虛擬儀器實驗指導(dǎo)書-2016版

1、虛擬儀器技術(shù)實驗指導(dǎo) 深圳大學(xué)測控技術(shù)與儀器目 錄實驗一 LabVIEW編程環(huán)境與基本操作實驗1實驗二 LabVIEW編程的結(jié)構(gòu)實驗17實驗三LabVIEW編程的圖形圖表、數(shù)組與簇16實驗四 LabVIEW編程的數(shù)據(jù)采集實驗20實驗五 NI ELVIS環(huán)境28實驗六 RC 瞬態(tài)電路和數(shù)字溫度計設(shè)計35虛擬儀器實驗指導(dǎo)實驗一 LabVIEW編程環(huán)境與基本操作實驗一、實驗?zāi)康?了解LabVIEW的編程環(huán)境。2掌握LabVIEW的基本操作方法，并編制簡單的程序。3學(xué)習(xí)建立子程序的過程和調(diào)用子程序的方法二、實驗原理1虛擬儀器虛擬儀器（Virtual Instrument，簡稱VI）是基于計算機的軟硬件

2、測試平臺。虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢在于可由用戶定義自己的專用儀器系統(tǒng)，且功能靈活，很容易構(gòu)建，所以應(yīng)用面極為廣泛。20世紀(jì)80年代，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，個人電腦可以帶有多個擴展槽，就出現(xiàn)了插在計算機里的數(shù)據(jù)采集卡。它可以進行一些簡單的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)的后處理由計算機軟件完成，這就是虛擬儀器技術(shù)的雛形。1986年，美國National Instruments公司（簡稱NI公司）提出了“軟件即儀器”的口號，推出了NI-LabVIEW開發(fā)和運行程序平臺，以直觀的流程圖編程風(fēng)格為特點，開啟了虛擬儀器的先河。22LabVIEWLabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engi

3、neering）是一種圖形化的編程語言，一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)。這是一個功能強大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣。圖形化的程序語言，又稱為“”語言。使用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或流程圖?？刂茖ο?輸入)顯示對象(輸出)圖1.1隨機信號發(fā)生器的前面板(1)LabVIEW應(yīng)用程序的構(gòu)成所有的LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器（V

4、I），它包括前面板（front panel）、流程圖（block diagram）以及圖標(biāo)/連結(jié)器(icon/connector)三部分。前面板前面板是圖形用戶界面，也就是VI的虛擬儀器面板，這一界面上有用戶輸入和顯示輸出兩類對象，具體表現(xiàn)有開關(guān)、旋鈕、圖形以及其他控制（control）和顯示對象（indicator）。框圖 ctrl+E框圖提供VI的圖形化源程序。在框圖中對VI編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能。框圖中包括前面板上的控件的連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等?？驁D中，對象的移動：shift+鼠標(biāo)選擇移動； 對象的復(fù)制：ctr

5、l+鼠標(biāo)選擇移動； 對象的刪除：鼠標(biāo)選擇，按<退格>；前面板與框圖并排：ctrl+T圖1.2與圖1.1對應(yīng)的框圖。函數(shù)：隨機數(shù)發(fā)生器結(jié)構(gòu)：循環(huán)與前面板控件對應(yīng)的連線端子與前面板控件對應(yīng)的連線端子圖1.2隨機信號發(fā)生器的流程圖圖標(biāo)/連接器圖標(biāo) 連接器 圖標(biāo)/連接器是子VI被其它VI調(diào)用的接口。圖標(biāo)是子VI在其他程序框圖中被調(diào)用的節(jié)點表現(xiàn)形式；而連接器則表示節(jié)點數(shù)據(jù)的輸入/輸出口，就象函數(shù)的參數(shù)。用戶必須指定連接器端口與前面板的控制和顯示一一對應(yīng)。連接器一般情況下隱含不顯示，除非用戶選擇打開觀察它。(2)操作模板在LabVIEW的用戶界面操作模板包括：工具（Tools）模板：在前面板或

6、框圖中按住<Shift>鍵并單擊鼠標(biāo)右鍵?？丶–ontrols）模板：在前面板激活狀態(tài)，在前面板空白區(qū)單擊右鍵。函數(shù)（Functions）模板：在框圖激活狀態(tài)，在框圖空白區(qū)單擊右鍵。(3)連線，連線工具流程圖上的每一個對象都帶有自己的連線端子，連線將構(gòu)成對象之間的數(shù)據(jù)通道。因為這不是幾何意義上的連線，因此并非任意兩個端子間都可連線，連線類似于普通程序中的變量。數(shù)據(jù)單向流動，從源端口向一個或多個目的端口流動。不同的線型代表不同的數(shù)據(jù)類型。消除所有斷線：ctrl+B(4)程序調(diào)試技術(shù)a)找出語法錯誤 如果一個VI程序存在語法錯誤，則在面板工具條上的運行按鈕會變成一個折斷的箭頭，表示程

7、序不能被執(zhí)行。點擊它，LabVIEW彈出錯誤清單窗口，點擊其中任何一個所列出的錯誤，選用Find功能，則出錯的對象或端口就會變成高亮。b)設(shè)置執(zhí)行程序高亮在LabVIEW的工具條上有一個畫著燈泡的按鈕，這個按鈕叫做“高亮執(zhí)行”按鈕上。點擊這個按鈕使它變成高亮形式，再點擊運行按鈕，VI程序就以較慢的速度運行，沒有被執(zhí)行的代碼灰色顯示，執(zhí)行后的代碼高亮顯示，并顯示數(shù)據(jù)流線上的數(shù)據(jù)值。這樣，你就可以根據(jù)數(shù)據(jù)的流動狀態(tài)跟蹤程序的執(zhí)行。c)斷點與單步執(zhí)行為了查找程序中的邏輯錯誤，有時希望流程圖程序一個節(jié)點一個節(jié)點地執(zhí)行。使用斷點工具可以在程序的某一地點中止程序執(zhí)行，用探針或者單步方式查看數(shù)據(jù)。使用斷點工

