配套課件-虛擬儀器應(yīng)用設(shè)計(jì)

1、第1章 虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)1.1 虛擬儀器1.2 基于虛擬儀器的測(cè)試系統(tǒng)1.3 LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境本章小結(jié)思考與練習(xí)1.1 虛 擬 儀 器虛擬儀器是計(jì)算機(jī)硬件資源、儀器與測(cè)控系統(tǒng)硬件資源和虛擬儀器軟件資源三者的有效結(jié)合。本節(jié)將主要介紹虛擬儀器的基本概念、功能及組成等基本知識(shí)。1.1.1 測(cè)量?jī)x器的發(fā)展歷程測(cè)量?jī)x器發(fā)展至今，大體經(jīng)歷了四代發(fā)展歷程，即模擬儀器、數(shù)字化儀器、智能儀器、虛擬儀器。虛擬儀器是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)量技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是傳統(tǒng)儀器觀念的一次巨大變革，是將來(lái)儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向。計(jì)算機(jī)和儀器的結(jié)合有兩種方式。一種方式是計(jì)算機(jī)裝入儀器，其典型的例子就是所謂的智能化儀器。隨著計(jì)算

2、機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體積的日趨縮小，這類儀器的功能也越來(lái)越強(qiáng)大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含有嵌入式系統(tǒng)的儀器。另一種方式是將儀器裝入計(jì)算機(jī)，以通用的計(jì)算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，實(shí)現(xiàn)各種儀器的功能，即虛擬儀器(Virtual Instrument，VI)。1.1.2 虛擬儀器的基本概念虛擬儀器是指在以計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，由用戶設(shè)計(jì)和定義其功能，具有虛擬儀器面板，由測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)其測(cè)試功能的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。虛擬儀器技術(shù)利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。靈活高效的軟件能幫助用戶創(chuàng)建完全自定義的用戶界面，模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統(tǒng)集成，標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件平

3、臺(tái)能滿足對(duì)同步和定時(shí)應(yīng)用的需求。虛擬儀器概念最早是由美國(guó)國(guó)家儀器公司(NI)在1986年提出的，同時(shí)，NI公司推出了圖形化的虛擬儀器編程環(huán)境LabVIEW，標(biāo)志著虛擬儀器設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)基本形成，虛擬儀器從概念構(gòu)思變?yōu)楣こ處煂?shí)現(xiàn)的具體對(duì)象。“虛擬”主要包含兩個(gè)方面的含義：(1) 虛擬儀器的面板是虛擬的。虛擬儀器面板上各種圖標(biāo)與傳統(tǒng)儀器面板上的各種器件所完成的功能是相同的，由各種開(kāi)關(guān)、按鈕、顯示器等圖標(biāo)實(shí)現(xiàn)儀器電源的通、斷，被測(cè)信號(hào)的輸入通道、放大倍數(shù)等參數(shù)設(shè)置及結(jié)果的數(shù)值顯示、波形顯示等。傳統(tǒng)儀器面板上的器件都是實(shí)物，而且是由手動(dòng)和觸摸進(jìn)行操作的。虛擬儀器前面板是外形與實(shí)物相像的圖標(biāo)，每個(gè)圖標(biāo)的“

4、通”、“斷”、“放大”等動(dòng)作通過(guò)用戶操作計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)或鍵盤來(lái)完成。(2) 虛擬儀器測(cè)量功能是通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1.1.3 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較傳統(tǒng)儀器由儀器廠商定義其功能，儀器一旦出廠，其功能已經(jīng)確定。用戶要修改儀器的功能需要先研究原儀器的電路圖，再設(shè)計(jì)原理圖，最后修改電路。由于現(xiàn)在電路基本是集成功能的，因此電路的修改比較困難。在這樣的環(huán)境下，用戶自己修改傳統(tǒng)儀器功能成本很高。虛擬儀器徹底改變了傳統(tǒng)儀器由生產(chǎn)廠家定義功能的模式，而是在少量附加硬件的基礎(chǔ)上由用戶定義儀器功能。因?yàn)樗倪\(yùn)行主要依賴軟件，所以修改或增加功能、改善性能都非常靈活，也便于利用PC的軟硬件資源和直接使用PC的外設(shè)及網(wǎng)絡(luò)功

5、能。虛擬儀器不但造價(jià)低，而且通過(guò)修改軟件可增加它的適應(yīng)性，從而延長(zhǎng)它的生命周期，是一種具有很好發(fā)展前景的儀器。傳統(tǒng)儀器與虛擬儀器的比較如表1-1所示。1.1.4 虛擬儀器的基本功能虛擬儀器的基本功能與傳統(tǒng)儀器類似，也是由信號(hào)采集與控制、信號(hào)分析與處理和結(jié)果表達(dá)與輸出三大功能模塊組成，其基本功能組成如圖1.1所示。虛擬儀器的這些功能單元是利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)，配以必要的硬件和專用軟件實(shí)現(xiàn)的。圖1.1 虛擬儀器的基本功能組成1信號(hào)采集與控制功能對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行采集和控制是虛擬儀器的基本功能。此項(xiàng)功能主要由虛擬儀器的硬件平臺(tái)完成。儀器硬件可以是基于PC的數(shù)據(jù)采集卡及必要的外圍電路，或者是帶標(biāo)準(zhǔn)總線接口的儀

6、器，如GPIB、VXI、PXI總線儀器和串口儀器等。2信號(hào)分析與處理功能信號(hào)分析與處理功能主要由測(cè)試功能應(yīng)用軟件完成。虛擬儀器充分利用了計(jì)算機(jī)的高速存儲(chǔ)、運(yùn)算功能，并通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的分析處理，如數(shù)字濾波、統(tǒng)計(jì)處理、數(shù)值計(jì)算、信號(hào)分析、數(shù)據(jù)壓縮、模式識(shí)別等數(shù)字信號(hào)處理。3結(jié)果表達(dá)與輸出功能結(jié)果表達(dá)與輸出由面板功能應(yīng)用程序完成。虛擬儀器充分利用計(jì)算機(jī)的人機(jī)對(duì)話功能，完成儀器各種工作參數(shù)的設(shè)置，如功能、頻段、量程等參數(shù)的設(shè)置。其對(duì)測(cè)量結(jié)果的表達(dá)與輸出有多種方式，如屏幕顯示，電、磁、光存儲(chǔ)，繪圖打印，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)取?.1.5 虛擬儀器的基本組成部分虛擬儀器由通用儀器硬件平臺(tái)(簡(jiǎn)稱硬件平臺(tái))和軟件

7、兩大部分組成。1硬件平臺(tái)硬件平臺(tái)包括計(jì)算機(jī)和I/O接口設(shè)備兩部分。1) 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)是硬件平臺(tái)的核心。2) I/O接口設(shè)備I/O接口設(shè)備主要完成待測(cè)輸入信號(hào)的采集、放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換等。根據(jù)硬件平臺(tái)接口設(shè)備的不同，虛擬儀器構(gòu)成方式主要有五種類型，如圖1.2所示。圖1.2 虛擬儀器的構(gòu)成方式(1) PCI-DAQ。它是以數(shù)據(jù)采集板、信號(hào)調(diào)理電路及計(jì)算機(jī)為硬件平臺(tái)組成的插卡式虛擬儀器系統(tǒng)，這種系統(tǒng)采用PCI或ISA計(jì)算機(jī)本身的總線，只需將數(shù)據(jù)采集卡/板(DAQ)插入計(jì)算機(jī)機(jī)箱內(nèi)的空槽內(nèi)即可使用。(2) GPIB儀器。它是以GPIB標(biāo)準(zhǔn)總線儀器與計(jì)算機(jī)為硬件平臺(tái)組成的儀器測(cè)試系統(tǒng)。(3) 串口儀器。它是

