《LabVIEW与虚拟仪器设计》实验讲义

-《LabVIEW与虚拟仪器设计》实验讲义戴建国康素成编盐城师范学院新能源与电子工程学院2016.7目录实验1创建和编辑VI……………………………………………………………1实验2创建和调用SubVI………………………………………………………7实验3基本数据类型和操作…………………………………………………11实验4复合数据类型和操作…………………………………………………14实验5循环和图表…………………………………………………………20实验6LabVIEW程序结构—循环结构和条件结构…………………………22实验7LabVIEW程序结构—顺序结构和事件结构…………………………24实验8程序结构—公式节点与变量的数值传递……………………………26实验9数组和图形……………………………………………………………28实验10VI属性设置…………………………………………………………30实验11数据的波形显示……………………………………………………33实验12数据的XY图与强度图形显示……………………………………36实验13数据的三维图形与数字波形图显示………………………………38实验14字符串和文件I/O操作………………………………………………42实验15信号产生……………………………………………………………43实验16波形调理和波形测量………………………………………………48实验17信号的时域分析和频域分析………………………………………50实验18窗函数与数字滤波器………………………………………………53实验19基于声卡的数据采集系统…………………………………………571实验一创建和编辑VI一、实验目的通过本次实验了解LabVIEW的基本操作。二、实验原理LabVIEW软件图形化编程。三、实验设备计算机、LabVIEW2014编程软件。四、实验步骤（一）创建VI1．首先在开始菜单中启动LabVIEW2014，弹出LabVIEW主界面，如图1-1所示。图1-1LabVIEW主界面选择“新建”中的VI，或在一个已打开的主选单中选择“文件新建VI”，会出现如图1－2所示的VI窗口。前面是VI的前面板窗口，后面是VI的框图程序窗口，在两个窗口的右上角是默认的VI图标/连接端口。图1－2新建VI窗口22．创建VI前面板(以算术式c=a+b为例)(1)创建控制量a和b在VI前面板窗口的空白处单击鼠标右键，或在窗口主选单“查看”中选择控件选板和工具选板，如图1-3所示。如图1-4所示，在“控件选板→数值子模板”中选择数值输入控件。图1－3控件选板和工具选板图1-4数值子模板中选择数值输入控件将数值输入控件放在前面板窗口中适当的位置上，用文本编辑框工具单击数值输入控件的标签，把名称修改为a，此时在框图程序中就会出现一个名称为a的图标与数值输入控件a相对应，以同样的方式创建b，如图1-5所示。（2）创建指示量c3同理，在“控件选板→数值子模板”中选择数值显示控件，将其放在前面板窗口中适当的位置上，以同样的方式修改其标签为c。至此完成了VI前面板的创建，如图1-5所示。图1-5VI前面板图1-6VI前面板对象的端口3．创建框图程序在前面板窗口的“窗口→显示程序框图”，将前面板切换到程序框图窗口，此时会看到在程序框图中有3个名称分别为a，b，c的端口，如图1-6所示。这3个端口与前面板上的3个对象一一对应。（1）创建加法运算节点在程序框图程中的空白处单击鼠标右键，或在程序框图窗口的主选单中选择“查看→函数选板”，弹出函数选板，如图1-7所示。然后在“函数选板→数值→加”，选择加运算节点，如图1-8所示。图1-7函数图1-8选择Add节点最后用鼠标将所需的Add节点图标拖到程序框图窗口中适当的位置。至此就完成了一个Add节点的创建。如图1-9所示。4图1-9创建Add节点（2）连接框图程序中的节点与端口用连线工具将端口a,b分别连接到Add节点的两个输入端口x和y上，将端口c连接到Add节点的输出端口x＋y上，至此完成了框图程序的创建。