虚拟仪器程序设计实验指导书

i《虚拟仪器程序设计》实验指导书机械与电气工程学院舒华戴新编广州大学2009年ii目录实验1熟悉LabVIEW编程环境实验1-1LabVIEW的基本操作………………………………………………………………1实验1-2练习…………………………………………………………………………………4实验2控件与程序框图应用实验2-1虚拟仪器前面板的设计……………………………………………………………5实验2-2编写简单的LabVIEW程序…………………………………………………………6实验3子VI程序设计及调试程序技巧实验3-1创建子程序…………………………………………………………………………8实验3-2子程序的调用……………………………………………………………………10实验3-3程序调试技巧………………………………………………………………………12实验4程序结构（1）实验4-1使用for循环结构………………………………………………………………14实验4-2使用while循环结构……………………………………………………………16实验5程序结构（2）实验5-1使用条件结构………………………………………………………………………18实验5-2使用顺序结构………………………………………………………………………19实验5-3使用事件结构………………………………………………………………………20实验6数据的表达与图形显示实验6-1WaveformGraph的应用……………………………………………………………23实验6-2比较WaveformChart和WaveformGraph………………………………………24实验6-3使用XYGraph显示图形…………………………………………………………26实验6-4公式节点及图形显示………………………………………………………………27实验6-5虚拟信号发生器……………………………………………………………………28实验7非连线的数据传递方式实验7-1控制仿真……………………………………………………………………………30实验7-2数制变换及计数仿真………………………………………………………………32实验7-3全局变量编程………………………………………………………………………33实验8文件操作实验8-1文本文件操作………………………………………………………………………34实验8-2电子表格文件操作…………………………………………………………………35实验8-3仿真温度数据的记录………………………………………………………………36实验8-4仿真温度数据的读取………………………………………………………………37实验9应用程序设计实验9-1构建简单的信号分析与处理系统…………………………………………………38实验9-2频率响应函数与数字滤波实验……………………………………………………38-1-实验1熟悉LabVIEW编程环境实验1-1LabVIEW的基本操作目的：创建一个VI程序，完成两个数加、减、乘、除法的运算功能。在数值输入控件中输入两个操作数A和B，运行程序计算出这两个数的加、减、乘、除法运算结果，并且显示到相应的数值显示控件中。实验步骤：前面板1.打开LabVIEW，点击New…按钮，再选择BlanckVI并确定，新建一空白VI。2.在前面板上单击鼠标右键，从打开的控件模板中选择数值输入控件，并放置在前面板上。3.鼠标左键双击该控件上方的标签，待标签处于可改写状态时，将标签改写为“A”。4.重复上面2，3的步骤，建立另一个数值输入控件并改名为“B”。5.建立4个数值显示控件，分别用来显示加、减、乘、除的运算结果。该控件位置见下图：-2-6.将前面板上所有控件按图对齐排列，完成后的前面板如下图。框图程序1.从Windows菜单下选择ShowDiagram功能打开框图程序窗口。2.将图标按图示进行排列。3.点击框图程序窗口的空白处，弹出功能模板，从弹出的菜单中选择所需的对象放置到框图中。本程序用到下面的对象：加运算节点、减运算节点、乘运算节点、除运算节点。-3-4.将所有对象用连线连接起来，完成后的程序框图如下。运行、测试程序1．选择前面板窗口，使之变成当前窗口。在数值输入控件A和B中各输入一各数值，然后单击工具栏上运行按钮运行VI程序，观察运算结果。修改A和B的值，再次运行程序。2．点击连续运行按钮，便程序运行于连续运行模式。此时修改A、B的值，则立即会运算出相应的结果。3．再点击连续运行按钮，关闭连续运行模式。4．文件命名为Computer.Vi并保存。-4-实验1-2练习完成教材第一章（P41～P45）的应用程序，最终完成的程序如图P46图2.40和图2.41所示。文件命名为GenerateandDisplay.Vi并保存。-5-实验2控件与程序框图应用实验2-1虚拟仪器前面板的设计目的：掌握虚拟仪器前面板的设计。通过此实验熟悉常用控件的取用，对其进行简单设置以及界面布局。实验步骤：前面板1.最终完成的界面如上图。从控件模板中找到各个控件，并放置到前面板上。2.对各个控件外观、类型和行为进行设置，设置结果如图所示。调节步长：修改其刻度颜色、标度数值颜色；设定高度：显示数值显示框；实际液位：显示数值显示框；压力：增加指针，并修改刻度颜色，显示指针数值；温度：显示数值显示框；液位超标：为一LED控件。当为True时，显示绿色；当为False时，显示红色；3.将第一行5个控件顶端对齐，水平中心分布，并组合在一起。4.将左下角3个控件左对齐，垂直中心分布，并组合在一起。5.将这两组控件和图像显示件组合在一起并锁定。6.文件命名为FrontPanel.Vi并保存。-6-实验2-2编写简单的LabVIEW程序目的：编写程序，实现将一华氏温度(F)转换成摄氏温度(C)的功能。已知摄氏温度与华氏温度的关系C＝5(F－32)/9。实验步骤：前面板：1.程序界面如上图，放置一数值输入控件和一温度计显示件，然后再放置一个STOP按钮。