8、以Seria1標(biāo)準(zhǔn)總線儀器與計(jì)算機(jī)為硬件平臺(tái)組成的儀器測(cè)試系統(tǒng)。(4) VXI模塊。它是以VXI標(biāo)準(zhǔn)總線儀器模塊與計(jì)算機(jī)為硬件平臺(tái)組成的儀器測(cè)試系統(tǒng)。(5) PXI模塊。它是以PXI標(biāo)準(zhǔn)總線儀器模塊與計(jì)算機(jī)為硬件平臺(tái)組成的儀器測(cè)試系統(tǒng)。無(wú)論是哪種VI系統(tǒng)，都是通過(guò)應(yīng)用軟件將儀器硬件與計(jì)算機(jī)相結(jié)合，其中PCI-DAQ測(cè)量系統(tǒng)是最廉價(jià)的方式，它是構(gòu)成VI系統(tǒng)的最基本的方式。2軟件一套完整的虛擬儀器系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)一般來(lái)說(shuō)分為四層。1) 測(cè)試管理層 用戶使用虛擬儀器生產(chǎn)廠商開(kāi)發(fā)的測(cè)試管理程序，組成自己的一套測(cè)試儀器。這是虛擬儀器的優(yōu)點(diǎn)之一，它可以方便地使用戶根據(jù)自己的需要，建立自己的測(cè)試儀器。 2)

9、應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)層用戶使用應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)軟件進(jìn)行深層開(kāi)發(fā)，以擴(kuò)展儀器原有的功能。3) 儀器驅(qū)動(dòng)層 儀器驅(qū)動(dòng)程序是完成對(duì)某一特定儀器控制與通信的軟件程序集合。它負(fù)責(zé)處理與某一專門儀器通信和控制的具體過(guò)程，將底層復(fù)雜的硬件操作隱蔽起來(lái)，封裝了復(fù)雜的儀器編程細(xì)節(jié)，為用戶使用儀器提供了簡(jiǎn)單的函數(shù)調(diào)用接口，是應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)儀器控制的橋梁。用戶在應(yīng)用程序中調(diào)用儀器驅(qū)動(dòng)程序，進(jìn)行儀器系統(tǒng)的操作與設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了用戶的開(kāi)發(fā)工作。儀器驅(qū)動(dòng)程序由生產(chǎn)商開(kāi)發(fā)，針對(duì)不同類型的儀器有不同的驅(qū)動(dòng)程序接口。為給用戶提供方便、易用的儀器驅(qū)動(dòng)程序，泰克公司、惠普公司和美國(guó)國(guó)家儀器公司等35家國(guó)際上最大的儀器公司成立了VXI plug &

10、play系統(tǒng)聯(lián)盟，并推出VISA(Virtual Instrument Software Architecture)標(biāo)準(zhǔn)。 4) I/O總線驅(qū)動(dòng)層I/O接口軟件位于儀器設(shè)備(即I/O接口設(shè)備)與儀器驅(qū)動(dòng)程序之間，是一個(gè)完成對(duì)儀器寄存器進(jìn)行直接存取數(shù)據(jù)操作，并為儀器設(shè)備與儀器驅(qū)動(dòng)程序提供信息傳遞的底層軟件，是實(shí)現(xiàn)虛擬儀器系統(tǒng)的基礎(chǔ)。1.2 基于虛擬儀器的測(cè)試系統(tǒng)虛擬儀器技術(shù)利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。將虛擬儀器技術(shù)引入現(xiàn)代的測(cè)試系統(tǒng)中，可以充分發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)開(kāi)發(fā)效率高、靈活性和兼容性強(qiáng)以及可重用度高的特點(diǎn)。由1.1.5節(jié)可知，基于虛擬儀器的測(cè)試

11、系統(tǒng)通常由硬件系統(tǒng)和(測(cè)試)軟件系統(tǒng)兩部分組成。其中硬件系統(tǒng)部分主要包括計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、信號(hào)控制臺(tái)、傳感器等；軟件系統(tǒng)用LabVIEW、LabWindows/CVI等虛擬儀器軟件平臺(tái)進(jìn)行編寫。基于虛擬儀器的測(cè)試系統(tǒng)組成如圖1.3所示。圖1.3 基于虛擬儀器的測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖1.2.1 虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)包括傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)等。1傳感器傳感器(Transducer)感應(yīng)物理現(xiàn)象并生成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可測(cè)量的電信號(hào)。在實(shí)際測(cè)試中，可以根據(jù)信號(hào)類型和檢測(cè)方法來(lái)選擇傳感器，包括溫度、速度、壓力、位移、振動(dòng)傳感器等。例如，熱電偶、電阻式測(cè)溫計(jì)(R

12、TD)、熱敏電阻器和IC傳感器可以把溫度轉(zhuǎn)變?yōu)锳DC可測(cè)量的模擬信號(hào)。其他包括應(yīng)力計(jì)、流速傳感器、壓力傳感器，它們可以相應(yīng)地測(cè)量應(yīng)力、流速和壓力。在所有這些情況下，傳感器可以生成和它們所檢測(cè)的物理量成比例的電信號(hào)。常用的傳感器類型如表1-2所示。2信號(hào)調(diào)理模塊信號(hào)調(diào)理簡(jiǎn)單地說(shuō)就是將待測(cè)信號(hào)通過(guò)放大、濾波等操作轉(zhuǎn)換成采集設(shè)備能夠識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，包括功率放大、濾波處理、電氣隔離以及為傳感器提供激勵(lì)(電壓或電流)等。信號(hào)調(diào)理的常用類型在圖1.4所示的基于虛擬儀器的測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖中有詳細(xì)表示。信號(hào)調(diào)理的關(guān)鍵技術(shù)可以將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體性能和精度提高10倍，具體見(jiàn)7.5.4節(jié)，此處不作詳細(xì)論述。A/D

13、芯片只能接收一定范圍的模擬信號(hào)，而傳感器把非電物理量變換成電信號(hào)后，并不一定在這一范圍內(nèi)。傳感器輸出的信號(hào)有時(shí)還必須經(jīng)放大、濾波、線性化補(bǔ)償、隔離、保護(hù)等措施后，才能送A/D轉(zhuǎn)換器。D/A轉(zhuǎn)換器將二進(jìn)制數(shù)字量轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，許多情況下還必須經(jīng)V/I轉(zhuǎn)換才能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，有時(shí)候還必須經(jīng)過(guò)功率放大、隔離等措施。3數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)采集卡是虛擬儀器最常用的接口形式，具有靈活、成本低等特點(diǎn)，可以用來(lái)完成對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)的采集、放大及A/D轉(zhuǎn)換任務(wù)。數(shù)據(jù)采集的具體內(nèi)容見(jiàn)本書(shū)第7章。4計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)可以是各種類型的計(jì)算機(jī)，如PC機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)、嵌入式計(jì)算機(jī)等。圖1.4 基于虛擬儀器的測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖1.2.