8、具時，點擊你希望設(shè)置或者清除斷點的地方。斷點的顯示對于節(jié)點或者圖框表示為紅框，對于連線表示為紅點。當(dāng)VI程序運行到斷點被設(shè)置處，程序被暫停在將要執(zhí)行的節(jié)點，以閃爍表示。按下單步執(zhí)行按鈕，閃爍的節(jié)點被執(zhí)行，下一個將要執(zhí)行的節(jié)點變?yōu)殚W爍，指示它將被執(zhí)行。你也可以點擊暫停按鈕，這樣程序?qū)⑦B續(xù)執(zhí)行直到下一個斷點。b)探針 可用探針工具來查看當(dāng)流程圖程序流經(jīng)某一根連接線時的數(shù)據(jù)值。從Tools工具模板選擇探針工具，再用鼠標(biāo)左建點擊你希望放置探針的連接線。這時顯示器上會出現(xiàn)一個探針顯示窗口。該窗口總是被顯示在前面板窗口或流程圖窗口的上面。3子VI子VI（SubVI）相當(dāng)于普通編程語言中的子程序，也就是被其

9、他的VI調(diào)用的VI?？梢詫⑷魏我粋€定義了圖標(biāo)和聯(lián)接器的VI作為另一個VI的子程序。4LabVIEW編程常用的兩個公共幫助選項：Context(上下文本)和LabVIEW Help(LabVIEW幫助)，對于LabVIEW編程很有用，基本函數(shù)的操作都有介紹?？旖萱I：ctrl+H。三、實驗設(shè)備 安裝有LabVIEW的計算機。四、實驗內(nèi)容1熟悉LabVIEW的編程環(huán)境，理解基于數(shù)據(jù)流編程（data flow programming）的概念。 2 創(chuàng)建自己的第一個VI。建立一個測量溫度和容積的VI。步驟如下：1)選擇 File»New，打開一個新的前面板窗口。2)從 Controls

10、7;Numeric 中選擇 Tank放到前面板中。3)在標(biāo)簽文本框中輸入“容積” ，然后在前面板中的其他任何位置單擊一下。4)把容器顯示對象的顯示范圍設(shè)置為0.0到1000.a.使用文本編輯工具（Text Edit Tool），雙擊容器坐標(biāo)10.0標(biāo)度，使它高亮顯示。b.在坐標(biāo)中輸入 1000，再在前面板中的其他任何地方單擊一下。 這時0.0到1000.0之間的增量將被自動顯示。5)在容器旁配數(shù)據(jù)顯示。將鼠標(biāo)移到容器上，點右鍵，在出現(xiàn)的快速菜單中選Visible Iterms»Digital Display即可。6)從Controls»Numeric 中選擇一個溫度計，將它

11、放到前面板中。設(shè)置其標(biāo)簽為“溫度”,顯示范圍為0到100，同時配數(shù)字顯示?？傻玫饺缦碌那懊姘鍒D。圖1.3練習(xí)2的前面板圖隨機數(shù)發(fā)生器乘法函數(shù)數(shù)值常數(shù)連接點7)Windows»Show Diagram 打開流程圖窗口。從功能模板中選擇對象，將它們放到流程圖上組成下圖（其中的標(biāo)注是后加的）。圖1.4練習(xí)2的流程圖該流程圖中新增的對象有兩個乘法器、兩個數(shù)值常數(shù)、一個隨機數(shù)發(fā)生器，溫度和容積對象是由前面板的設(shè)置自動帶出來的。乘法器和隨機數(shù)發(fā)生器由Functions»Numeric中拖出，盡管數(shù)值常數(shù)也可以這樣得到，但是建議使用在連接端子處點擊右鍵創(chuàng)建（Create）常量（Const

12、ant）的方法更好些。8）用連線工具將各對象按規(guī)定連接。9）選擇 File»Save, 把該VI命名為Temp & Vol.vi，保存為 D:Yourname的文件夾中。在前面板中，單擊Run（運行）按鈕，運行該 VI。注意電壓和溫度的數(shù)值都顯示在前面板中。10）選擇File»Close，關(guān)閉該 VI 。3自己創(chuàng)建一個VI，完成以下功能： 將兩個輸入的數(shù)字相加并顯示結(jié)果；將同樣兩個輸入數(shù)字相乘并顯示結(jié)果；比較兩個輸入數(shù)字，如果數(shù)字相等，則LED指示燈亮。最后，保存為Simple Math.vi文件。 前面板如圖1.5：數(shù)字A和B用兩個數(shù)字控件輸入，兩個數(shù)字指示器分別

13、顯示輸出結(jié)果A+B和A×B，當(dāng)輸入數(shù)字A和B相同時，將點亮LED。 完成后，應(yīng)用“高亮執(zhí)行”觀察數(shù)據(jù)流的運行流程，利用斷點，單步調(diào)試等工具進行調(diào)試。練習(xí)使用探針工具來查看當(dāng)流程圖程序流經(jīng)某一根連接線時的數(shù)據(jù)值。 圖1.5練習(xí)3的前面板4子VI的創(chuàng)建 ）打開練習(xí)2中Temp & Vol.vi。）在前面板中，用鼠標(biāo)右鍵單擊窗口右上角的圖標(biāo)，在快捷菜單中選擇 Edit Icon.，也可以雙擊圖標(biāo)激活圖標(biāo)編輯器。注意只能在前面板中編輯圖標(biāo)和聯(lián)接器。3）刪除默認(rèn)圖標(biāo)。使用Select Tool（矩形框），單擊并拖動想要刪除的部分，按下<Delete>。也可以通過雙擊工具框中

14、的陰影矩形刪除圖標(biāo)。4）用 Pencil Tool （鉛筆工具）繪制一個溫度計。5）用 Text Tool（文本工具）創(chuàng)建文本。得到圖標(biāo)將如下圖所示。圖.編輯后的圖標(biāo)編輯器窗口6）單擊OK，關(guān)閉編輯器。新創(chuàng)建的圖標(biāo)就顯示在屏幕右上角的圖標(biāo)窗口中。7） 用鼠標(biāo)右鍵單擊前面板中的圖標(biāo)窗口，在快捷菜單中選擇Show Connector，設(shè)置聯(lián)接器端子連接模式。在默認(rèn)情況下，LabVIEW 會根據(jù)前面板中的控制對象和顯示對象的數(shù)目確定聯(lián)接器的端子連接模式。因為前面板中有兩個對象，所以聯(lián)接器有兩個端子，如左圖所示。用鼠標(biāo)右鍵單擊聯(lián)接器窗口，在快捷菜單中選擇Rotate 90 Degrees（旋轉(zhuǎn)90度）

