仪表，以及用C++等 系统开发的计算机数据测控系统。
三，基础知识学习
LabVIEW程序构成 控制选项板功能介绍 函数选项板功能介绍 工具选项板功能介绍 数据线、数据流和数据类型 控制量与显示量
bVIEW程序构成：
双击LabVIEW快捷图标，出现启动画面，单击其中的New VI， 打开一个新的LabVIEW程序，可以看到它由前面板（panel） 和流程图（diagram）组成。
LabVIEW与虚拟仪器技术的结合应用
LabVIEW与虚拟仪器技术的结合应用概述虚拟仪器技术，作为一种新颖的测试技术，已经在各个领域得到广泛应用。
LabVIEW作为一种功能强大的虚拟仪器编程环境，为开发者提供了丰富的工具和功能，使其可以轻松地开发出各种虚拟仪器应用。
本文将探讨LabVIEW与虚拟仪器技术的结合应用，以及该应用在各个领域的优势和前景。
LabVIEW简介LabVIEW全称Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，是由美国国家仪器公司（NI）开发的一种虚拟仪器编程语言和开发环境。
其独特之处在于采用了图形化的编程方式，称为G和数据流编程语言。
LabVIEW提供了一组图形化的函数和控件，可以通过拖拽和连接这些函数和控件来构建虚拟仪器应用程序。
通过LabVIEW，开发人员可以方便地进行数据采集、信号处理、仪器控制和数据分析等操作。
LabVIEW与虚拟仪器技术的结合虚拟仪器技术的基本原理是通过软件模拟硬件仪器的功能，从而实现仪器测试和控制。
而LabVIEW作为一种虚拟仪器编程环境，则提供了强大的工具和功能，使其能够与各种硬件设备和传感器进行无缝集成。
通过LabVIEW，开发者可以快速构建出虚拟仪器应用，实现复杂的信号采集、分析和控制等功能。
在实际应用方面，LabVIEW与虚拟仪器技术的结合非常广泛。
以科学实验为例，传统的实验通常需要通过一系列的硬件设备进行数据采集和控制，而且往往需要人工干预。
而通过LabVIEW，开发人员可以设计出一个虚拟仪器应用，将所有的数据采集和控制都交给LabVIEW来完成。
同时，LabVIEW还提供了丰富的数据处理和分析功能，可以自动化地完成一系列实验操作，大大提高了实验的效率和精度。
在工业自动化和控制方面，LabVIEW也发挥着重要的作用。
传统的工业自动化系统通常需要安装各种硬件设备和传感器，并使用专门的控制器进行控制。
而LabVIEW可以将这些硬件设备和传感器的功能模拟出来，并通过虚拟仪器应用来完成控制操作。
如何利用LabVIEW进行虚拟仪器设计和仿真
如何利用LabVIEW进行虚拟仪器设计和仿真利用LabVIEW进行虚拟仪器设计和仿真LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种集数据采集、信号处理、仪器控制和虚拟仪器设计于一身的集成开发环境，广泛应用于各个领域的工程实验和测试中。
本文将介绍如何利用LabVIEW进行虚拟仪器设计和仿真，并提供一些实际案例来说明其应用价值。
一、LabVIEW介绍LabVIEW是由美国国家仪器公司（National Instruments, NI）于1986年推出的一种图形化编程语言。
与传统的文本编程语言相比，LabVIEW通过将函数块拖拽到界面上并进行连接来组成程序，使得程序的开发更加直观、易于理解。
LabVIEW提供了丰富的工具箱和函数库，可用于数据采集、信号处理、仪器控制和用户界面设计等方面。
二、虚拟仪器设计虚拟仪器是指利用计算机软件和硬件模拟真实仪器的功能。
利用LabVIEW可以轻松地设计各种虚拟仪器，如示波器、信号发生器、频谱分析仪等，用于实现数据采集和信号处理等功能。
LabVIEW提供了众多的仪器模拟器和控件，用户只需简单地拖拽和配置这些组件，即可实现一个功能完备的虚拟仪器。
三、虚拟仪器仿真利用LabVIEW进行虚拟仪器仿真可以帮助用户在设计阶段快速验证算法和性能，并且可以方便地进行多种参数的调整和测试。