14、2 虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)軟件是虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)的核心。目前使用最多的虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)是NI公司的基于圖形化的編程平臺(tái)LabVIEW。本書(shū)后續(xù)章節(jié)將具體介紹LabVIEW的編程方法。1.3 LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境LabVIEW是一種圖形化的編程語(yǔ)言，本節(jié)將通過(guò)介紹LabVIEW的特點(diǎn)、前面板、程序框圖、工具欄及其編輯原理，使讀者對(duì)LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。1.3.1 什么是LabVIEWLabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一種圖形化的編程語(yǔ)言。它是美國(guó)NI公司推出的虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)，廣泛

15、地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，也是目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強(qiáng)的圖形化軟件集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。圖形化的程序語(yǔ)言，又稱為“G”語(yǔ)言。使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不寫程序代碼，取而代之的是程序框圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念。LabVIEW簡(jiǎn)化了虛擬儀器系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程，縮短系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和調(diào)試周期，它讓用戶從繁瑣的計(jì)算機(jī)代碼編寫中解放出來(lái)，把大部分精力投入系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析當(dāng)中，而不再拘泥于程序細(xì)節(jié)。因此，LabVIEW是一個(gè)面向最終用戶的工具。它可以增強(qiáng)使用者構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便

16、捷途徑。使用它進(jìn)行原理研究、設(shè)計(jì)、測(cè)試并實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)時(shí)，可以大大提高工作效率。LabVIEW集成了滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通信的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)。LabVIEW的函數(shù)庫(kù)包括數(shù)據(jù)采集、GFIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。LabVIEW也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、以動(dòng)畫方式顯示數(shù)據(jù)及其通過(guò)程序(子VI)的結(jié)果、單步執(zhí)行等，便于程序的調(diào)試。因此，這是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，并且其圖形化的界面使得編程及使用過(guò)程都生動(dòng)有趣。利用LabVIE

17、W，可產(chǎn)生獨(dú)立運(yùn)行的可執(zhí)行文件，它是一個(gè)真正的32位編譯器。像許多重要的軟件一樣，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多種版本。LabVIEW 8.5的啟動(dòng)界面如圖1.5所示，啟動(dòng)界面主要分為兩部分：文件(包括新建和打開(kāi))和資源(包括用戶指南、網(wǎng)絡(luò)資源及范例)。圖1.5 LabVIEW 8.5的啟動(dòng)界面文件的新建窗口可以新建空白VI、項(xiàng)目、以及基于模板的VI和全局變量等。啟動(dòng)界面實(shí)現(xiàn)文件新建的具體內(nèi)容如圖1.6所示。文件打開(kāi)窗口可以打開(kāi)最近打開(kāi)的VI以及通過(guò)瀏覽對(duì)話框打開(kāi)指定路徑的VI。單擊【文件】/【新建】/【VI】，則會(huì)彈出一個(gè)未命名空白的VI編輯

18、窗口，即前面板，如圖1.7所示。圖1.6 新建文件的具體內(nèi)容 圖1.7 前面板編輯窗口單擊前面板菜單欄中【窗口】/【顯示程序框圖】，則會(huì)顯示程序框圖編輯窗口，如圖1.8所示。設(shè)計(jì)一個(gè)虛擬儀器需在兩個(gè)窗口中進(jìn)行。第一個(gè)是前面板編輯窗口；第二個(gè)是程序框圖編輯窗口。下面對(duì)它們分別加以介紹。圖1.8 程序框圖編輯窗口1.3.2 前面板和程序框圖1前面板前面板是與用戶直接接觸的圖形用戶界面，即VI的虛擬儀器面板。前面板由輸入控件和顯示控件組成，這些控件是VI的輸入輸出端口。輸入控件是指旋鈕、按鈕、轉(zhuǎn)盤等輸入裝置。顯示控件是指圖表、指示燈等顯示裝置。輸入控件模擬儀器的輸入裝置，為VI的程序框圖提供數(shù)據(jù)。顯

19、示控件模擬儀器的輸出裝置，用以顯示程序框圖獲取或生成的數(shù)據(jù)。圖1.9所示為找最大值虛擬儀器的前面板。圖1.9 前面板前面板窗口所見(jiàn)的操作工具如圖1.10所示。主菜單欄將在1.3.3節(jié)中介紹，編輯運(yùn)行快捷工具將在2.6節(jié)中介紹，隱藏/顯示即時(shí)幫助窗口工具將在本小節(jié)的程序框圖部分介紹。前面板的設(shè)計(jì)就是從控件選板中選擇相應(yīng)的控件將其放置到前面板，再由前面板配置工具對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行大小、顏色及位置的配置。前面板對(duì)象配置工具欄如圖1.11所示。 圖1.10 前面板窗口的操作工具圖1.11 前面板對(duì)象配置工具欄文本設(shè)置工具可以修改對(duì)象的字體、字體大小、字體式樣、字體顏色等，如圖1.12所示。對(duì)象對(duì)齊工具可以

20、將多個(gè)對(duì)象左、右、上、下邊緣對(duì)齊、垂直中心和水平居中。對(duì)象分布工具可以將對(duì)象進(jìn)行垂直方向的上邊緣、下邊緣、垂直間隔及垂直壓縮的分布，或者將對(duì)象進(jìn)行水平方向的左邊緣、右邊緣、水平間距及水平壓縮的分布。調(diào)整對(duì)象大小工具可以設(shè)置對(duì)象的最大、最小寬度和高度以及設(shè)置對(duì)象的寬度和高度為需要值。對(duì)象設(shè)置的三個(gè)工具如圖1.13所示。重新排序工具用于前面板多個(gè)對(duì)象的組合、鎖定及重疊對(duì)象的前后重疊位置的安排，如圖1.14所示。圖1.12 文本設(shè)置工具圖1.13 對(duì)象設(shè)置的三個(gè)工具圖1.14 重新排序工具2程序框圖程序框圖是用戶為完成特定功能而編寫的程序，即VI的圖形化源代碼(又稱G代碼或程序框圖代碼)。其包含前面

21、板對(duì)象在程序框圖界面所對(duì)應(yīng)的接線端、節(jié)點(diǎn)(程序框圖上的對(duì)象)、連線以及結(jié)構(gòu)。程序框圖是VI測(cè)試功能軟件的圖形化表述。圖1.15所示為程序框圖。圖1.15 程序框圖(1) 接線端：用以表示輸入控件或顯示控件的數(shù)據(jù)類型。在程序框圖中可將前面板的輸入控件或顯示控件顯示為圖標(biāo)或數(shù)據(jù)類型接線端。默認(rèn)狀態(tài)下，前面板對(duì)象在程序框圖以圖標(biāo)形式顯示。可以通過(guò)右擊對(duì)象，單擊【顯示為圖標(biāo)】來(lái)改變接線端的顯示方式。接線端是在前面板和程序框圖之間交換信息的輸入輸出端口。在前面板控件中輸入的數(shù)據(jù)(如圖1.15中布爾型輸入控件“停止”)將通過(guò)控件接線端傳輸至程序框圖。 (2) 節(jié)點(diǎn)：程序框圖上的對(duì)象，帶有輸入輸出端，在VI

22、 運(yùn)行時(shí)進(jìn)行運(yùn)算。節(jié)點(diǎn)相當(dāng)于文本編程語(yǔ)言中的語(yǔ)句、運(yùn)算、函數(shù)和子程序。圖1.15中的最大值/最小值函數(shù)即是一個(gè)節(jié)點(diǎn)。(3) 連線：對(duì)程序框圖對(duì)象進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)象之間的數(shù)據(jù)傳遞。每根連線只有一個(gè)數(shù)據(jù)源，但可以與多個(gè)讀取該數(shù)據(jù)的VI和函數(shù)連接。不同的數(shù)據(jù)類型的連線有不同的顏色、粗細(xì)和樣式，如表1-3所示。斷開(kāi)的連線顯示為黑色的虛線，中間有個(gè)紅色的。出現(xiàn)斷線的原因有很多，比如連接數(shù)據(jù)類型不兼容的兩個(gè)對(duì)象時(shí)就會(huì)產(chǎn)生斷線。(4) 結(jié)構(gòu)：傳統(tǒng)編程語(yǔ)言中循環(huán)、條件結(jié)構(gòu)等的圖形化表示。程序框圖中使用結(jié)構(gòu)可以對(duì)代碼進(jìn)行重復(fù)操作、有條件執(zhí)行或按特定順序執(zhí)行等。程序框圖的設(shè)計(jì)就是將函數(shù)選板上的結(jié)構(gòu)、函數(shù)節(jié)點(diǎn)和