15、，注意聯(lián)接器窗口的變化，如左圖所示。9）將端子連接到溫度計和容積計： a. 點擊聯(lián)接器上部端子。光標(biāo)自動變成連線工具，同時端子變成黑色。b. 單擊溫度顯示對象。一個移動的虛線框把它包圍起來，選中的端子的顏色變?yōu)榕c控制/顯示對象的數(shù)據(jù)類型一致的顏色。如果單擊前面板中的任何空白區(qū)域以后，虛線消失，選中的端子變暗，這表示您已經(jīng)成功地把顯示對象和上部端子連接起來。如果端子是白色，則表示沒有連接成功。c. 重復(fù)步驟a 和 b，把底部的端子和容積計連接起來。d. 用鼠標(biāo)右鍵單擊聯(lián)接器，在快捷菜單中選擇Show Icon.10）選擇File»Save ，保存該 VI。這樣這個 VI 就完成了，并也

16、可以作為子 VI 被其他的VI調(diào)用。子VI 的圖標(biāo)在主 VI 的流程圖中代表它。VI 的聯(lián)接器（含有兩個端子）輸出溫度和容積。5、調(diào)用子VI用調(diào)用子VI完成下面功能。七、實驗報告與總結(jié)1調(diào)試編輯以上VI，畫出以上VI的程序框圖。2理解基于數(shù)據(jù)流編程的基本編程思路。3總結(jié)VI基本編程的快捷操作。4簡述VI程序有什么構(gòu)成，其各部分的功能是什么。5思考：在前面板和框圖程序中，如何區(qū)分控制器和指示器。6心得體會及其它。實驗二 LabVIEW編程的結(jié)構(gòu)實驗一、實驗?zāi)康?學(xué)習(xí)并掌握For循環(huán)和While循環(huán)以及它們的不同點。2 學(xué)習(xí)使用移位寄存器（shift register）。3.掌握選擇結(jié)構(gòu)（Case

17、 Structure），順序結(jié)構(gòu)（Sequence Structure）編程；4.了解時間估計和控制函數(shù)。5了解公式節(jié)點（Formula Node）的使用。二、實驗原理1 While 循環(huán)和For循環(huán)在函數(shù)（Function）的結(jié)構(gòu)（Structures）的選項板中可以找到。創(chuàng)建循環(huán)的具體方法是，選擇該循環(huán)后，先在欲放入循環(huán)內(nèi)執(zhí)行的對象左上方單擊，然后按下鼠標(biāo)，拖曳出一個矩形框包圍執(zhí)行對象。釋放鼠標(biāo)時就創(chuàng)建了一個指定大小和位置的循環(huán)。2While 循環(huán)可以反復(fù)執(zhí)行循環(huán)體的程序，直至到達(dá)某個邊界條件。它類似于普通編程語言中的 Do 循環(huán)和 Repeat-Until 循環(huán)。While 循環(huán)的框圖是

18、一個大小可變的方框，用于執(zhí)行框中的程序，直到條件端子接收到的布爾值為 FALSE。圖 2.1While 循環(huán)3For循環(huán)用于將某段程序執(zhí)行指定次數(shù)。和While 循環(huán)一樣，它不會立刻出現(xiàn)在流程中，而是出現(xiàn)一個小的圖標(biāo)，而后您可以修改它的大小和位置。For循環(huán)將把它的框圖中的程序執(zhí)行指定的次數(shù)，F(xiàn)or循環(huán)具有下面這兩個端子：N：計數(shù)端子（輸入端子）用于指定循環(huán)執(zhí)行的次數(shù)。I：周期端子（輸出端子）含有循環(huán)已經(jīng)執(zhí)行的次數(shù)。圖 2.2For 循環(huán)與移位寄存器4移位寄存器可以將數(shù)據(jù)從一個循環(huán)周期傳遞到另外一個周期。創(chuàng)建一個移位寄存器的方法是，用鼠標(biāo)右鍵單擊循環(huán)的左邊或者右邊，在快捷菜單中選擇 Add S

19、hift Register。移位寄存器在流程圖上用在循環(huán)邊框上相應(yīng)的一對端子來表示。右邊的端子中存儲了一個周期完成后的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在這個周期完成之后將被轉(zhuǎn)移到左邊的端子，賦給下一個周期。移位寄存器可以轉(zhuǎn)移各種類型的數(shù)據(jù)數(shù)值、布爾數(shù)、數(shù)組、字符串等等。它會自動適應(yīng)與它連接的第一個對象的數(shù)據(jù)類型。Case結(jié)構(gòu)含有兩個或者更多的子程序（Case）,執(zhí)行那一個取決于與選擇端子或者選擇對象的外部接口相連接的某個整數(shù)、布爾數(shù)、字符串或者標(biāo)識的值。必須選擇一個默認(rèn)的Case以處理超出范圍的數(shù)值，或者直接列出所有可能的輸入數(shù)值。Case結(jié)構(gòu)見下圖3.1。子程序標(biāo)識按鈕條件端子圖3.1 Case結(jié)構(gòu)5順序結(jié)構(gòu)

20、（Sequence Structure）順序地執(zhí)行子框圖，它看上去像是電影膠片。它可以按一定順序執(zhí)行多個子程序。首先執(zhí)行0幀中的程序，然后執(zhí)行1幀中的程序，逐個執(zhí)行下去。與Case結(jié)構(gòu)類似，這多幀程序在流程圖中占有同一個位置。1 時間估計和控制函數(shù) “等待Wait”：控制VI定時執(zhí)行，每次執(zhí)行單元（比如循環(huán)）內(nèi)部，在執(zhí)行代碼運行結(jié)束后，開始計時。保持此狀態(tài)直到毫秒計數(shù)器的值等于預(yù)先設(shè)定的值。用于每次執(zhí)行單元至少執(zhí)行時間設(shè)定。 “等待下一個整數(shù)倍的毫秒Wait until Next ms Multiple”：每次執(zhí)行單元（比如循環(huán)）內(nèi)部，在執(zhí)行代碼開始運行時，就開始計時。保持此狀態(tài)直到毫秒計數(shù)器