LabVIEW提供了灵活且强大的仿真工具，用户可以根据需要配置仿真场景、定义仿真信号和操作流程，并通过动态调整参数和监测仿真结果来完成虚拟仪器的性能评估。
四、LabVIEW在工程实践中的应用1. 数据采集和处理利用LabVIEW可以方便地搭建数据采集系统，并通过各种传感器和硬件设备获取实时数据。
同时，LabVIEW提供了丰富的信号处理函数和算法，可以对采集的数据进行滤波、降噪、频谱分析等处理，从而提取出有效信息。
2. 仪器控制和自动化LabVIEW支持与各类仪器设备的通讯和控制，可以通过GPIB、USB、Ethernet等接口与仪器进行连接，并通过LabVIEW编写程序来实现仪器的自动化控制。
虚拟仪器LabVIEW
04
LabVIEW的高级应用
LabVIEW的子VI与自定义函数
子VI
SubVI是LabVIEW中的子程序，可以完成复杂的功能，可以被其他VI调用。 SubVI可以使程序模块化，提高代码的可重用性和可维护性。
自定义函数
自定义函数是LabVIEW中创建可重用代码的一种方法。通过创建自定义函数， 可以将通用的代码块封装成一个独立的函数，方便在其他程序中调用。
LabVIEW的仪器控制与信号处理
仪器控制
LabVIEW可以通过仪器控制模块与各种仪器进行通信，包括数据采集设备、电子显微镜、光谱仪等。 通过LabVIEW的仪器控制功能，可以实现对仪器的远程控制和数据采集。
信号处理
LabVIEW提供了丰富的信号处理工具，可以对采集到的数据进行预处理、分析和处理。例如，可以应 用滤波器、傅里叶变换、曲线拟合等信号处理方法。
LabVIEW在信号处理中的应用
信号处理
01
LabVIEW可以对采集到的信号进行各种处理，如滤波、傅里叶
变换、频谱分析等，实现信号处理功能。
数字信号处理
02
LabVIEW可以实现数字信号处理算法，如FFT、DFT、数字滤波
器等，对信号进行更高级的处理和分析。
信号识别
03
LabVIEW可以通过对信号的特征提取和模式识别技术，实现对
LabVIEW的起源
LabVIEW起源于1986年，由美国NI公司开发， 最初是为了解决实验仪器的自动化和数据处理问 题。
发展阶段
自1986年以来，LabVIEW不断发展和完善，经 历了多个版本升级，功能逐渐丰富和强大。
3
广泛应用
目前，LabVIEW已经广泛应用于科学研究、工程 应用、教育等领域，成为虚拟仪器开发的主流工 具之一。
第1章 虚拟仪器与LabVIEW概述
1-1-6应用软件开发环境--LabVIEW
LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是美 国国家仪器公司（National Instruments，NI）开发的一种 图形化的编程语言，又称为“Ｇ”语言。 LabVIEW程序称为VI（Virtual Instrument），即虚拟仪器。 LabVIEW尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟 悉的术语、图标和概念，使编程简单直观。 使用LabVIEW编程，基本上不写程序代码，取而代之的 是流程图。使用者采用图标与连线的方式，像画电路板 一样编写程序，非常直观，便于修改和移植。
串口系统
6
GPIB产品示例
GPIB系统：以GPIB标准 总线仪器与计算机为仪器 硬件平台组成的虚拟仪器 测试系统。典型的GPIB 测试系统由一台计算机、 一块GPIB接口板和几台
GPIB仪器组成。GPIB接
口板插入计算机的插槽中， 建立起计算机与具有
GPIB接口的仪器设备之
间的通信桥梁。
VXI产品示例
14
LabVIEW包含了大量的工具与函数用于数据采集、分 析、显示与存储等，大大提高了开发效率。 LabVIEW在测试、测量和自动化等领域具有最大的优 势，因为LabVIEW提供了大量的工具与函数用于数据 采集、分析、显示和存储。 用户可以在数分钟内完成一套完整的从仪器连接、数 据采集到分析、显示和存储的自动化测试测量系统。 它被广泛地应用于汽车、通信、航空、半导体、电子 设计生产、过程控制和生物医学等各个领域。