23、前面板對(duì)象在程序框圖的接線端按照一定的方式和順序用連線連接起來(lái)。在程序框圖的設(shè)計(jì)過(guò)程中可以借助于即時(shí)幫助窗口來(lái)查看結(jié)構(gòu)或函數(shù)節(jié)點(diǎn)的使用方法。即時(shí)幫助窗口的顯示或隱藏由隱藏/顯示即時(shí)幫助窗口工具實(shí)現(xiàn)。為顯示即時(shí)幫助窗口工具，單擊該圖標(biāo)則顯示即時(shí)幫助窗口，同時(shí)該工具圖標(biāo)變?yōu)?隱藏即時(shí)幫助窗口)。以找最大值程序?yàn)槔?，?dāng)單擊并將光標(biāo)移至最大值函數(shù)時(shí)，即時(shí)窗口顯示如圖1.16所示。圖1.16 即時(shí)幫助窗口顯示3LabVIEW環(huán)境的三個(gè)選板以上介紹的前面板和程序框圖的設(shè)計(jì)都離不開(kāi)LabVIEW環(huán)境的三個(gè)選板：工具選板、控件選板和函數(shù)選板。1) 工具選板工具選板提供各種用于創(chuàng)建、修改和調(diào)試VI程序的工具。工

24、具選板如圖1.17所示。圖1.17 工具選板如果該選板沒(méi)有出現(xiàn)，可以單擊主菜單【查看】/【工具選板】顯示。當(dāng)從選板內(nèi)選擇了任一種工具后，鼠標(biāo)箭頭就會(huì)變成該工具相應(yīng)的形狀。當(dāng)從查看菜單下選擇了“顯示及時(shí)幫助”功能后，把工具選板內(nèi)選定的任一種工具光標(biāo)放在框圖程序的子程序或圖標(biāo)上，就會(huì)顯示相應(yīng)的幫助信息。工具選板中各個(gè)工具圖標(biāo)的功能如表1-4所示。續(xù)表控件和函數(shù)選板與上述工具選板不同，只顯示頂層子選板的圖標(biāo)。在這些頂層子選板中包含許多不同的控件或函數(shù)子選板。通過(guò)這些控件或函數(shù)子選板可以找到創(chuàng)建程序所需的面板對(duì)象和框圖對(duì)象。單擊頂層圖標(biāo)就可以展開(kāi)對(duì)應(yīng)的控件或函數(shù)子選板，按下控件或函數(shù)子模板左上角的大頭

25、針就可以把對(duì)這個(gè)子選板變成浮動(dòng)板留在屏幕上。2) 控件選板控件選板用于前面板的編輯。其中包含各種各樣的輸入/輸出控件和裝飾圖形?？丶x板如圖1.18所示。單擊菜單【查看】/【控件選板】顯示控件選板，或右擊前面板空白處彈出控件選板。其中包括新式、經(jīng)典、系統(tǒng)、Express、用戶控件及附加工具包等。這里介紹默認(rèn)方式下顯示的各個(gè)子選板(常用控件選板)，如表1-5所示。圖1.18 控件選板3) 函數(shù)選板函數(shù)選板是創(chuàng)建程序框圖的工具，如圖1.19所示。單擊主菜單【查看】/【函數(shù)選板】顯示函數(shù)選板，或右擊程序框圖空白處彈出函數(shù)選板。下面介紹常用的函數(shù)子選板，如表1-6所示。圖1.19 函數(shù)選板1.3.3

26、菜單欄LabVIEW菜單主要有主菜單和快捷菜單兩類菜單，其中使用率最高的是快捷菜單，幾乎所有用于創(chuàng)建VI的對(duì)象都有一個(gè)快捷菜單供選擇和修改。在LabVIEW的前面板和程序框圖，用戶均可以看到主菜單欄，如圖1.20所示。圖1.20 主菜單欄主菜單欄包括文件、編輯、查看、項(xiàng)目、操作、工具、窗口、幫助共八個(gè)子菜單。(1) 文件子菜單。進(jìn)入LabVIEW窗口后，如果想新建、打開(kāi)、保存VI或項(xiàng)目文件，選擇文件子菜單中相應(yīng)的選項(xiàng)即可。在文件子菜單中還可以打印和打印設(shè)置。另外選擇文件子菜單中的VI屬性還可以對(duì)VI進(jìn)行各種各樣的設(shè)置。(2) 編輯子菜單。在該子菜單中編程人員可以進(jìn)行操作的撤銷、重做、復(fù)制、粘貼

27、、刪除等編輯操作；可以對(duì)前面板上放置的輸入控件中的值進(jìn)行初始化；可以進(jìn)行自定義控件、對(duì)齊網(wǎng)格線等操作。(3) 查看子菜單。如果要打開(kāi)LabVIEW的三個(gè)選板(控件、函數(shù)、工具)，可以在該菜單中選擇相應(yīng)的選項(xiàng)；此外該菜單中還有查看錯(cuò)誤列表和VI層次的選項(xiàng)。(4) 項(xiàng)目子菜單。該菜單包括新建、保存、打開(kāi)、關(guān)閉、添加項(xiàng)目等。(5) 操作子菜單。利用該菜單可以運(yùn)行、停止VI，運(yùn)行調(diào)試，還可進(jìn)行程序運(yùn)行結(jié)束后的打印、記錄等操作設(shè)置。(6) 工具子菜單。利用該菜單可進(jìn)行NI數(shù)據(jù)采集設(shè)備的測(cè)試及配置操作，性能安全分析，動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的應(yīng)用，VI的查找及發(fā)布等一些高級(jí)操作。(7) 窗口子菜單。利用窗口子菜單可顯示

28、程序框圖或前面板，還可進(jìn)行VI編輯窗口的顯示方式(左右兩欄顯示、上下兩欄顯示)選擇等。(8) 幫助子菜單。點(diǎn)擊該菜單顯示即時(shí)幫助、搜索在線幫助、調(diào)查及解釋錯(cuò)誤、查找范例及網(wǎng)上資源的搜索等。快捷菜單是在前面板或程序框圖中右擊對(duì)象所出現(xiàn)的菜單，又稱彈出菜單。多數(shù)LabVIEW對(duì)象具有選項(xiàng)和命令快捷菜單，快捷菜單上出現(xiàn)的選項(xiàng)取決于選擇的對(duì)象。數(shù)字控件上彈出的快捷菜單將不同于For循環(huán)彈出的快捷菜單，如圖1.21所示。圖1.21 不同對(duì)象的快捷菜單許多快捷菜單和主菜單中還包含下拉子菜單，如圖1.22所示?？旖莶藛我蕾囉趯?duì)象而出現(xiàn)，主菜單不需要依賴于對(duì)象出現(xiàn)，主菜單在LabVIEW的編輯窗口(前面板或

29、程序框圖)中出現(xiàn)。圖1.22 主菜單和快捷菜單中的下拉子菜單1.3.4 數(shù)據(jù)流編程模式LabVIEW程序是數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)程序執(zhí)行。當(dāng)所有需要的輸入都存在時(shí)，程序框圖節(jié)點(diǎn)將運(yùn)行。節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生輸出端數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)流路徑中的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)流經(jīng)節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作決定了程序框圖上VI和函數(shù)的執(zhí)行順序?！纠?-1】 圖1.23為實(shí)現(xiàn)x2+2x+1數(shù)值運(yùn)算的程序框圖。程序框圖從左往右執(zhí)行，執(zhí)行次序不由對(duì)象的擺放位置決定。加法節(jié)點(diǎn)1只有在乘法節(jié)點(diǎn)1、2的輸出數(shù)據(jù)都到達(dá)其數(shù)據(jù)輸入端時(shí)才能執(zhí)行。圖1.23 數(shù)值運(yùn)算舉例Visual Basic、C+、JAVA以及絕大多數(shù)其它文本編程語(yǔ)言都遵循程序執(zhí)行的控制流模