如图1-10所示。图1-10完整的VI框图程序4．创建VI图标双击前面板窗口或框图程序窗口右上角的VI图标，或在VI图标的右键弹出菜单中选择编辑图标，会弹出图标编辑器，如图1-11所示。图1-11图标编辑器5在图标编辑器中可创建用户自己的图标。由于这个图标编辑器的用法与Windows系统中的画笔类似，这里不再详细介绍其用法。图1－12所示的是一个包含用户自定义图标的前面板窗口。图1-12包含用户自定义图标的前面窗口5．保存在前面板窗口或程序框图窗口的主菜单中选择“文件→保存”，然后在弹出的对话框中选择适当的路径和文件名保存该VI。如果VI在修改后没有存盘，那么VI前面板窗口和程序框图窗口的标题栏就会出现一个“*”，提醒用户注意存盘。至此完成了一个VI创建。在控制量a和b中分别输入适当的数字值，然后单击前面板窗口工具条中的运行按钮，就可以在指示量中得到计算的结果。（二）编辑VI创建VI后，还需要对VI进行编辑，使VI的图形化交互式用户界面更加美观、友好和易于操作。使VI框图程序的布局更加合理，易于理解、修改。1．选择对象选择工具用于前面板和程序框图窗口中的对象。2．移动对象移动对象可以用选择工具拖到对象到目标位置，也可以用用选择工具选中后，通过箭头键来移动。3．删除对象可以用选择工具选中对象，按Delete键，或在菜单“编辑→删除”选项删除对象。4．复制对象在LabVIEW中很多对象都可以复制，复制时，按下Ctrl键的同时用选择工具拖动要复制的对象至新的位置即可。5．标注对象有两种对象标签：自有标签和固有标签（标题）。自由标签是用户自己添加的文本标注，固有标签是属于控制器或指示器。6．改变对象大小用选择工具在对象图标的一角拖动，注意，有些对象的大小是不能改变的，例如框图程序中的控制端口或指示端口、功能模板中的大部分节点的图标和SubVI的图标等。7．改变对象颜色6在工具模板中把鼠标切换成颜色工具，上面颜色框代表前景色或边框色，后面的颜色框代表背景色。单击其中一个颜色框在弹出的颜色对话框中选择需要的颜色。8．对齐对象选中需要对齐的对象，然后在工具条中单击按钮，在其下拉菜单中选择各种对齐方式。9．分布对象选中对象，在工具条单击按钮，在其下拉菜单中选择各种分布方式。10．改变对象在窗口中的前后次序选中对象，在工具条中单击按钮，在其下拉菜单中可改变对象在窗口中的前后次序。11．改变对象的字体选中对象，在工具条中单击，在其下拉列表中可以设置字体、大小、颜色、风格以及对齐方式。（三）运行VI运行有两种方式，即单步运行和连续运行。单步运行：在前面板或框图程序窗口工具条中单击按钮，即可单步运行，在运行状态时，此按钮会变为状态。连续运行：选择按钮连续，运行时按钮变为状态。停止运行：选择按钮，可强行终止VI的运行。当VI处于编辑状态时，此按钮处于状态。暂停VI运行：选择按钮，可暂停VI的运行，再次单击该按钮，可恢复运行。（四）调试VILabVIEW提供了多种调试手段，除了传统编程语言支持的单步运行、断点、探针等调试手段外，还添加了一种特有的调试手段―——实时显示数据流动画，使用户能更加清楚的观察程序运行的每一个细节，方便错误的查找、修改和优化程序。下面介绍各种调试手段。1．单步执行VI单步执行又分为单步入、单步出、单步跳三种方式。（1）单步入执行按节点顺序单步执行，遇到循环或SubVI时，跳入循环或进入SubVI内部继续执行。单击框图程序工具条上的按钮进入单步入执行状态。（2）单步跳执行按节点顺序单步执行，但遇到循环或SubVI时，不跳入其内部逐个执行，而是将其作为一个整体节点执行。单击框图程序工具条上的按钮进入单步跳执行状态。（3）单步出执行单击框图程序工具条上的按钮，可跳出单步执行VI的状态，进入暂停运行状态。当VI进入单步执行状态时，将鼠标移动到单步入（或跳）按钮上，会出现一个黄色的小标注框，显示下一步将要执行的节点。2．