虚拟仪器设计第2章—1操作入门

1《虚拟仪器设计》课时安排总学时：32学时上机实验：4学时考核：平时－30％，包含出勤、作业（包含上机实验成绩）。无故缺勤一次扣5分。测试－70％，考试形式待定更正：2第二章第一讲LabVIEW操作入门※本课程使用软件为LabVIEW8.53本讲授课内容：1.LabVIEW概述2.LabVIEW的程序结构及一般设计过程3.LabVIEW的工作环境4.LabVIEW的操作选板5.LabVIEW的基本数据类型6.LabVIEW的数据运算7.LabVIEW帮助（涵盖了书本第四章的全部内容）4一、LabVIEW概述LabVIEW是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。用LabVIEW编写程序的过程就变成一个程序流程框图的绘制过程。编程方式界面编程举例(1)文本运行时才可见，文本行和图形文本行TurboCQBASIC(2)可视化（面向对象编程）图形，编程时编辑文本行VC、VB(3)图形化编程图形，编程时编辑流程框图LabVIEW5例：虚拟电压表界面（LabVIEW前面板编程）6例：虚拟电压表程序（LabVIEW流程框图）7LabVIEW程序结构包括三个部分：前面板、流程框图和图标/连接口。前面板主要用于输入量的设置和输出量的显示，它模拟了真实仪表的面板，包括旋钮、开关、按钮、图表、图形。用户使用虚拟仪器时所观察到的就是前面板，并在前面板中执行对仪器的操作。流程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；通过图标/连接口可以在其他程序中调用VI子程序。二、LabVIEW的程序结构及一般设计过程8LabVIEW程序结构包括三个部分：前面板、流程框图和图标/连接口。二、LabVIEW的程序结构及一般设计过程简言之：前面板=仪器面板流程框图=仪器内部结构图标/连接口：用于子VI调用主要包括前面板的设计、流程框图的设计以及程序的调试。（1）首先创建前面板：根据该虚拟仪器所要实现的功能来设计前面板。前面板主要由输入控制器和输出指示器组成。使用输入控制器可以输入数据到程序中，而输出指示器则可用来显示程序产生的数值。（2）流程框图的设计：流程框图是由节点、端口和连线组成的可执行代码。对流程框图的设计主要是对节点、数据端口和连线的设计。节点：VI程序运行的要素，即一个执行单位，可以把它理解为程序的一条语句，它包括四种类型：函数（基本操作）、VI子程序、结构和代码接口。端口：①控制器和指示器端口：前面板控件在框图中的映射。②节点端口：函数图标的连线端口连线：端口间传递数据的路径。（3）程序的调试：正常运行、高亮方式、探针、单步等。LabVIEW程序的一般设计过程：10例：由一个按钮开关和一个指示灯组成，该VI的功能是：当按下按钮时，指示灯点亮；当弹起按钮时，指示灯熄灭。见录像：2-1开关和指示灯.wmv（5’55”）11LabVIEW程序举例书本第65页例子，《显示正弦波波形》。见录像：2-2显示正弦波波形.wmv（2’16”）12三、LabVIEW的工作环境1.启动界面VI程序和项目创建栏新近打开的项目和VI程序列表栏帮助资源列表栏132.前面板窗口的菜单和工具栏：包含用来控制VI的命令按钮和状态指示器。下拉式菜单，包括：运行、连续运行、停止、暂停/继续、格式设置工具栏对齐对象、分布对象、调整对象大小重新排序即时帮助图标/连接口14流程框图窗口的菜单和工具栏与前面板类似，增加了5个调试按钮。下拉式菜单与前面板菜单相同点击该高亮执行按钮可使VI程序的运行以一种缓慢的节奏一步一步地执行程序，所执行到的节点都以高亮方式显示，并可观察到数据的流动，这样用户可以清楚地了解到程序的运行过程，也可以很方便地查找错误。高亮显示执行过程保存连线值单步进入单步跳过单步跳出15四、LabVIEW的操作选板在LabVIEW的用户界面上，应特别注意它提供的操作选板：工具选板（ToolsPalette）控件选板（ControlsPalette）函数选板（FunctionsPalette）操作选板集中反映了该软件的功能与特征。16LabVIEW具有三种用来创建和运行程序的选板：工具选板（ToolsPalette）：包括了程序的创建、修改和调试时使用的工具；控件选板（ControlsPalette）：主要用于在前面板中添加指示器和控制器；函数选板（FunctionsPalette）：用于创建流程框图，它包括了很多函数子选板。17工具选板（ToolsPalette）该选板提供了各种用于创建、修改和调试VI程序的工具。如果该选板没有出现，则可以在【查看】菜单下选择【工具选板】命令以显示该选板。当从选板内选择了任一种工具后，鼠标箭头就会变成该工具相应的形状。书本第70页18１操作值用于操作前面板的控制控件和显示控件。使用它向数字或字符串控件中输入值时，它会变成编辑文本工具。２用于选择、移动或改变对象的大小。当用于改变对象的大小时，鼠标指针会变成各种方向的箭头形状。３用于输入标签或标题说明的文本或者创建自由标签。４用于在框图上连线及在前面板上建立连结器。把该工具放在任一条连线上，会在“即时帮助”中显示连线的数据类型。５使用该工具在对象上单击鼠标左键，可以弹出对象的快捷菜单。工具选板（ToolsPalette）自动选择工具开自动选择工具关“开”时，LabVIEW会根据鼠标指针下对象类型和位置的不同而自动选择合适的工具。