21、的值等于預(yù)先設(shè)定數(shù)的整數(shù)倍。用于同步各單元操作?！癟ick Count (ms) 函數(shù)”：用與Express VI完成定時任務(wù)。6公式節(jié)點是一個大小可變的方框，可以利用它直接在流程圖中輸入公式。從函數(shù)Functions的結(jié)構(gòu)Structures中選擇公式節(jié)點就可以把它放到流程圖中。當(dāng)某個等式有很多變量或者非常復(fù)雜時，這個功能就非常有用。圖3.2 公式節(jié)點三、實驗設(shè)備 安裝有LabVIEW的計算機。四、實驗內(nèi)容1A. 創(chuàng)建一個關(guān)于While循環(huán)的VI，實現(xiàn)在While循環(huán)內(nèi)放置隨機數(shù)對象，并在前面板上顯示隨機數(shù)及While循環(huán)的實時次數(shù)。并在前面板設(shè)置開關(guān)控制按鈕，實現(xiàn)While循環(huán)的停止控制。

22、前面板如圖2.3，最后將該VI保存為While Loop.vi文件。圖 2.3While Loop目的：用 While 循環(huán)和圖表獲得數(shù)據(jù)，并實時顯示。B、創(chuàng)建一個可以產(chǎn)生并在圖表中顯示隨機數(shù)的VI。 前面板有一個控制旋鈕可在0到10秒之間調(diào)節(jié)循環(huán)時間，還有一個開關(guān)可以中止VI的運行。學(xué)習(xí)怎樣改變開關(guān)的動作屬性，以便不用每次運行VI時都要打開開關(guān)。操作步驟如下： 前面板圖練習(xí)的流程圖2A、創(chuàng)建一個關(guān)于For循環(huán)的VI，實現(xiàn)在For循環(huán)內(nèi)放置隨機數(shù)對象，并在前面板上顯示隨機數(shù)及For循環(huán)的實時次數(shù)。For循環(huán)的指定執(zhí)行次數(shù)設(shè)為100次。前面板如圖2.4，最后將該VI保存為For Loop.vi文

23、件。圖 2.4For LoopB、 目的：用For循環(huán)和移位寄存器計算一組隨機數(shù)的最大值。3.練習(xí)使用移位寄存器：設(shè)計一個包含移位寄存器的While循環(huán)，該前面板有4個數(shù)字指示器，X（i）指示器用于顯示當(dāng)前循環(huán)的實時次數(shù)i值，X（i-1）指示器用于顯示前一次迭代的已循環(huán)次數(shù)i的值，X（i-2）指示器用于顯示兩個迭代前的已循環(huán)次數(shù)i的值，X（i-3）指示器用于顯示三個迭代前的已循環(huán)次數(shù)i的值。移位寄存器的初始化值設(shè)為0。并在前面板設(shè)置開關(guān)控制按鈕，實現(xiàn)While循環(huán)的停止控制。前面板如圖2.5，最后將該VI保存Viewing Shift Registers.vi文件。 圖 2.5Viewing

24、Shift Registers4設(shè)計一個VI，實現(xiàn)使用循環(huán)和移位寄存器計算隨機數(shù)序列的移動平均值。要求該VI產(chǎn)生一個隨機序列，序列長度由前面板滑動條控件輸入，該隨機數(shù)序列的移動平均值由下列公式可計算：這里i=0，1，N-1， 表示在第i次計 算的平均值，是來自隨機數(shù)函數(shù)的當(dāng)前隨機數(shù)。前面板要求顯示當(dāng)前用于計算移動平均值的隨機數(shù)個數(shù)i+1，當(dāng)前的移動平均值，前面板設(shè)計如圖2.6所示，最后將該VI保存為Random Number Average.vi文件。在Highlight Execution加亮執(zhí)行的狀態(tài)下觀察數(shù)據(jù)流。圖 2.6Random Number AverageB、目的：創(chuàng)建一個可以在

25、圖表中顯示運行平均數(shù)的VI。5使用Case結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建一個VI以檢查一個數(shù)值是否為正數(shù)。如果它是正的，VI就計算它的平方根，反之則顯示出錯。提示：可以使用以下函數(shù)One Button Dialog函數(shù)（Functions»Time & Dialog）它可以用于顯示一個對話框，內(nèi)容可由字符串常量輸入提供。例如： 前面板如圖3.3，最后將該VI保存為Case Structure.vi文件。圖3.3 Case Structure6練習(xí)用公式節(jié)點實現(xiàn)y=xe sinx的計算，x為輸入數(shù)據(jù)，y為輸出顯示數(shù)據(jù)，存為Formula Code.vi7.分別用Case結(jié)構(gòu)和公式節(jié)點語句兩種方法，

26、實現(xiàn)下列條件分支語句：考慮計算兩數(shù)比率x/y的下列代碼段：if (y0) thenz=x/yelsez=+end if兩VI保存為Case Division.vi和Formula Division.vi。五、實驗報告與總結(jié)1調(diào)試編輯以上VI，畫出以上VI的程序框圖。2。說明For循環(huán)與While循環(huán)的區(qū)別。3理解移位寄存器的作用以及它的初始化3使用公式節(jié)點時，如果輸入變量的名稱同輸出變量的名稱相同時，會怎樣。4得體會及其它。實驗三LabVIEW編程的圖形圖表、數(shù)組與簇一、實驗?zāi)康?學(xué)習(xí)如何使用數(shù)組與簇，掌握它們的區(qū)別和相應(yīng)操作；2學(xué)習(xí)并掌握Chart和Graph的使用，理解它們的區(qū)別。二、實驗