设置断点在工具模板中将鼠标切换至断点工具状态，单击框图程序中需要设置断点的地方，就可以完成一个断点的设置。3．设置探针7在工具模板中将鼠标切换至探针工具状态，用鼠标单击需要查看的数据连线，会弹出一个对话框，VI运行时，若有数据流通过该数据线时，对话框就会自动显示这些流过的数据。4．显示数据流动画运行VI时，在框图程序窗口工具条中单击按钮，LabVIEW会在框图程序上实时地显示程序执行的进程，以及实时显示每一条数据连线和每一个端口中流过的数据。五、实验报告要求列出实验目的，实验原理与实验内容。8实验二创建和调用SubVI一、实验目的掌握子程序的创建和调用，简化VI框图程序结构，形成模块化的编程思想。二、实验原理SubVI相当于常规语言中的子程序，在LabVIEW中用户可以把任何一个VI当作SubVI来调用。所以，在LabVIEW编程时，也应与其它编程语言一样，尽量采用模块化的编程思想，有效的利用SubVI，简化框图程序结构，使其更加简单，易于理解，以提高VI的运行效率。三、实验设备计算机、LabVIEW2014编程软件。四、实验步骤(一)创建SubVI完成一个VI的创建后，将其作为一个SubVI来调用，首先要定义它的连接端口。在VI前面板窗口的右上角图标的右键弹出菜单中选择“显示连线板”,原来图标的位置就会出现一个连接端口，连接端由输入端口和输出端口组成。第一次打开连接端时，LabVIEW会自动根据前面板的控制和指示建立相应个数的端口，当然，这些端口并没有与控制和指示建立起关联关系，需要用户去定义。将鼠标切换至连线工具状态，用鼠标在控制a上单击选中，此时控制a周围就会出现一个虚线框，如图2－1所示，然后将鼠标移到连接端口的一个端口上单击，这个端口就与控制a建立了关联关系。图2－1建立端口与控制a的关联关系改变端口的个数的方法有两种：一种是在连接端口右键弹出菜单中选择删除接线端或添加接线端，逐个删除或添加；一种是在连接端口右键弹出菜单中选择“模式”，在其下拉菜单中选择用户所需的连接端口，共有36种。如图2－2所示。在编辑调试时，有时根据需要断开某些端口与前面板对象的关联，具体做法：先用连线工具选中要断开的端口，然后在该端口的右键弹出菜单中选择“断开连接本地接线端”，要断开所有关联选择“断开连接全部接线端”。9图2－2连接端口“模式”下拉菜单（二）调用SubVI完成了连接端口的定义之后，这个VI就可以当作SubVI调用了。还是以实验一的例程为例来介绍如何调用SubVI。具体步骤如下：1．选择SubVI选择函数选板中的“选择VI……”，会弹出如图2－3所示对话框，，在对话框中找到要调用的SubVI，然后单击“确定”按钮。图2－3选择VI的对话框2．“确定”之后，此SubVI的图标就会跟着鼠标移动，将其移动到主程序框图窗口的适当位置，点击鼠标左键，就将图标加入到主VI的框图程序中了。如图2-4，2-5所示，连接相应的端口即可。图2-4主VI的前面板及框图程序10图2-5主VI的前面板及框图程序五、实验报告要求列出实验目的，实验原理与实验内容。11实验三基本数据类型和操作一、实验目的熟练掌握LabVIEW的基本数据类型及操作。二、实验原理数据结构是程序设计的基础，不同的数据数据类型和数据结构在LabVIEW中存储的方式是不一样的。选择合适的数据类型不但能提高程序的执行效率，而且还能减少内存空间的占用。LabVIEW的基本数据类型包括数值型、布尔型、字符串、文件路径等几类。在LabVIEW中，对不同的数据类型通常采用不同的颜色来显示。三、实验设备计算机、LabVIEW2014编程软件。四、实验内容（一）数值型数值型是LabVIEW中的一种基本的数据类型，可以分为浮点型、整数型和复数型三种基本形式。不同数据类型的差别在于存储数据使用的位数和表示的值的范围。练习1：（1）数值型常量的数据类型定义：在程序框图中放置一个数值常量，取其值为2，并设定其数据类型为双字节整型。（2）数值型变量的数据类型定义：定义数值输入控件的数