21
2）程序框图
程序框图用图形编 程语言编写，可以把它 理解成传统程序的源代 码。在程序框图中对VI 编程，以控制和操纵定 义在前面板上的输入和 输出功能。程序框图中 包括前面板上的控件的 连线端子，还有一些前 面板上没有，但编程必 须有的东西，例如函数、 结构和连线等。
《虚拟仪器与LabVIEW程序设计》章节思考与练习题含答案(大学期末复习资料)
第1章虚拟仪器概述1．测试测量仪器发展至今经过了那些阶段？答：经历了4个阶段，即：第一代模拟式仪器（或指针式仪器）、第二代数字式仪器、第三代智能仪器、第四代虚拟仪器。
2．什么是虚拟仪器，它有哪些特点?答：虚拟仪器是指在以计算机为核心的硬件平台上，其功能由用户设计和定义，具有虚拟仪器面板，其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。
特点：虚拟含义主要有两点：1、仪器面板是虚拟的，通过调用控件选板中的控件实现3．简述虚拟仪器的系统组成？答：虚拟仪器系统由硬件平台和软件平台两大部分完成：硬件平台：计算机、I/O接口设备；软件平台：4．简述虚拟仪器的软件层次结构？答：测试管理层：用户及仪器设备等管理。
应用程序开发层：用户根据仪器功能需求开发设计的虚拟仪器程序。
仪器驱动层：完成对特定仪器的控制和通信的程序集合。
I/O总线驱动层：完成对仪器寄存器进行直接存储数据操作，并为仪器设备与仪器驱动程序提供信息传递的底层软件。
第2章一个简单VI的设计1．输入两个数，求两个数的和差运算，并显示结果。
2．程序运行中，用旋钮控件改变图形曲线的颜色。
建立波形图表的属性节点，改为可写，并指定为曲线Plot的颜色Color属性。
第3章几种常用的程序结构1.创建一个VI产生100个随机数，求其最小值和平均值。
2.创建一个VI，每秒显示一个0到1之间的随机数。
同时，计算并显示产生的最后四个随机数的平均值。
只有产生4个数以后才显示平均值，否则显示0。
每次随机数大于0.5时，使用Beep.vi产生蜂鸣声。
3.求X的立方和（使用For和While循环）。
4.编程求1000内的“完数”。
“完数”指一个数恰好等于它本身的因子之和。
例如28＝14+7+4+2+1。
5.创建一个VI ，实现加、减、乘、除四种运算方式。
6.编写一个程序测试输入以下字符所用的时间：LabVIEW is a graphical programming language.7.使用公式节点创建VI ，完成下面公式计算，并将结果显示在同一个屏幕上。
LabVIEW概述
虚拟仪器的“虚拟”有以下两个层面的意思：
虚拟的控制面板 传统仪器通过设置在面板上的各种“控件”
来完成一些操作和功能
虚拟的测量、测试与分析 传统的仪器是通过设计具体的模
LabVIEW的功能
LabVIEW结合了简单易用的图形式开发环境与强大 的图形化编程语言，提供了一个非常直观的编程环境； 有专为大型应用开发、集成开发及应用配置设计的附 加开发工具，包括应用程序生成器、图形比较、源代 码控制、程序码编写指导及复杂矩阵运算等功能。
LabVIEW的应用
LabVIEW在实验教学以及课程学习中的优势有： ●LabVIEW是一个开放的开发平台，使用“所见即所得” 的可视化技术建立人机界面 ●LabVIEW软件本身提供了丰富而实用的函数库以及硬 件驱动程序库 ●LabVIEW提供了许多仪器面板中的控制对象
1.3 LabVIEW 2015的安装
安装LabVIEW的最低配置要求如下： ●处理器 最小配置为Pentium Ⅲ或Celeron 866MHz 处理器，推荐配置Pentium 4或类似处理器。 ●内存 最小内存为1G，推荐内存配置为2G。 ●分辨率 1024 x 768像素。 ●硬盘空间 最小安装需要2G的硬盘空间。
应用软件 应用软件是直接面向操作用户的程序，该 软件建立在仪器驱动程序之上，通过提供的测控操作 界面、丰富的数据分析与处理功能等完成自动测试任 务。尤其是通用数字处理软件，集中体现了虚拟仪器 的优点。