27、原理1數(shù)組是同類型元素的集合。一個數(shù)組可以是一維或者多維，如果必要，每維最多可有2311個元素。可以通過數(shù)組索引訪問其中的每個元素。創(chuàng)建一個數(shù)組有兩件事要做，首先要建一個數(shù)組的“殼”（shell），然后在這個殼中置入數(shù)組元素（數(shù)或字符串等）。數(shù)組元素不能是數(shù)組、圖表或者圖形。LabVIEW提供了很多用于操作數(shù)組的功能函數(shù)，位于函數(shù)Functions»數(shù)組Array中。其中包括創(chuàng)建數(shù)組（Build Array），初始化數(shù)組（Initialize Array），數(shù)組大?。ˋrray Size），數(shù)組子集（Array Subset），索引數(shù)組（Index Array）等等。l 創(chuàng)建數(shù)組（B

28、uild Array），用于根據(jù)標(biāo)量值或者其他的數(shù)組創(chuàng)建一個數(shù)組。l 初始化數(shù)組（Initialize Array）用于創(chuàng)建所有元素值都相等的數(shù)組。下圖中，該功能函數(shù)創(chuàng)建了一個一維數(shù)組。l 數(shù)組大小（Array Size）返回輸入數(shù)組中的元素個數(shù)。l 數(shù)組子集（Array Subset）選取數(shù)組或者矩陣的某個部分。l 索引數(shù)組（Index Array）用于訪問數(shù)組中的某個元素。2簇（Cluster）是另一種數(shù)據(jù)類型，它的元素可以是不同類型的數(shù)據(jù)。它類似于C語言中的stucture。使用簇可以把分布在流程圖中各個位置的數(shù)據(jù)元素組合起來，這樣可以減少連線的擁擠程度。減少子VI的連接端子的數(shù)量。l

29、捆綁（Bundle）數(shù)據(jù)Bundle功能將分散的元件集合為一個新的簇，或允許你重置一個已有的簇中的元素?？梢杂梦恢霉ぞ咄弦菲鋱D標(biāo)的右下角以增加輸入端子的個數(shù)。最終簇的序是取決于被捆綁的輸入的順序。右圖中Bundle圖標(biāo)中部的Claster端子用于用新元素重置原簇中的元素。l 分解（Unbundle）簇 Unbundle功能是Bundle的逆過程，它將一個簇分解為若干分離的元件。如果你要對一個簇分解，就必須知道它的元素的個數(shù)。LabVIEW還提供一種可以根據(jù)元素的名字來捆綁或分解簇的方法，稍后介紹。3 圖形顯示對于虛擬儀器面板設(shè)計是一個重要的內(nèi)容。在LabVIEW的圖形顯示功能中Graph和Ch

30、art是兩個基本的概念。Chart是將數(shù)據(jù)源（例如采集得到的數(shù)據(jù)）在某一坐標(biāo)系中，實時、逐點地顯示出來，它可以反映被測物理量的變化趨勢。而Graph則是對已采集數(shù)據(jù)進行事后處理的結(jié)果。它先將被采集數(shù)據(jù)存放在一個數(shù)組之中，然后根據(jù)需要組織成所需的圖形顯示出來。它的缺點是沒有實時顯示，但是它的表現(xiàn)形式要豐富得多。三、實驗設(shè)備 安裝有LabVIEW的計算機。四、實驗內(nèi)容1練習(xí)數(shù)組的基本創(chuàng)建方法，編輯一個利用循環(huán)的自動索引（auto-indexing）功能創(chuàng)建一個裝有10個隨機數(shù)的數(shù)組。提示：利用隨機數(shù)產(chǎn)生函數(shù)，循環(huán)10次產(chǎn)生一數(shù)組。2編輯下列VI，理解二維數(shù)組的產(chǎn)生，存為Two Dimensiona

31、l Array Demo.vi。前面板： 程序框圖：五、實驗注意事項圖4.1 Two Dimensional Array3.創(chuàng)建一個VI，實現(xiàn)將輸入控件值與輸入數(shù)組合并連接起來生成新的數(shù)組。該VI使用數(shù)組大小（Array Size）和初始化數(shù)組（Initialize Array）兩函數(shù)來創(chuàng)建維數(shù)合適的新數(shù)組，并將新數(shù)組的所有元素初始化為1。最后，VI計算兩新數(shù)組間的差，并將結(jié)果顯示在前面板中。前面板和基本程序框圖組成如圖4.2，最后將該VI保存為Practice with Arrays .vi文件。圖4.2（1）Practice with Arrays前面板圖4.2（2）Practice wi

32、th Arrays程序框圖組成4創(chuàng)建由一個控件簇和一個顯示簇所組成的VI，要求控件進行操作時，顯示簇同時進行相應(yīng)的顯示。前面板組成如圖4.3，最后將該VI保存為Cluster.vi文件。提示：應(yīng)用捆綁（Bundle）與分解（Unbundle）函數(shù)圖4.3 Cluster前面板5創(chuàng)建一個VI，用Chart和Graph分別顯示40個隨機數(shù)產(chǎn)生的曲線，比較程序的差別：前面板及流程圖如下圖4.4 Chart和Graph的比較五、實驗報告與總結(jié)1調(diào)試編輯以上VI，畫出以上VI的程序框圖。2學(xué)會應(yīng)用基本數(shù)組函數(shù)的編程。3總結(jié)Chart和Graph的使用區(qū)別。4心得體會及其它。實驗四 LabVIEW編程的數(shù)

33、據(jù)采集實驗一、實驗?zāi)康?學(xué)習(xí)采用Express VI 進行數(shù)據(jù)采集。2掌握波形的產(chǎn)生與采集，采集并顯示一個模擬信號波形。3了解Measurement &Automation，練習(xí)使用NIDAQmx使用MAX檢查、配置和測試一個設(shè)備。二、實驗原理1LabVIEW中一個重要的新元素稱為Express VI。這些Express VI可用于快速構(gòu)建完成公共測量任務(wù)（例如數(shù)據(jù)采集）所需的VI。由于Express VI是采用對話框配置實現(xiàn)的，因此它們是所需連線最少的節(jié)點。Express VI的思想是通過對話框進行交互式操作來快速配置VI。 在函數(shù)面板上，Express VI位于Express 類別