30、式。在控制流中，程序元素的先后順序決定了程序的執(zhí)行順序。在LabVIEW中，數(shù)據(jù)流代替命令的先后順序決定了程序框圖元素的執(zhí)行順序，因此可以創(chuàng)建具有并行操作的程序框圖?！纠?-2】 并行進(jìn)行x2+2x+1和sin(x)運(yùn)算的程序框圖如圖1.24所示。數(shù)據(jù)有時(shí)候不只是在一條線上流動(dòng)，數(shù)據(jù)線可能有分叉。而一個(gè)程序上也可能同時(shí)有多個(gè)數(shù)據(jù)在不同的線上流動(dòng)。程序可以被擴(kuò)展成一張網(wǎng)。一個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行完，數(shù)據(jù)從這個(gè)節(jié)點(diǎn)輸出，會(huì)同時(shí)被傳給所有用到它的其它節(jié)點(diǎn)去。一個(gè)節(jié)點(diǎn)只要它所有的輸入都已經(jīng)準(zhǔn)備好了，就會(huì)被執(zhí)行，不需要等待其它節(jié)點(diǎn)執(zhí)行完。這樣一來(lái)，經(jīng)常有多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)運(yùn)行著的，LabVIEW會(huì)自動(dòng)把他們放到不同的線程

31、中去運(yùn)行。這就是數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)程序的一大特性：自動(dòng)多線程運(yùn)行。圖1.24 并行進(jìn)行x2+2x+1和sin(x)運(yùn)算【練習(xí)1-1】 把攝氏溫度轉(zhuǎn)換為華氏溫度。目的：熟悉LabVIEW的編輯環(huán)境，理解LabVIEW的數(shù)據(jù)流編程原理。設(shè)計(jì)：攝氏溫度轉(zhuǎn)換為華氏溫度的VI。(1) 打開(kāi)一個(gè)新的VI。(2) 創(chuàng)建前面板，如圖1.25所示。圖1.25 攝氏溫度轉(zhuǎn)換為華氏溫度的VI的前面板 右擊前面板空白處，彈出控件選板。 在控件選板上單擊【Express】/【數(shù)值輸入控件】/【數(shù)值輸入控件】，將其拖放在前面板上。 在控件選板上單擊【Express】/【數(shù)值顯示控件】/【數(shù)值顯示控件】，將其拖放在前面板上。 使用

32、標(biāo)簽工具將【數(shù)值輸入控件】命名為攝氏溫度；將【數(shù)值顯示控件】命名為華氏溫度。(3) 切換到VI的程序框圖。(4) 創(chuàng)建程序框圖。 右擊程序框圖空白處，彈出函數(shù)選板。 在函數(shù)選板上單擊【編程】/【數(shù)值】/【乘】，將其拖放在程序框圖中。 在函數(shù)選板上單擊【編程】/【數(shù)值】/【加】，將其拖放在程序框圖中。 使用連線工具，連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)，如圖1.26所示。圖1.26 攝氏溫度轉(zhuǎn)換為華氏溫度的VI的程序框圖(5) 保存VI，并且命名為攝氏溫度轉(zhuǎn)換為華氏溫度.VI。(6) 返回前面板，運(yùn)行VI。注：LabVIEW數(shù)據(jù)流編程原理可以通過(guò)高亮執(zhí)行觀察程序的執(zhí)行情況，以便很好的理解。高亮執(zhí)行將在VI的調(diào)試技術(shù)中具

33、體介紹。本 章 小 結(jié)(1) 虛擬儀器是一種以計(jì)算機(jī)和測(cè)試模塊硬件為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)軟件為核心所構(gòu)成的計(jì)算機(jī)儀器。它可在計(jì)算機(jī)顯示屏幕上虛擬儀器面板，并且由計(jì)算機(jī)所完成的儀器功能都可由用戶軟件來(lái)定義。(2) 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器相比具有許多優(yōu)越性。決定虛擬儀器具有傳統(tǒng)儀器不可能具備的特點(diǎn)的根本原因在于“虛擬儀器的關(guān)鍵是軟件”。(3) 虛擬儀器系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分構(gòu)成。硬件是虛擬儀器的基礎(chǔ)，軟件是虛擬儀器的核心。虛擬儀器的硬件通常包括基礎(chǔ)硬件平臺(tái)和外圍測(cè)試硬件設(shè)備，它們共同組成通用儀器硬件平臺(tái)。虛擬儀器的軟件包括操作系統(tǒng)、儀器驅(qū)動(dòng)器和應(yīng)用軟件三個(gè)層次。(4) 虛擬儀器系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)由測(cè)試管理層、

34、儀器驅(qū)動(dòng)層和應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)層、I/O總線驅(qū)動(dòng)層四個(gè)層面構(gòu)成。(5) LabVIEW是一個(gè)圖形化的編程語(yǔ)言，用 LabVIEW開(kāi)發(fā)的程序簡(jiǎn)稱VI。一個(gè)VI由前面板、程序框圖和圖標(biāo)/連線板三部分組成。(6) LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境：兩個(gè)開(kāi)發(fā)窗口(前面板和程序框圖)、三個(gè)操作選板(控件選板、函數(shù)選板、工具選板)。(7) LabVIEW是數(shù)據(jù)流編程模式。思考與練習(xí)1測(cè)試測(cè)量?jī)x器的發(fā)展至今經(jīng)過(guò)了哪些階段？2什么是虛擬儀器？它有哪些特點(diǎn)?3簡(jiǎn)述虛擬儀器的系統(tǒng)組成。4簡(jiǎn)述虛擬儀器的軟件層次結(jié)構(gòu)。第2章 虛擬容積測(cè)量?jī)x器的設(shè)計(jì)2.1 虛擬容積測(cè)量?jī)x器的設(shè)計(jì)2.2 子 VI2.3 屬性節(jié)點(diǎn)2.4 VI編輯調(diào)試技術(shù)

35、本章小結(jié)思考與練習(xí)2.1 虛擬容積測(cè)量?jī)x器的設(shè)計(jì)2.1.1 問(wèn)題描述創(chuàng)建一個(gè)測(cè)量容積的VI。2.1.2 設(shè)計(jì)(1) 打開(kāi)一個(gè)新的VI。(2) 創(chuàng)建前面板，如圖2.1所示。 右擊前面板空白處，彈出控件選板。 在控件選板上單擊【數(shù)值顯示控件】/【液罐】，將其拖放在前面板上。 使用標(biāo)簽工具將其命名為容積。圖2.1 虛擬容積測(cè)量?jī)x器的前面板 把容器顯示對(duì)象的顯示范圍設(shè)置為0.0到1000.0。使用文本編輯工具雙擊容器坐標(biāo)的10.0標(biāo)度，使它高亮顯示。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(shí)0.0到1000.0之間的增量將被自動(dòng)顯示。 在容器旁配數(shù)據(jù)顯示。右擊容器，在出現(xiàn)的快速菜單

36、中選【顯示項(xiàng)】/【數(shù)字顯示】即可。(3) 切換到VI的程序框圖。(4) 創(chuàng)建程序框圖。 右擊程序框圖空白處，彈出函數(shù)選板。 在函數(shù)選板上單擊【編程】/【數(shù)值】/【隨機(jī)數(shù)】，將其拖放到程序框圖。 單擊【編程】/【數(shù)值】/【乘】，將其拖放到程序框圖。 單擊【編程】/【數(shù)值】/【最近數(shù)取整】，將其放到程序框圖。 用連線工具連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)，如圖2.2所示。(5) 保存VI，并且命名為虛擬容積測(cè)量?jī)x器.VI。(6) 返回前面板，運(yùn)行VI。圖2.2 虛擬容積測(cè)量?jī)x器的程序框圖2.2 子 VI2.2.1 子VI的定義子VI的節(jié)點(diǎn)類似于文本編程語(yǔ)言中的子程序。在LabVIEW中一個(gè)VI被其他VI在程序框圖中調(diào)用