2.如图修改设置各控件的数值范围，并显示各控件的数值显示框。框图程序：-7-程序框图如上图。注意将STOP按钮同While循环的控制端口相连接。运行、测试程序1．单击工具栏上运行按钮运行VI程序，更改数值输入控件的值，观察程序运行的情况。2．文件命名为F2C.Vi并保存。-8-实验3子VI程序设计及调试程序技巧实验3-1创建子程序目的：创建一个VI程序，以便以后作为子VI程序使用。创建一个VI程序模拟温度测量，也可以用摄氏温度来代替华氏温度显示。本程序用软件代替了DAQ数据采集卡。使用RandomNumber来仿真电压的测量值，然后转换成摄氏或华氏温度读数。前面板：1．用File菜单的New选项打开一个新的前面板窗口。2．把温度计指示部件放入前面板窗口。在前面板窗口的空白处点击鼠标键，然后从弹出的Numeric子模板中选择Thermometer。在高亮的文本框中输入“温度计”,再点击鼠标键按钮。3．在前面板窗口中放入竖直开关控制。在面板窗口的空白处点击鼠标键，然后弹出的Boolean子模板中选择VerticalSlideSwitch，在文本框中输入“温度值单位”,再点击鼠标键或者工具栏中的“√”按钮。使用标签工具，在开关的“条件真”（true）位置旁边输入自由标签“摄氏”,再在“条件假”（false）位置旁边输入自由标签“华氏”。框图程序：1．从Windows菜单下选择ShowDiagram功能打开框图程序窗口。2．点击框图程序窗口的空白处，弹出功能模板，从弹出的菜单中选择所需的对象。本程序用到下面的对象：RandomNumber（随机数）。在本例中，模拟从DAQ卡读取0－1V电压值。Multiply（乘法）功能（ProgrammingNumeric子模板）。在本例中，将读取电压-9-值乘以100.00，以获得华氏温度。Subtract（减法）功能（ProgrammingNumeric子模板）。在本例中，从华氏温度中减去32.0，以转换成摄氏温度。Divide（除法）功能（ProgrammingNumeric子模板）。在本例中，把相减的结果除以1.8以转换成摄氏温度。Select（选择）功能（ProgrammingComparison子模板）。取决于温标选择开关的值。该功能输出华氏温度（当选择开关为false）或者摄氏温度（选择开关为True）数值。3．使用移位工具（Positioningtool），把图标移至图示的位置，再用连线工具连接起来。4．选择前面板窗口，使之变成当前窗口，并运行VI程序。点击连续运行按钮，便程序运行于连续运行模式。5．再点击连续运行按钮，关闭连续运行模式。6．创建图标Temp：此图标可以将现程序作为子程序在其他程序中调用。创建方法如下：在面板窗口的右上角的图标框中点击鼠标，从弹出菜单中选择EditIcon功能。双点选择工具，并按下Delete键，消除缺省的图标图案。用画图工具画出温度计的图标。使用文本工具写入文字，双击文本工具把字体换成SmallFont。当图标创建完成后，点击OK以关闭图标编辑。生成的图标在面板窗口的右上角。7．创建联接器端口：点击右上角的图标面板，从弹出菜单中选择ShowConnector功能。LabVIEW将会根据控制和显示的数量选择一种联接器端口模式。在本例中，只有两个端口，一个是竖直开关，另一个是温度指示。把联接器端口定义给开关和温度指示。使用连线工具，在左边的联接器端口框内按鼠标键，则端口将会变黑。再点击开关控制件，一个闪烁的虚线框将包围住该开关。现在再点击右边的联接器端口框，使它变黑。再点击温度指示部件，一个闪烁的虚线框将包围住温度指示部件，这即表示着右边的联接器端口对应温度指示部件的数据输入。8．文件命名为Thermometer.Vi并保存。-10-实验3-2子程序的调用目的：使用一个条件循环结构和一个被测波形图表实时地采集数据。创建一个VI程序，进行温度测量，并把结果在波形图表上显示。该VI程序使用我们前面创建的温度计程序（Thermometer.VI）作为子程序。前面板：打开一个新的前面板窗口，在里面放一个开关（在Boolean逻辑部件子模板），给该开关标注为“Enable”。你可以用该开关来开始/停止数据采集。1.在前面板内再放置一个趋势图（Graph子模板中的WaveformChart），标注为“温度历史趋势”。该图表将实时地显示温度值。2.由于趋势图将它的图标注解plot自动地标注为“plot0”，用标注工具将其重新标注为“Temp”。3.因为趋势图用于显示室内温度,需要对它的标尺进行重新定标。将Y轴的最大值改为“90”，而将最小值改为“20”。4.此时暂时不要创建模式转换开关，我们将从框图程序窗口创建前面板的部件。框图程序：1.打开框图程序窗口。2.从结构（Structures）工具模板选择条件循环结构“WhileLoop”放入框图程序窗口，调整该条件循环框的大小，把先前从前面板创建的两个节点放入循环框内。-11-3.放入其它的框图程序对象。ThermometerVI，这个VI程序是你在上个练习中创建的(从SelectaVI…子模板)。4.按照上图的框图程序连好线。5.创建“温度值单位”开关。把连线工具放在ThermometerVI的“温度值单位”输入端口上，按鼠标右键并选择CreatControl，这样就可以自动创建“温度值单位”转换开关，并将它与ThermometerVI子程序相连线，再转换到前面板窗口，将“温度值单位”开关的位置重新调整。6.在前面板窗口，使用标注工具，为“温度值单位”创建“摄氏”、“华氏”标签。7.运行程序。要停止数据采集，点击Enable开关，使其状态变为OFF，循环结束。8.修改Enable开关缺省设置，使你运行VI程序时不必每次打开该开关。若程序在运行状态，则关闭程序运行。把开关设置为ON状态。点击开关，从弹出菜单中选择DataOperationsMakeCurrentValueDefault