34、。Express VI采用動態(tài)數(shù)據(jù)類型在Express VI間傳遞數(shù)據(jù)。用于采集任務(wù)的Express VI包括：DAQ助手、儀器I/O助手、仿真信號和讀取測量文件。雙擊Express VI就會出現(xiàn)一個對話框，在此對話框中可以通過配置VI來滿足需求。2 DAQ系統(tǒng)DAQ數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要實現(xiàn)的任務(wù)就是測量或生成物理信號。一個DAQ系統(tǒng)通常具有一套獲取、處理原始數(shù)據(jù)，分析傳感器和轉(zhuǎn)換器，信號調(diào)理以及顯示、存儲數(shù)據(jù)的軟件。DAQ系統(tǒng)工作主要在基于計算機的系統(tǒng)測量到物理信號之前，通過傳感器（或轉(zhuǎn)換器）將物理信號轉(zhuǎn)換為電信號，并將該信號進行調(diào)理。插入的DAQ卡，將所測量的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并采入計算機

35、中。DAQ系統(tǒng)由軟件控制，獲取數(shù)據(jù)行，分析數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。3Measurement &AutomationMeasurement &Automationo數(shù)據(jù)采集界面具有一個類似向?qū)У慕换ナ浇缑?，DAQ助手，可用來選擇采樣速率、觸發(fā)、計時、時鐘選擇、縮放、信號類型和其他穩(wěn)定性配置，同時也提供了最佳單點采集和多線程性能。Measurement Studio和I/O硬件驅(qū)動之間的緊密結(jié)合為工程師提供了最有效的方式來完成進行測量所需的采集和儀器應(yīng)用，并且極大地減少了開發(fā)時間。NI Measurement &Automationo 是為Visual Studio .NET和Vi

36、sual Studio 6.0環(huán)境提供的一個集成式套件，包括各種常用的測量和自動化控件、工具和類庫。NI Measurement &Automationo帶有的ActiveX和.NET控件、面向?qū)ο蟮臏y量硬件接口、高級的分析庫、科學(xué)的用戶界面控件、測量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化、向?qū)?、交互式代碼設(shè)計器和高擴展性類庫等功能，極大的減少了您應(yīng)用程序的開發(fā)時間。Measurement &Automationo使用交互式測量工具來簡化數(shù)據(jù)采集和儀器連接的操作。DAQ助手和儀器I/O助手都是常用的.NET設(shè)計器，包括對測量任務(wù)配置、測試和編程的逐步引導(dǎo)，它們自動生成自定義的底層代碼。利用DAQ助手，您可

37、以快速的配置數(shù)據(jù)采集任務(wù)，包括自定義計時、標(biāo)度和觸發(fā)等而無需編程。利用儀器I/O助手，您可以直接與GPIB、以太網(wǎng)、USB、串行總線和VXI儀器通信。您可以使用這個交互式向?qū)韺x器控制系統(tǒng)設(shè)計原型、快速進行測量、自動解釋數(shù)據(jù)、生成代碼，甚至開發(fā)簡單的儀器驅(qū)動。 三、實驗設(shè)備 安裝有LabVIEW, Measurement &Automation的計算機。支持NI-DAQmx的數(shù)據(jù)采集設(shè)備(DAQ).四、實驗內(nèi)容1使用Express VI創(chuàng)建一個VI，實現(xiàn)以前面板設(shè)定的振幅產(chǎn)生鋸齒波信號，并在前面板上以圖形方式顯示出來，將該VI保存為Simulate Signal.vi文件。該信號頻率

38、設(shè)為100HZ, 每秒采樣設(shè)為3000，自動方式確定采樣數(shù)。使用的函數(shù)：Simulate Signal Express VI.注意該函數(shù)的選擇配置（雙擊）。前面板及程序框圖如圖5.1圖5.1 Simulate Signal Express改變Simulate Signal Express VI.的參數(shù)配置，實現(xiàn)其他波形的產(chǎn)生。2在程序框圖中添加Express VIs和結(jié)構(gòu)，來創(chuàng)建一個新的VI程序，將該VI保存為Reduce Samples.vi文件。新的VI程序?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)生信號、減少信號的采樣點，并在前面板的表格中顯示最終數(shù)據(jù)。前面板如圖5.2所示。 提示：添加一個模擬信號的Express VI，

39、配置Simulate Signal Express VI，以產(chǎn)生一個頻率為10.7、振幅為2的正弦波。 然后產(chǎn)生信號進行調(diào)整，選擇Sample Compression Express VI，配置Sample Compression Express VI，指定平均因子為25，來減少信號的樣本點數(shù)。利用連線工具，將Simulate Signal Express VI的Sine輸出端連接到Sample Compression Express VI的Signals輸入端。 圖5.1 Reduce Samples將Sample Compression Express VI的Mean作為輸出，連同Simu

40、late Signal Express VI的輸出信號共同顯示在Graph Indicator上。注意，應(yīng)用合并信號函數(shù)(Merge Signal Function)實現(xiàn)雙信號的顯示。 Mean端同時創(chuàng)建一個數(shù)字顯示件顯示Mean值。Sample Compression Express VI Enable輸入端來創(chuàng)建Enable開關(guān)控制。循環(huán)實現(xiàn)兩信號顯示，并用停止控件控制循環(huán)退出。3 使用MAX檢查、配置和測試一個設(shè)備。按照下列步驟使用MAX檢查計算機中的DAQ設(shè)備配置，并使用MAX中的測試程序確認(rèn)設(shè)備操作。如沒有DAQ設(shè)備，可以根據(jù)A創(chuàng)建一個模擬設(shè)備中的指令模擬一個設(shè)備。1）雙擊桌面上的圖