虚拟仪器应用软件的开发工具具有通用软件和专业图 形化编程软件两类。
★通用编程软件
labview课件PPT
1.1.3 虚拟仪器发展过程
• 世界是最早开发和应用虚拟仪器公司是 National Instruments Corporation公司。
• 由于虚拟仪器具有先进的性能和广泛的应 用前景，在NI公司之后还有一些国际知名 厂商也加入到虚拟仪器的研发当中。例如， HP公司、PC仪器公司、Racal公司等先后 研发了一些仪器，但NI公司仍然处于领先 地位。
labVIEW程序设计
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第1章 认识虚拟仪器
• 虚拟仪器一种对现实中各类仪器的用计算 机进行模拟的仪器。它能完成现实中仪器 所能完成的大部功能。本章先对虚拟仪器 作了入门性介绍，也是对以后所学知识的 总体介绍和总结，然后引出LabVIEW。学 习完本章后，要求对LabVIEW有一个过渡 性的认识。
（显示）
者的结合粗略地讲，虚拟仪器可 以分为智能仪器和虚拟仪器。它 处理器
(数据分析、处理、计算、存 储)
们的区别是，前者把计算机装入 数据 传输
仪器，后者把仪器装入计算机。 虚拟仪器把计算机的处理器、存 D/A、A/D、数据输入
（数据采集）
1.1.2 虚拟仪器的特征
• 虚拟仪器从出现到现在的广泛应用，经历 的短短的几十年，可以说它的发展速度是 相当快的。尤其是近年来在各行各业中大 量应用此技术，它的迅速发展，主要是有 以下几点特征。
• 2．什么是LabVIEW？LabVIEW的主要优势 是什么？
• 3．LabVIEW系统由哪几部分组成？它被应 用在了哪些领域？
• 4．什么是G语言？它和其他文本化编程语 言有哪些异同？
信号分析处理
（波形操作、数据滤 波、数组处理、等）
基于LabVIEW的虚拟仪器设计与应用
基于LabVIEW的虚拟仪器设计与应用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设计与控制系统开发。
本文将介绍基于LabVIEW的虚拟仪器设计与应用，包括LabVIEW的特点、虚拟仪器设计原理、应用案例等内容。
1. LabVIEW简介LabVIEW全称Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，是一种用于快速开发、测试和部署基于虚拟仪器的工程应用程序的软件系统。
LabVIEW以图形化编程为特色，用户可以通过拖拽、连接图形化元件来构建程序，而无需编写传统的文本代码。
这种直观的编程方式使得LabVIEW成为工程师和科学家们喜爱的工具之一。
2. LabVIEW的特点图形化编程：LabVIEW采用数据流图（Dataflow Diagram）作为编程范式，用户通过将各种函数模块进行连接来实现程序逻辑，直观清晰。
丰富的函数库：LabVIEW提供了丰富的函数库，涵盖了数据采集、信号处理、控制算法等各个领域，用户可以方便地调用这些函数来完成各种任务。
跨平台支持：LabVIEW支持多种操作系统，包括Windows、macOS和Linux，用户可以在不同平台上进行开发和部署。
3. 虚拟仪器设计原理虚拟仪器是指利用计算机软件和硬件模拟实际仪器的工作原理和功能，实现数据采集、处理和控制等功能。
基于LabVIEW的虚拟仪器设计主要包括以下几个步骤：界面设计：通过LabVIEW提供的界面设计工具，设计出符合用户需求的操作界面，包括按钮、滑动条、图表等元素。
数据采集：利用LabVIEW提供的数据采集模块，连接传感器或其他设备，实时采集数据并显示在界面上。
数据处理：通过LabVIEW内置的信号处理函数或自定义算法对采集到的数据进行处理，如滤波、傅里叶变换等。
控制算法：根据需求设计控制算法，并通过LabVIEW实现对实际设备的控制，如PID控制、状态机等。