37、，則稱該VI為子VI。子VI可重復(fù)調(diào)用。有效地利用子VI可以簡(jiǎn)化程序框圖的結(jié)構(gòu)，使其更簡(jiǎn)單、更易于理解，并且能提高VI的運(yùn)行效率。用戶可以把任何一個(gè)VI當(dāng)作子VI來(lái)調(diào)用，前提是該VI必須編輯圖標(biāo)/連線板。因此，子VI實(shí)際上是在用戶編輯好虛擬儀器的前面板和程序框圖后，再添加一步編輯圖標(biāo)/連線板的工作實(shí)現(xiàn)的。為了便于管理，建議用戶在編輯虛擬儀器時(shí)將每一個(gè)VI的圖標(biāo)和連線板都進(jìn)行編輯，這樣該VI不僅可以單獨(dú)運(yùn)行，需要時(shí)還可以作為其他程序的子VI被調(diào)用。2.2.2 創(chuàng)建圖標(biāo)和設(shè)置連線板圖標(biāo)和連線板相當(dāng)于文本編程語(yǔ)言中的函數(shù)原型。每個(gè)VI都顯示為一個(gè)圖標(biāo)，位于前面板和程序框圖窗口的右上角。當(dāng)右上角顯示的

38、是圖標(biāo)時(shí)，可以在其快捷菜單中選擇【顯示連線板】；如果右上角顯示的是連線板，則可以在快捷菜單中選擇【顯示圖標(biāo)】，如圖2.3所示。圖2.3 圖標(biāo)或連線板的顯示1VI圖標(biāo)VI圖標(biāo)是VI的圖形化表示，出現(xiàn)在程序框圖和函數(shù)選板上，可包含文字、圖形或圖文組合。如果將一個(gè)VI當(dāng)作子VI使用，程序框圖上將顯示代表該子VI的圖標(biāo)，默認(rèn)圖標(biāo)中有一個(gè)數(shù)字，表明LabVIEW啟動(dòng)后打開(kāi)新VI的個(gè)數(shù)。雙擊圖標(biāo)可自定義或編輯圖標(biāo)。注：建議用戶自己定制VI圖標(biāo)，這樣便于程序閱讀和理解。但這個(gè)操作不是必須的，使用默認(rèn)的LabVIEW圖標(biāo)不會(huì)影響功能。按照下列步驟，可以創(chuàng)建或編輯一個(gè)圖標(biāo)。 (1) 打開(kāi)圖標(biāo)編輯器。打開(kāi)圖標(biāo)編輯

39、器的方法有如下三種： 左擊前面板或程序框圖右上角的圖標(biāo)。 創(chuàng)建或編輯VI圖標(biāo)，右擊窗口右上角的圖標(biāo)，從快捷菜單中選擇【編輯圖標(biāo)】，打開(kāi)圖標(biāo)編輯器對(duì)話框。 單擊【文件】/【VI屬性】，從【類別】下拉菜單中選擇【常規(guī)】再單擊【編輯圖標(biāo)】按鈕，打開(kāi)圖標(biāo)編輯器對(duì)話框。圖標(biāo)編輯器如圖2.4所示。圖2.4 圖標(biāo)編輯器(2) 單擊16色或256色框，選擇創(chuàng)建圖標(biāo)的類型。對(duì)于非彩色打印機(jī)，LabVIEW將使用單色打印圖標(biāo)。在VI圖標(biāo)編輯器中，勾選【顯示接線端】復(fù)選框可在編輯區(qū)域內(nèi)顯示連線板的接線端。連線板僅起參考作用，并不在最后的圖標(biāo)中出現(xiàn)。 (3) 使用圖標(biāo)編輯器對(duì)話框左側(cè)的工具可在編輯區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)圖標(biāo)。圖標(biāo)

40、常規(guī)大小的圖像出現(xiàn)在編輯區(qū)域右側(cè)的相應(yīng)圖框中。使用【編輯】菜單可在圖標(biāo)上剪切、復(fù)制和粘貼圖像。用戶選中圖標(biāo)的一部分并粘貼一個(gè)圖像時(shí)，LabVIEW將重新調(diào)整圖像的大小使其與所選區(qū)域的大小相匹配。也可從文件系統(tǒng)的任何位置拖動(dòng)一個(gè)圖形放置在前面板或程序框圖的右上角。LabVIEW會(huì)將該圖形轉(zhuǎn)換為3232像素的圖標(biāo)。還可使用VI圖標(biāo)通過(guò)文件設(shè)置方法進(jìn)行編程來(lái)設(shè)置VI的圖標(biāo)。 (4) 使用圖標(biāo)編輯器對(duì)話框右側(cè)的【復(fù)制于】選項(xiàng)，復(fù)制彩色圖標(biāo)或黑白圖標(biāo)。選中【復(fù)制于】選項(xiàng)后，單擊【確定】按鈕，完成修改。 注：若需要將圖標(biāo)上的區(qū)域留白，可創(chuàng)建一個(gè)比一般3232像素略小的形狀自定義VI圖標(biāo)。確認(rèn)背景色為白色，

41、雙擊選擇工具并按下鍵可刪除包括黑色邊框在內(nèi)的整個(gè)圖標(biāo)。繪制自定義圖標(biāo)時(shí)，應(yīng)在圖標(biāo)上添加封閉的外框。圖標(biāo)編輯器中的所有三個(gè)圖標(biāo)必須覆蓋VI圖標(biāo)的相同區(qū)域，占用合適的程序框圖空間。 自定義圖標(biāo)的范例見(jiàn)：Custom Shaped Icon VI LabVIEWexamplesgeneralCustom Shaped Icon.llb。2連線板連線板用于顯示VI中所有輸入控件和顯示控件接線端，類似于文本編程語(yǔ)言中調(diào)用函數(shù)時(shí)使用的參數(shù)列表。連線板標(biāo)明了可與該VI連接的輸入和輸出端，以便將該VI作為子VI調(diào)用。連線板在其輸入端接收數(shù)據(jù)，然后通過(guò)前面板的輸入控件傳輸至程序框圖的代碼中，并將運(yùn)算結(jié)果傳輸至其

42、輸出端，在前面板的顯示控件中顯示。注：一個(gè)VI的接線端應(yīng)盡量控制在16個(gè)以內(nèi)。接線端太多將影響VI的可讀性和可用性。按照下列步驟，為VI設(shè)置連線板。 (1) 右擊前面板窗口右上角的圖標(biāo)，單擊快捷菜單中【顯示連線板】，圖標(biāo)將被替換為連線板。默認(rèn)的連線板模式為4224。當(dāng)需要為VI預(yù)留一些輸入或輸出端以方便修改時(shí)，可使用默認(rèn)模式保留未分配的接線端。 (2) 右擊連線板，單擊快捷菜單中【模式】，為VI選擇不同的連線板模式。與圖標(biāo)相關(guān)聯(lián)的模式將以實(shí)心邊框的形式高亮顯示?？蛇x擇其它模式，改變當(dāng)前模式。 注：選擇連線板模式時(shí)，可使接線端數(shù)量大于實(shí)際需求。配備多余的接線端將便于在需要的時(shí)候直接向VI添加額外

43、的連線，此時(shí)調(diào)用該VI的其他VI無(wú)需重新鏈接至該子VI。選擇一種連線板模式后，可通過(guò)添加、刪除或旋轉(zhuǎn)等操作對(duì)模式進(jìn)行自定義，使其適應(yīng)VI的輸入輸出。 (3) 如需向模式添加一個(gè)接線端，右擊需要添加接線端的位置，單擊快捷菜單中【添加接線端】。如需刪除模式的現(xiàn)有接線端，右擊該接線端，單擊快捷菜單中【刪除接線端】。(4) 如需改動(dòng)連線板模式的空間排列，可右擊連線板，從快捷菜單中選擇【水平翻轉(zhuǎn)】、【垂直翻轉(zhuǎn)】或【旋轉(zhuǎn)90度】。 (5) 為連線板的每個(gè)接線端指定一個(gè)前面板輸入控件或顯示控件。習(xí)慣上，連線板左邊的接口作為輸入接口，右邊接口作為輸出接口。對(duì)于不滿意的連接，可以將之刪除(實(shí)際為斷開(kāi)端口和控件之