41、標(biāo)或在LabVIEW中選擇工具汾MeasurementAutomation Explorer都可以啟動MAX。MAX搜索計算機上已安裝的NI硬件，并顯示相關(guān)信息。A創(chuàng)建一個模擬設(shè)備2）創(chuàng)建一個NI-DAQmx模擬設(shè)備可以保證在沒有硬件的條件下完成這一章中的練習(xí)。如果安裝了DAQ設(shè)備，可以跳過這一步，直接進行B部分的練習(xí)。*展開Devices and Interfaces。*右鍵單擊NI-DAQmx Devices，并選擇Create New NI-DAQmx Device>>NI-DAQmx Simulated Device。*在Choose Device對話框中選擇M Serie

42、s DAQ>>NI PCI 6225。*單擊OK。B檢查DAQ設(shè)備設(shè)置3）展開Devices and Interfaces。4）展開NI-DAQmx Devices，查看已安裝的使用NI-DAQmx驅(qū)動程序的NI設(shè)備。5）選擇NI-DAQmx Devices中列出的設(shè)備。圖5.2顯示了PCI-MlO-16E-4設(shè)備。圖5.2Devices and Interfaces部分展開的MAX圖5.3 設(shè)備路徑MAX顯示了計算機中的NI硬件和軟件。設(shè)備號出現(xiàn)在設(shè)備名之后，用引號分隔。DataAcquiSition VI根據(jù)這個設(shè)備號來決定哪一個設(shè)備執(zhí)行DAQ操作。MAX還顯示了設(shè)備的其它屬性

43、，如設(shè)備所占用的系統(tǒng)資源。安裝的設(shè)備可能不同，顯示的一些選項也可能不同。單擊MAX右上角的ShowHeIpHide Help按鈕，隱藏在線幫助，并顯示DAQ設(shè)備信息。但是，Show HelpHide Help按鈕只出現(xiàn)在特定幾種情況中。6）如圖5.3所示，選擇Device Routes頁，查看可以被發(fā)送到設(shè)備上其它地方的內(nèi)部信號的詳細(xì)信息。這是一種強大的資源，能夠直觀地表示那些通過設(shè)備組件和其它外部設(shè)備提供定時和同步功能的信號。7）如圖5.4，選擇Calibration頁，查看上一次在設(shè)備內(nèi)部和外部校準(zhǔn)的信息。圖5.4 校準(zhǔn)8）右鍵單擊配置樹中的NI-DAQmx設(shè)備，選擇Self-Calibr

44、ate以便用精密電壓參考源校準(zhǔn)DAQ設(shè)備，并更新內(nèi)置的校準(zhǔn)常數(shù)。設(shè)備校準(zhǔn)完畢后，Calibration選項卡中的Self Calibration信息也隨之更新。如果使用的是模擬設(shè)備，請?zhí)^這步。C測試DAQ設(shè)備組件9）單擊SeIf-Test按鈕測試設(shè)備。該步驟測試分配給設(shè)備的系統(tǒng)資源。因為設(shè)備已經(jīng)配置好，所以應(yīng)該能通過測試。10）單擊Test Panels按鈕測試DAQ設(shè)備的各個功能，如模擬輸入和輸出。這時，會出現(xiàn)Test Panels對話框。 *Analog Input頁用于測試DAQ設(shè)備上不同的模擬輸入通道。單擊Start按鈕從模擬輸入通道0采集數(shù)據(jù)。 *如使用了DAQ信號附件，通道Dev

45、 1ai0應(yīng)連到溫度傳感器上。將手指放到傳感器上，并查看電壓的上升情況。將DAQ信號附件上Noise開關(guān)移到On的狀態(tài)，可以觀察到該頁下的信號變化。完成后，單擊Stop按鈕。 *如果使用的是模擬設(shè)備，所有的輸入通道上都會顯示一個正弦波。熟悉該頁的各項設(shè)置。完成后，單擊Stop按鈕。 *單擊Analog Output頁，在DAQ設(shè)備的一個模擬輸出通道上創(chuàng)建一個的電壓或正弦波。單擊Close按鈕關(guān)閉Test Panel，返回MAX界面。4使用DAQ設(shè)備和數(shù)字觸發(fā)器采集一個模擬信號。創(chuàng)建一個VI，該VI在DAQ設(shè)備的Al1通道上測量電壓信號。按下數(shù)字觸發(fā)器，并打開前面板的Power開關(guān)，該VI就開始

46、執(zhí)行測量操作。關(guān)閉前面板的Power開關(guān)，該VI就停止執(zhí)行測量操作。用戶界面的輸入和輸出類型名稱屬性波形圖表模擬輸入數(shù)據(jù)x標(biāo)尺范圍：1100秒垂直搖桿開關(guān)電源外部輸入和輸出· 輸入：數(shù)據(jù)采集設(shè)備的Al1通道。用連線連接正弦波發(fā)生器和DAQ信號附件上的模擬輸入通道1。DAQ模擬設(shè)備也可用來采集數(shù)據(jù)。實施：請按以下步驟創(chuàng)建如圖5.5所示的前面板。圖5.5 Triggered Analog Input前面板1）打開一個新VI。2）創(chuàng)建一個模擬輸入數(shù)據(jù)波形圖表。 *在前面板窗口上添加一個波形圖表。將波形圖表控件名改為模擬輸入數(shù)據(jù)。改變波形圖表的大小，以增加x軸的長度。3）創(chuàng)建一個電源垂直搖桿

47、開關(guān)。 *在前面板窗口上添加一個垂直搖桿開關(guān)。將開關(guān)名改為電源。*使用標(biāo)簽工具創(chuàng)建兩個自由標(biāo)簽，關(guān)和開。按圖5.5中所示添加自由標(biāo)簽。4）將該VI保存為Triggered Analog Input.vi.請按以下步驟創(chuàng)建如圖5.6所示的程序框圖。圖5.6 Triggered Analog Input程序框圖5) 設(shè)置DAQ助手在按下數(shù)字觸發(fā)器時以50 KHz在A11通道上采集數(shù)據(jù)。如果使用的是模擬設(shè)備，采集數(shù)據(jù)時不需要觸發(fā)器。切換到程序框圖。在程序框圖中添加一個DAQ Assistant Express Vl。選擇模擬輸入>>電壓作為測量參數(shù)。選擇Devl>>ail作為