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。
第9章 虚拟仪器与LabVIEW 编程
虚拟仪器由通用仪器硬件平台(简称硬件平台)和应用软件两 大部分构成。 1. 通用仪器硬件平台 构成虚拟仪器的硬件平台有两部分： （1）计算机：一般为一台PC机或者工作站，它是硬件平台 的核心。 （2）I/O接口设备：主 要完成被测输入信号的 PCI- DA Q 采集、放大、模/数转 测 换。可根据实际情况采 GPIB 仪 控 用不同的I/O接口硬件 串行仪器 设备，如数据采集卡 对 / 板(DAQ)、GPIB总线 VXI 模块 象 仪器、VXI总线仪器模 PXI 模块 块、串口仪器等。虚拟 仪器的构成方式主要有 五种类型，如图9-1框 图所示。
算术与比较Express VIs在Express->算术与比较面板下，它 包含一些基本的数学函数和比较操作符，以及数字和字符串 等。算术与比较面板如图9-15所示。
图9-15 算术与比较面板
6. 执行控制Express VIs
执行控制Express VIs在Express->执行过程控制面板下，包含 了一些基本的程序结构以及时间函数，譬如While结构，Case 结构，时间延时和消逝时间等，如图9-16所示。
9.2 LabVIEW8.5编程基础
LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台）是由美国NI公司 （National Instrument Company）推出的一种基于G语言 （Graphics Language，图形化编程语言）的虚拟仪器软件开 发工具。 启动LabVIEW主程序后，出现 如图9-3所示的LabVIEW启动 窗口，在这个窗口中可创建 新VI、选择最近打开的 LabVIEW 文件、查找范例以 及打开LabVIEW帮助。
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。
每个子VI对应一个特定的功能，通过调用和组合不同的子VI可以完成整个系统的功能。
2.4 界面设计与优化虚拟仪器控制系统的用户界面设计至关重要。
一个直观友好的界面可以提高用户体验，减少操作误差。
在LabVIEW中，可以通过自定义控件、布局调整、颜色搭配等方式来设计界面，并利用LabVIEW提供的图形化工具进行界面优化。
利用LabVIEW开发虚拟仪器实现自动化测试
利用LabVIEW开发虚拟仪器实现自动化测试自动化测试是现代科技发展的重要领域之一，它为各行业的生产和研发工作提供了高效、可靠的测试手段。
虚拟仪器是一种基于计算机软件和硬件的测试设备，通过编程语言和图形化界面来进行测试和数据处理。
LabVIEW作为一种面向虚拟仪器的编程环境，具有强大的功能和易于上手的特点，成为了自动化测试领域的主流工具之一。
本文将介绍如何利用LabVIEW开发虚拟仪器，实现自动化测试的目标。
一、LabVIEW概述LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是由美国国家仪器公司（NI）开发的一款用于虚拟仪器控制、数据采集和数据处理的编程环境。
LabVIEW以图形化编程为特色，用户可以通过拖拽和连接图标、交互控件以及数据流来编写程序。
与其他传统编程语言相比，LabVIEW的可视化特点使得程序逻辑更加直观，开发效率更高。
二、虚拟仪器开发流程利用LabVIEW进行虚拟仪器开发，一般需要经历以下几个步骤：1. 设计测试方案在进行自动化测试前，需要对测试目标进行明确的定义与分析。
确定被测设备的功能需求，编写测试计划和测试用例。
完整、清晰的测试方案有助于后续的程序编写和结果分析。
2. 界面设计LabVIEW提供了丰富的控件和视图组件，可以根据实际需求设计测试界面。
界面设计要尽量符合人机工程学原则，使用户操作简单直观。
可以使用各种控件，如按钮、图表、输入输出框等，来实现测试参数的设定、显示和操作。