44、間的連接)后重新創(chuàng)建。刪除的方法如下：在要?jiǎng)h除的端口上單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇菜單【斷開(kāi)本連接接線端】，端口變?yōu)榘咨?，連接已不存在。注意快捷菜單中的選項(xiàng)刪除接線端，表示不僅可以斷開(kāi)端點(diǎn)和控件的連接，而且還可刪除接口板上的端口?？旖莶藛沃械倪x項(xiàng)【斷開(kāi)連接全部接線端】，則表示一次性刪除所有的連接。如一個(gè)VI在程序框圖上調(diào)用另一個(gè)VI作為子VI，當(dāng)子VI的連線板發(fā)生變化時(shí)，必須在調(diào)用方VI的程序框圖上右鍵單擊子VI，從快捷菜單中選擇【重新鏈接至子VI】，對(duì)子VI重新鏈接。否則，該VI包含的子VI將處于斷開(kāi)狀態(tài)而無(wú)法運(yùn)行。 連線板最多可擁有28個(gè)接線端。如果前面板上的控件不止28個(gè)，可將其中的一些對(duì)象組合為

45、簇，然后將該簇分配至連線板上的接線端。 2.2.3 調(diào)用子VI子VI的控件和函數(shù)從調(diào)用該VI的程序框圖中接收數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)返回至該程序框圖。如需創(chuàng)建一個(gè)被調(diào)用的子VI，單擊函數(shù)選板上的【選擇VI】，找到目標(biāo)VI并將其拖放到程序框圖，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)該VI的調(diào)用。一個(gè)程序框圖含有相同子VI節(jié)點(diǎn)的數(shù)目與該子VI被調(diào)用的次數(shù)相等。用操作或定位工具雙擊程序框圖上的子VI，即可編輯該子VI。 保存子VI時(shí)，子VI的改動(dòng)將影響到所有調(diào)用該子VI的程序，而不只是當(dāng)前程序。 LabVIEW調(diào)用子VI時(shí)，該子VI僅運(yùn)行而不顯示前面板。如希望某個(gè)子VI在被調(diào)用時(shí)顯示前面板，右鍵單擊該VI并從快捷菜單中選擇【設(shè)置子VI節(jié)

46、點(diǎn)】。如希望每個(gè)子VI在被調(diào)用時(shí)都顯示前面板，選擇【文件】/【VI屬性】，從類別下拉菜單中選擇【窗口外觀】，單擊【自定義】按鈕。 在任意一個(gè)VI程序的框圖窗口，都可以把其他的VI程序作為子程序調(diào)用，只要被調(diào)用的VI程序編輯和設(shè)置了圖標(biāo)和連接板即可。用戶使用函數(shù)模板下【選擇VI】來(lái)完成。當(dāng)使用該功能時(shí)，將彈出一個(gè)對(duì)話框，用戶可以選擇需要調(diào)用的VI。如圖2.5所示。圖2.5 子VI的調(diào)用如果在一個(gè)程序框圖中，有幾個(gè)相同的子VI節(jié)點(diǎn)，就表示該子VI節(jié)點(diǎn)被調(diào)用了幾次。但是該子VI的拷貝并不會(huì)在內(nèi)存中存儲(chǔ)多次。2.3 屬 性 節(jié) 點(diǎn)LabVIEW提供了各種樣式的前面板對(duì)象，應(yīng)用這些前面板對(duì)象，可以設(shè)計(jì)定

47、制出儀表化的人機(jī)交互界面。但是，僅僅提供豐富的前面板對(duì)象還是不夠的，在實(shí)際運(yùn)用中，還經(jīng)常需要實(shí)時(shí)地改變前面板對(duì)象的顏色、大小和是否可見(jiàn)等屬性，達(dá)到最佳的人機(jī)交互功能。 比如對(duì)一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)畫面，當(dāng)出現(xiàn)參數(shù)差值和其他異常情況，需要提醒用戶注意時(shí)，常常是通過(guò)改變對(duì)象的顏色來(lái)完成的，這一屬性變化是在程序運(yùn)行過(guò)程中由某一邏輯條件觸發(fā)而非預(yù)先定義的。于是，LabVIEW引入了屬性節(jié)點(diǎn)這一概念，通過(guò)改變前面板對(duì)象屬性節(jié)點(diǎn)中的屬性值，可以在程序運(yùn)行中動(dòng)態(tài)地改變前面板對(duì)象的屬性。本節(jié)主要介紹屬性節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建與使用方法。2.3.1 創(chuàng)建屬性節(jié)點(diǎn)右擊前面板對(duì)象或其在程序框圖的端口，單擊快捷菜單中【創(chuàng)建】/【屬性節(jié)

48、點(diǎn)】，在屬性節(jié)點(diǎn)的下拉菜單中選擇需要?jiǎng)?chuàng)建的屬性，就可創(chuàng)建一個(gè)屬性節(jié)點(diǎn)圖標(biāo)(位于程序框圖窗口)。圖2.6所示為數(shù)值輸入控件創(chuàng)建的可見(jiàn)屬性節(jié)點(diǎn)。用操作工具單擊屬性節(jié)點(diǎn)的圖標(biāo)，或單擊圖標(biāo)快捷菜單中的【屬性】，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)下拉菜單，其列出了前面板對(duì)象的所有屬性，可以根據(jù)需要選擇相應(yīng)的屬性。圖2.6 屬性節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建若要同時(shí)改變前面板對(duì)象的多個(gè)屬性，一種方法是創(chuàng)建多個(gè)屬性節(jié)點(diǎn)，另外一種更加簡(jiǎn)捷的方法是在一個(gè)屬性節(jié)點(diǎn)的圖標(biāo)上添加多個(gè)端口。添加的方法是用鼠標(biāo)拖動(dòng)屬性節(jié)點(diǎn)圖標(biāo)下邊緣(或上邊緣)的尺寸控制點(diǎn)，或在屬性節(jié)點(diǎn)圖標(biāo)的右鍵彈出選單中選擇【添加元素】,然后再單擊圖標(biāo)選擇【屬性】，例如選擇值屬性，如圖2.7所示

49、。圖2.7 創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象的多個(gè)屬性2.3.2 使用屬性節(jié)點(diǎn)如果屬性的方向箭頭在右側(cè)，則為讀取屬性值；如果箭頭位于左側(cè)，則為寫入屬性值。單擊快捷菜單中【轉(zhuǎn)換為寫入】或【轉(zhuǎn)換為讀取】可以修改其屬性值的數(shù)據(jù)流向。如果單擊【全部轉(zhuǎn)換為讀取】或【全部轉(zhuǎn)換為寫入】一次修改所有屬性節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流向。節(jié)點(diǎn)按從上到下的順序執(zhí)行各屬性。如某個(gè)屬性上發(fā)生錯(cuò)誤，則節(jié)點(diǎn)將在該屬性停止，返回一個(gè)錯(cuò)誤并不再執(zhí)行任何屬性。右擊節(jié)點(diǎn)并單擊快捷菜單中【忽略節(jié)點(diǎn)內(nèi)部錯(cuò)誤】可忽略所有錯(cuò)誤并繼續(xù)執(zhí)行其它屬性。如在設(shè)置【忽略節(jié)點(diǎn)內(nèi)部錯(cuò)誤】后發(fā)生錯(cuò)誤，則屬性節(jié)點(diǎn)仍返回該錯(cuò)誤。錯(cuò)誤輸出簇則報(bào)告導(dǎo)致錯(cuò)誤的具體屬性。由于不同類型的前面板對(duì)象的屬性