48、物理通道。單擊Finish按鈕。設(shè)置Settings頁上的Signal Input Range為1 V到-1 V的范圍。設(shè)置Task Timing頁上的Acquisition Mode為Continuous。設(shè)置Task Timing頁上的Clock Settings部分中的Samples to Read為5000。采樣數(shù)定義了一次從緩沖區(qū)中刪除的數(shù)據(jù)量。設(shè)置Task Timing頁上的Clock Settings部分中的Rate(Hz)為20k。如果使用的是DAQ信號附件，切換到Task Triggering頁。如果使用的是NI-DAQmx模擬設(shè)備，單擊OK按鈕，跳到步驟6。設(shè)置Task T

49、riggering頁上的Start Trigger部分中的Trigger Type為Digital Edge。設(shè)置Trigger Source為PFl0。設(shè)置Edge為Rising。點擊OK按鈕，關(guān)閉Analog Input Voltage Task Configuration對話框。6) 根據(jù)提示使LabVIEW自動生成一個While循環(huán)。注意，它會創(chuàng)建一個While循環(huán)和一個Stop按鈕。7) 刪除Stop按鈕，該VI使用的是電源開關(guān)。8) 在While循環(huán)中添加電源接線端。9) 將電源接線端連接到DAQ助手的Stop輸入。10) 將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一個數(shù)字?jǐn)?shù)組，并將數(shù)據(jù)按采樣數(shù)而不是時

50、間繪制在圖上。在Whlie循環(huán)框中添加一個“從動態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換"Express VI。在配置對話框中選擇結(jié)果數(shù)據(jù)類型列表框中的一維標(biāo)量數(shù)組-自動。單擊確定。11) 確定完成的程序框圖連線如圖5.6中所示。12) 切換至前面板。13) 保存Vl。測試:1) 如果使用的是DAQ信號附件，請確認(rèn)是否用連線連接了正弦波發(fā)生器和模擬輸入chl。2) 使用操作工具將電源開關(guān)置于開的位置。3) 運行VI，按照已安裝硬件列或未安裝硬件列中的指示開始采集數(shù)據(jù)。 已安裝硬件 未安裝硬件按下DAQ附件上的數(shù)字觸發(fā)按鈕。波形圖表應(yīng)該開始顯示一個正弦波。波形圖表應(yīng)該開始顯示一個正弦波。因為不存在可以切換的物理觸發(fā)

51、器，所以不需要使用觸發(fā)器。使用DAQ信號剛件上的頻率調(diào)整轉(zhuǎn)盤改變正弦波的頻率。4) 完成后，將電源開關(guān)切換到關(guān)的位置。VI會停止運行。5) 如果在開關(guān)處于關(guān)的位置時運行VI會有什么結(jié)果?這是在預(yù)期之中的嗎?6) 修改電源開關(guān)，使它在按下后回到開的位置，而且開的位置是默認(rèn)值。 *使用操作工具將電源開關(guān)置于ON的位置。*右鍵單擊電源開關(guān)，從快捷菜單中選擇數(shù)據(jù)操作>>當(dāng)前值設(shè)置為默認(rèn)值。 *右鍵單擊電源開關(guān)，從快捷菜單中選擇機械動作>>單擊時觸發(fā)。7) 運行VI。電源開關(guān)是否和預(yù)期一致?8) 停止并關(guān)閉VI。五、實驗報告與總結(jié)1調(diào)試編輯以上VI，畫出以上內(nèi)容1,2的程序框圖。

52、2理解NI-DAQmx硬件的配置和任務(wù)的創(chuàng)立。3心得體會及其它實驗五 NI ELVIS環(huán)境一、實驗?zāi)康?了解熟悉NI ELVIS環(huán)境實驗平臺。2使用虛擬儀器進行電子元件參數(shù)測量。3練習(xí)基于NI ELVIS軟件的電路分析。4聯(lián)系在LabVIEW工程環(huán)境下的NI ELVIS使用。二、實驗原理1 NI ELVIS 簡介（NI ELVISEducational Laboratory Virtual Instrumentation Suite）NI ELVIS 硬件組成 運行LabVIEW的計算機 DAQ 卡 68針串行電纜 NI ELVIS 實驗板 NI ELVIS Benchtop工作臺圖6.1 N

53、I ELVIS硬件組成1） DAQ卡PCI-6251· 16路模擬輸入 (16位); 每通道1.25 M/s采樣率 (總計1 MS/s) · 2路模擬輸出 (16位, 2.8 MS/s); 24路數(shù)字I/O (每8共享一個時鐘); 32位計數(shù)器 · 使用對傳感器與高電壓測量進行SCC信號調(diào)理的Mass終端版 · 使用用于 OEM 的僅含板卡的套件 · 與LabVIEW、LabWindows/CVI和Visual Studio.NET的Measurement Studio兼容 · NI-DAQmx驅(qū)動軟件和NI LabVIEW Sign

54、alExpress交互式數(shù)據(jù)記錄軟件 圖6.2工作臺前面板2）NI ELVIS Benchtop 工作臺 系統(tǒng)電源指示 函數(shù)發(fā)生器控件 實驗板電源開關(guān) 數(shù)字萬用表連接器 通信開關(guān)（NORMAL/BYPASS） 示波器連接器 可變電壓源控件（+/-）實驗板插槽和保護板Benchtop工作臺和DAQ設(shè)備儀器構(gòu)成完整實驗系統(tǒng)。工作臺上的前面板提供用于函數(shù)發(fā)生器和可變電源的旋鈕，并且為NI ELVIS-示波器SFP和NI ELVIS-數(shù)字萬用表SFP提供BNC和香蕉插座。Benchtop工作臺帶有一個保護板，用于保護DAQ卡。3）NI ELVIS 實驗板 AI, 示波器, 和可編程函數(shù)I/O信號行 數(shù)字I/O 信號行 LED陣列 D-SUB連接器 計數(shù)器/定時器, 用戶配置I/O, 和直流電源信號行 DMM, AO, FGEN, 用戶配置I/O, VPS, 和直流電源信號行 電源指示LED BN