3. 编程实现LabVIEW支持多种编程方法，包括数据流编程、事件编程、状态机编程等。
根据测试方案和界面设计，使用LabVIEW的编程功能进行程序的实现。
通过拖拽连接图标和控件，搭建程序框图，并编写具体的代码逻辑。
4. 连接硬件设备虚拟仪器需要与物理设备进行数据交互，因此需要将LabVIEW程序与硬件设备进行连接。
LabVIEW提供了多种通信接口和协议，如GPIB、USB、串口等，可以根据需要选择合适的方式进行连接。
测量仪器小知识：LabVIEW与虚拟仪器
测量仪器小知识：LabVIEW与虚拟仪器说起LabVIEW编程软件，大家接触的时候大多是与虚拟仪器分不开的，这儿理一下什么是虚拟仪器，什么是LabVIEW，它们之间关系是怎样的，下面作个简单的说明，以便记录及理解。
1、何谓虚拟仪器“虚拟仪器”从字面上简单的理解，它就是一种测量仪器，只所以称之为虚拟，是相对于传统仪器来说的。
我们知道，传统的电子测量仪器如示波器、频谱仪、信号源等，都是由专业厂家生产的，具有特定的功能和仪器外观，如一台典型的数字示波器仪器外观如下图所示：而虚拟仪器呢，它具备传统仪器的功能，只是它的组成部分或者构成方式与传统仪器不同。
如对于上图的数字示波器来讲，虚拟示波器的样子可能如下图所示：它与传统仪器的主要区别是，虚拟仪器的硬件部分是由基本的测试硬件模块（如AD采集模块）和计算机组成，两者通过某种总线形式进行有机结合后构成基本的硬件平台，然后在计算机屏幕上显示虚拟的仪器面板，在虚拟面板上除数据结果的波形图显示外，也提供了各种如开关按钮等控件对仪器进行操作。
另外，仪器的内部功能也是通过软件编程在计算机上实现的。
因此，说到这儿，虚拟仪器的概念也就出来了，主要包括下面三个要素：硬件部分：是虚拟仪器的基础，由计算机和具体的硬件测试模块构成：软件部分：是虚拟仪器的核心，利用计算机强大的计算处理能力定义仪器的具体功能；面板部分：在计算机屏幕上显示虚拟面板，包括波形图的显示及各种按钮的操作。
我们知道，电子测量仪器从内部功能构成的角度可以分为三个部分，分别为采集与产生部分、分析和处理部分、显示和输出部分。
那么从这个角度来讲，虚拟仪器与传统仪器的区别也很好理解了，即：传统仪器：三个部分都是由硬件完成的；虚拟仪器：只有采集和产生部分是由硬件完成的，而其它两部分全由软件完成。
总而言之，虚拟仪器以软件为核心，利用计算机强大的数据处理能力，将以前传统仪器中由硬件电子线路实现的信号处理、结果显示和仪器控制用计算机软件来实现，用户通过软件实现的虚拟面板操作计算机，即可实现对测试仪器的操作。
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1、虚拟仪器概述
虚拟仪器（Virtual Intrument，简称VI）是20世纪90年 代初期出现的一种新型仪器，它以计算机为核心，将计算机 与测量系统融合于一体，用计算机软件代替传统仪器的某些 硬件的功能，用计算机的显示器代替传统仪器面板的测量仪 器。这种硬件功能的软件化，是虚拟仪器的一大特征。操作 人员在计算机显示屏上用鼠标和键盘控制仪器的启动、运行、 结束，完成被测信号的数据采集、信号分析、谱图显示、数 据存储、数据回放及控制输出等功能。
练习与思考
1.1 VI包括哪两个主要的部分？如何在它们之间 切换？ 1.2 程序框图主要由哪几类元件构成？它们分别 起什么作用？ 1.3 LabVIEW开发工具的三个选板各用在VI的哪 个部分？ 1.4 修改“生成与显示.VI”，让它产生并显示一 个方波信号，并可以在程序运行中改变占空比。 1.5 找到一个设计对话框的示例VI。
传统分析仪器与虚拟仪器比较
传统分析仪器 虚拟仪器
仪器定义
功能设定
厂家
功能特定，与其他设 备连接受到限制
用户
面向应用的系统结构，可 方便地与网络设备、外设 和其他设备连接
关键环节 开放性 性能价格比
硬件 封闭式系统，功能固 定，不能改变 低
软件
基于计算机技术的开放式 系统，灵活的软件功能模 块