定位/调整大小/选择编辑文本进行连线对象快捷菜单书本第71页19６使用该工具就可以不需要使用滚动条而在窗口中漫游。７使用该工具在VI的流程图对象上设置断点８可在流程框图的连线上设置探针，通过探针窗口来观察连线上的数据变化情况。必需在数据流过之前设置探针。９使用该工具来提取颜色用于编辑其他的对象。用来给对象定义颜色。它也显示出对象的前景色和背景色。10工具选板（ToolsPalette）滚动窗口探针数据设置/清除断点获取颜色设置颜色20控件选板（ControlPalette）注意：只有打开前面板时才能调用该选板1.通常包含“新式”、“系统”、“经典”三种风格；2.图标右上角的黑色三角形表明该图标为一个子选板，点击以后可以显示更多的控件。21控件选板简介：１数值的控制和显示。包含数字式、指针式显示表盘及各种输入框。２布尔逻辑数值的控制和显示。包含各种布尔开关、按钮以及指示灯等。３字符串与路径字符串和路径的控制和显示。４数组、矩阵与簇数组、矩阵和簇的控制和显示。５列表与表格列表和表格的控制和显示书本第72页数值22６图形显示数据结果的趋势图和曲线图。７下拉列表与枚举用来创建可循环浏览的字符串列表。８I/O输入/输出功能与操作OLE、ActiveX等功能。９容器可用于组合控件，或在当前VI的前面板上显示另一个VI的前面板。10引用句柄用于对文件、目录、设备和网络连接进行操作。控件选板简介：2311变体与类用于与变体和类数据交互。12装饰用于给前面板进行装饰的各种图形对象。控件选板简介：常用控件数值型Numeric主要完成参数设置和结果显示。这些控件相对于高级文本中的变量。控制型控件有：数字式、滑动式、进度条式、旋纽式、液罐式指示型控件有：数字式、表盘式、温度计式、色彩类25布尔型包含一些布尔值的控制器和指示器按钮、开关、指示灯按键等。控件的值只能是True和False26函数选板（FunctionsPalette）注意：只有打开流程图程序窗口时才能调用该选板。图标右上角的黑色三角形表明该图标为一个子选板，点击以后可以显示更多的控件。27数据运算子选板和布尔运算子选板28函数选板（FunctionsPalette）可以通过函数选板上的“查看”“更改可见类别”来设置函数选板上需要显示的内容。29函数选板简介１结构包括程序控制结构命令，例如循环控制等，以及全局变量和局部变量。２数值包括各种常用的数值运算，还包括数制转换、三角函数、对数、复数等运算，以及各种数值常数。３布尔包括各种逻辑运算符以及布尔常数。４字符串包含各种字符串操作函数、数值与字符串之间的转换函数，以及字符(串)常数等。５数组包括数组运算函数、数组转换函数，以及常数数组等。书本第73页30６簇、类与变体用于创建和使用簇，可将LabVIEW数据类型与类和变体互换。７比较包括各种比较运算函数，如大于、小于、等于。８定时包括对话框窗口、时间和出错处理函数等。９文件I/O包括处理文件输入/输出的程序和函数。１０对话框与用户界面用来创建、操作对话框。函数选板简介31１１波形各种波形处理工具１２应用程序控制通过本地计算机或网络控制VI，可同时控制多个VI。１３同步同步执行并行任务。１４图形与声音可显示自定义图像，输入、输出图形文件的数据，也可播放声音。１５报表生成创建或操作LabVIEW报表文件。函数选板简介32五、LabVIEW的基本数据类型：数据结构是程序设计的基础，不同的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性能，而且还能节省内存的使用。数值数据类型：可以分为浮点数、整数和复数3种基本形式。书本第76页，表4-4。数据类型之间可以相互转换（见下页）。布尔数据类型：只有“真”、“假”两种取值。布尔类型常量有：通过单击，可以取反。布尔型输入控件的一个重要属性叫作“机械动作”，使用该属性可以模拟真实开关的动作特性。书本第81页，表4-533数据类型的转换：双精度整数型34观看NI自带例程中的“MechanicalActionofBooleans.vi”见录像：2-3布尔变量的机械动作演示.wmv（2’59”）书本第81页，表4-535六、LabVIEW的数据运算：1.算术运算符：数学与科学常量36六、LabVIEW的数据运算：1.算术运算符：数学与科学常量372.关系运算符（比较运算符）：383.逻辑运算符（布尔运算符）：394.表达式节点（ExpressionNode）:使用表达式节点可以计算包含一个变量的数学表达式，该节点允许使用除复数以外的任何数字类型。例子：程序框图前面板运行结果40七、LabVIEW帮助：LabVIEW为用户提供了非常全面的帮助信息，有效地利用帮助信息是快速掌握LabVIEW的一条捷径。获取帮助的方法包括：1.实时上下文帮助；2.联机帮助；3.LabVIEW范例查找器；4.网络资源。411.实时上下文帮助：422.联机帮助：点击“即时帮助”中的“？”或者“详细帮助信息”，或者从“帮助”菜单中选择“搜索LabVIEW帮助”，都可以打开联机帮助。432.联机帮助：联机帮助窗口是一个Windows标准风格的帮助窗口，包含了LabVIEW的全部帮助信息。443.范例查找器：为了方便快速地掌握各种功能模块和函数的使用方法，LabVIEW提供了大量的范例。这些范例几乎包含了LabVIEW所有功能的应用实例，并提供了大量的综合应用实例。454.网络资源：可以访问NI官网上的LabVIEWZone以获得更多的实例。46观看NI公司视频资料：《LabVIEW入门》2-4LabVIEW入门.wmv（11’57”）