高，可重复使用 快（周期1~2年） 软件结构，节省费用
对象快捷菜单
滚动窗口 设置/清除断点 探针数据 获取颜色 设置颜色
该工具置于某一对象上时，单击鼠标左键即可弹出对象 的快捷菜单
用于滚动整个窗口内的图形，而无须使用滚动条 用于在程序中为某个对象设置断点 用于在程序框图中设置探针，以观察程序运行的结果 用于从窗口中提取颜色设置为当前色
用来为控件、前面板、程序框图设置颜色
与传统仪器相比，虚拟仪器最大的特点是其功能由软件定 义，可以由用户根据应用需要进行调整，用户选择不同的应用 软件就可以形成不同的虚拟仪器。而传统仪器的功能是由厂商 事先定义好的，其功能用户无法变更。当虚拟仪器用户需要改 变仪器功能或需要构造新的仪器时，可以由用户自己改变应用 软件来实现，而不必重新购买新的仪器。
计算机虚拟仪器板卡
2.3 典型的虚拟仪器结构
PCI 卡
PXI总线结构
USB总线结构
FiledPoint模块
GPIB结构
CRIO结构
2.3 典型的虚拟仪器结构
根据虚拟仪器所采用的信号测量硬件模块的不同，虚拟仪 器可以分为下面几类：
（1） PC-DAQ数据采集卡 利用计算机扩展槽和外部接口，将信号测量硬件设计为计算机 插卡或外部设备，直接插接在计算机上，再配上相应的应用软件， 组成计算机虚拟仪器测试系统。这是目前应用得最为广泛的一种 计算机虚拟仪器组成形式。
2.5 应用软件
“软件即仪器”，应用软件是虚拟仪器的核心。一般虚 拟仪器硬件功能模块生产商会提供示波器、数字万用表、 逻辑分析仪等常用虚拟仪器应用程序。对用户的特殊应用 需求，则可以利用LabVIEW、Agilent VEE等虚拟仪器开发 软件平台来开发。
3、常见的虚拟仪器
• • • • • • 双踪信号示波和频谱分析仪 多踪信号示波器 双踪仪器库 多踪X-Y轨迹仪 传递函数(频响特性)分析仪 多踪频谱分析仪
GPIB结构
（6） CRIO系统结构 NI公司的CRIO，即紧凑型可重配置输入输出，是一种小巧坚 固的新型工业化控制和采集系统。CRIO机箱中包括实时控制器、 FPGA（现场可编程门阵列）芯片、信号输入输出模块和信号调 理模块，体现了NI公司近年来涉足嵌入式系统领域。
CRIO结构
2.4 驱动程序
编程方式 (1)文本 (2)可视化（面向对 象编程） (3)图形化编程 界面 运行时才可见，文 本行和图形 图形，编程时编辑 图形，编程时编辑 编程 文本行 文本行 流程框图 举例 Turo C Basic VC、VB、CVI LabVIEW、VEE
虚拟电压表界面
虚拟电压表程序
7、创建第一个VI
（2）PXI总线结构
PCI总线的仪器扩展。这种虚拟仪器结构有一个带总线背板的 多槽机箱，计算机被做成一个模块插在0槽中做控制器，其他槽中 可以插各种数据采集模块。
PXI总线结构
（3）USB总线结构
数据采集装置挂在计算机外面，通过USB口向计算机传输数 据，比较适合于用笔记本电脑组成便携式的测试系统。USB数据 采集装置有简单的模块，也有NI公司的CompactDAQ系统。 CompactDAQ把一组信号调理和数据采集模块装在一个机箱内， 机箱与计算机通过USB总线通信。
任何一种硬件功能模块，要与计算机进行通信，都需 要在计算机中安装该硬件功能模块的驱动程序（就如同在 计算机中安装声卡、显示卡和网卡一样），仪器硬件驱动 程序使用户不必了解详细的硬件控制原理和了解GPIB、 PXI、CRIO、RS232等通信协议就可以实现对特定仪器硬 件的使用、控制与通信。驱动程序通常由硬件功能模块的 生产商随硬件功能模块一起提供 。
USB总线结构
（4)）分布式系统结构 这种虚拟仪器结构可以在工业现场把数据采集设备安装在被 测试对象附近，通过计算机网络、串口或工业现场总线与计算机 通讯。NI公司这种产品以FiledPoint和CompactFiledPoint模块为 代表，后者尺寸更小，抗冲击和震动等性能更好。
FiledPoint模块
虚拟仪器是计算机技术与仪器技术深层次结合产生的产 物，是对传统仪器概念的重大突破，是仪器领域内的一次革命。 虚拟仪器是继模拟化仪表、智能化仪器之后的新一代仪器，代 表了当前测试仪器发展的方向之一。
仪器的发展进程
催生虚拟仪器的土壤
芯片 硬件
软件
网络 总线
LANs AT
Internet
计算机技术的进步
（5） GPIB或串口设备结构 为了有效利用现有的技术资源和发挥传统仪器的某些优势， 还可以采用GPIB或串口形式的虚拟仪器结构 串口是计算机与传统仪器接口的一种方式，实现对满足一定协 议（例如RS232）的传统仪器与计算机的连接 这些与计算机连接的仪器功能是专一、固定的，它们的软件固 化在仪器内部。它们完成测试任务并不依赖于计算机，只是利用 计算机的存储、显示、打印等功能，或对测试过程加以某些控制。
工业应用
工业应用
工业应用
工业应用
5、LabVIEW安装
• 将LabVIEW光盘放入光驱，会出现下图所 示界面
• 安装初始化
• 用户信息对话框
• 发行协议对话框
• 安装路径对话框
• 提示所安装的组件
• 安装进度条
• 安装设备驱动程序
• 安装结束以后需要重新启动计算机
6、 LabVIEW概述
双踪信号示波和频谱分析仪
多踪信号示波器
双踪仪器库
多踪X-Y轨迹仪
传递函数(频响特性)分析仪
多踪频谱分析仪
4、工业应用
• • • • • • 羰基镍在线检查系统 输油泵机组在线监测系统 信号分析系统 桥墩位移监控系统 发电机组在线监测诊断系统 锅炉供热自动控制系统
工业应用
工业应用
工业应用
8.4 设置对话框
统计学VI设置对话框
生成控件
生成输入控件 生成显示控件
简单修饰前面板
加标题 控件排列 配色
1.12 LabVIEW学习途径
LabVIEW的即时帮助 LabVIEW的帮助系统 LabVIEW的范例学习 快速寻求他人帮助
LabVIEW的即时帮助
执行菜单命令“帮 助—>显示即时帮助” 快捷键Ctrl+H 随光标移动显示对象 的基本功能信息
NI官方论坛
7.2 新建VI窗口
• VI模板 • 项目 • 其它文件
7.3 前面板介绍
是LabVIEW的图形用户界面，输入控件和 显示控件 标题栏 菜单栏 工具栏 显示界面
前面板例子
7.4 程序框图介绍
VI的图形化源程序 接线端 节点 连线
①
⑤
⑥ ④
② ③
程序框图例子
8、修改已有的VI
技术更新速度 慢（周期5~10年） 开发维护 开发维护费用高
传统仪器
虚拟仪器
2、虚拟仪器的组成
2.1虚拟仪器的组成
虚拟仪器是以计算机为载体的自动化测量与控制系统， 用来对现实世界的各种物理量进行测量或者对物理过程 进行控制。
典型的虚拟仪器结构
2.2常用虚拟仪器板卡
目前针对不同的应用目的和环境，已设计了多种性能和用 途的数据采集卡，包括PCI结构、PXI总线结构、USB总线结 构、分布式系统结构、GPIB或串口设备结构、CRIO系统结构 等。
• 从开始菜单中运行“National Instruments LabVIEW2010”，在计算机屏幕上将出现图 示欢迎窗口。
7.1 LabVIEW启动界面介绍
• 新建…——新建VI程序、项目及模板； • 打开…——打开各种LabVIEW文件； • 最新消息——链接NI官方网站，了解 ni的最新新闻、技术内容、范例以及培训资 源 • 在线支持——链接NI的论坛，寻求在线支 持。 • 帮助…——打开LabVIEW 各种帮助文件， 网络资源和范例。
1. LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering） 虚拟仪器开发平台 一种崭新的图形化编程语言，其源程序完全是图形化的框图， 而不是文本代码 它把复杂、繁琐、费时的语言编程简化为利用线条把各种不 同的图形化功能模块连接起来的图形编程 编程过程就象程序流程框图的绘制
• 8.1通过改变Express VI的设置修改程序
8.2 使用开发工具修改程序
工具选板 控件具选板 用于创建、修改和调试VI。选择某种工具后， 鼠标光标变为对应的形状，表示可以进行 某类操作