50、種類繁多，各不相同，因此本節(jié)將主要介紹前面板對(duì)象共有的常用屬性的用法。掌握了這些基本屬性及用法之后，其他一些特殊屬性的用法依此類推。1可見(jiàn)屬性該屬性用來(lái)控制前面板對(duì)象在前面板窗口中是否可見(jiàn)，其數(shù)據(jù)類型為布爾型。當(dāng)Visible值為True時(shí)，前面板對(duì)象在前面板上處于可見(jiàn)狀態(tài)；當(dāng)Visible值為False時(shí)，前面板對(duì)象在前面板上處于隱藏狀態(tài)，如圖2.8所示。圖2.8 可見(jiàn)屬性2禁用屬性當(dāng)VI處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，通過(guò)該屬性可以控制用戶是否可以訪問(wèn)一個(gè)前面板對(duì)象，其數(shù)據(jù)類型為整型。當(dāng)輸入值為0時(shí)，前面板處于正常狀態(tài)，用戶可以訪問(wèn)該前面板對(duì)象；當(dāng)輸入值為1時(shí)，前面板對(duì)象的外觀處于正常狀態(tài)，但用戶不能訪問(wèn)

51、該前面板對(duì)象；當(dāng)輸入值為2時(shí)，前面板對(duì)象處于禁用狀態(tài)，此時(shí)，用戶不可訪問(wèn)這個(gè)前面板對(duì)象，如圖2.9所示。圖2.9 禁用屬性3鍵選中屬性該屬性用于控制前面板對(duì)象是否處于鍵盤焦點(diǎn)狀態(tài)，其數(shù)據(jù)類型為布爾型。當(dāng)輸入值為True時(shí)，前面板對(duì)象處于鍵盤焦點(diǎn)狀態(tài)；當(dāng)輸入值為False時(shí)，該對(duì)象處于失去鍵盤焦點(diǎn)狀態(tài)，如圖2.10所示。圖2.10 鍵選中屬性 4閃爍屬性該屬性用于控制前面板對(duì)象是否閃爍，其數(shù)據(jù)類型為布爾型。當(dāng)輸入值為True時(shí)，前面板對(duì)象處于閃爍狀態(tài)；當(dāng)輸入值為False時(shí)，前面板對(duì)象處于正常狀態(tài)，如圖2.11所示。圖2.11 閃爍屬性前面板對(duì)象閃爍的速度和顏色是可以設(shè)置的，不過(guò)這兩個(gè)屬性不能由

52、屬性節(jié)點(diǎn)來(lái)設(shè)置，并且一旦設(shè)定了閃爍的速度和顏色，在VI處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，這兩種屬性值就不能再改變。在LabVIEW主菜單工具中選擇【選項(xiàng)】，彈出一個(gè)名為選項(xiàng)的對(duì)話框，在對(duì)話框中可以設(shè)置閃爍的速度和顏色。在對(duì)話框左邊類別中選擇顏色，對(duì)話框中出現(xiàn)如圖2.12所示的屬性設(shè)定選項(xiàng)，選項(xiàng)【閃爍前景】和【閃爍背景】可以分別設(shè)置閃爍的前景色和背景色。圖2.12 設(shè)置閃爍的前景色和背景色在對(duì)話框左邊的類別表框中選擇前面板，對(duì)話框中會(huì)出現(xiàn)如圖2.13所示的屬性設(shè)定選項(xiàng)，可以在選項(xiàng)【閃爍延遲】中設(shè)置閃爍的速度。其默認(rèn)值為1000ms。圖2.13 設(shè)置閃爍的速度5位置屬性該屬性用于設(shè)置前面板對(duì)象在前面板窗口中的位置，

53、其全部元素包括居左和置頂。居左屬性設(shè)置前面板對(duì)象水平方向的位置；置頂屬性設(shè)置前面板對(duì)象在前面板垂直方向的位置；當(dāng)用戶選擇【位置】/【全部元素】時(shí)，其數(shù)據(jù)類型是簇，簇中包含兩個(gè)元素，均為整數(shù)，一個(gè)是前面板對(duì)象圖標(biāo)左邊緣的x坐標(biāo)(即居左屬性)，另一個(gè)是前面板對(duì)象圖標(biāo)上邊緣的y坐標(biāo)。窗口的左上角為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右為x軸，垂直向下為y軸。位置屬性的應(yīng)用示例如圖2.14所示。圖2.14 位置屬性6邊界屬性(只讀)該屬性用于獲得前面板對(duì)象圖標(biāo)的大小，包括高度和寬度。其數(shù)據(jù)類型為簇，包含兩個(gè)整型元素，一個(gè)為前面板對(duì)象圖標(biāo)的寬度，另一個(gè)為高度。該屬性端口的屬性為只讀，不能賦值。邊界屬性的應(yīng)用示例如圖2.15

54、所示。圖2.15 邊界屬性2.3.3 設(shè)置VI屬性LabVIEW提供了對(duì)程序VI的屬性設(shè)置，用戶可以有3種打開(kāi)屬性對(duì)話框的方法：按組合鍵Ctrl+I、在文件菜單中選擇【VI屬性】或者在程序圖標(biāo)的快捷菜單上選擇【VI屬性】。利用上述操作打開(kāi)的屬性設(shè)置的對(duì)話框如圖2.16所示。圖2.16 屬性設(shè)置對(duì)話框在類別下拉菜單下，用戶可以對(duì)程序的窗口大小、安全性、程序外觀和打印屬性等進(jìn)行設(shè)置，下面分別對(duì)它們進(jìn)行說(shuō)明。1常規(guī)屬性在類別下拉菜單下選擇“常規(guī)”后，進(jìn)入通用屬性設(shè)置頁(yè)。常規(guī)屬性設(shè)置頁(yè)包括以下幾個(gè)部分： 編輯圖標(biāo)：彈出VI程序圖標(biāo)編輯窗口； 位置：顯示程序保存的當(dāng)前路徑； 當(dāng)前修訂版：列出自上次保存后

55、至今的程序修改記錄； 列出未保存的改動(dòng)：列出指定VI中的所有未保存的改動(dòng)； 修改歷史：可以保存或查看程序修改的信息。2內(nèi)存使用屬性內(nèi)存使用屬性頁(yè)主要顯示當(dāng)前程序使用系統(tǒng)內(nèi)存以及占用磁盤容量的大小，它不包含程序中所用到的子VI。在程序編輯和運(yùn)行時(shí)，VI占用內(nèi)存容量非常大，特別是程序框圖占用大量的內(nèi)存，因此用戶可以在不用時(shí)及時(shí)保存并且關(guān)閉程序框圖界面。同樣關(guān)閉子VI的前面板和程序框圖也可以達(dá)到釋放內(nèi)存的目的。內(nèi)存使用屬性頁(yè)包含以下幾個(gè)部分： 前面板對(duì)象：顯示當(dāng)前VI的前面板占用內(nèi)存的情況； 程序框圖對(duì)象：顯示當(dāng)前VI的流程圖占用內(nèi)存的情況； 代碼：顯示當(dāng)前編譯代碼的大??； 數(shù)據(jù)：顯示當(dāng)前VI所占用

56、的數(shù)據(jù)空間； 總計(jì)：顯示當(dāng)前VI占用的內(nèi)存總和； 磁盤中VI大小總計(jì)：顯示程序占用的磁盤空間。3說(shuō)明信息屬性該屬性頁(yè)對(duì)程序信息進(jìn)行描述，將程序信息鏈接到HTML文檔或者幫助文檔，其主要包括以下幾個(gè)內(nèi)容： VI說(shuō)明：在這里輸入VI描述信息，以后當(dāng)鼠標(biāo)在程序圖標(biāo)上移動(dòng)時(shí)，在即時(shí)幫助窗口會(huì)出現(xiàn)描述信息； 幫助標(biāo)識(shí)符：包含HTML文檔的路徑和需要鏈接的幫助文檔的關(guān)鍵詞； 幫助路徑：包含上下文菜單窗口鏈接的路徑； 瀏覽：在搜索文件對(duì)話框中選擇一個(gè)需鏈接的文件。4修訂歷史屬性該屬性用于設(shè)置當(dāng)前VI的修改歷史選項(xiàng)，主要包含以下幾個(gè)選項(xiàng)： 使用選項(xiàng)對(duì)話框中的默認(rèn)歷史設(shè)置：使用系統(tǒng)默認(rèn)的設(shè)置，取消它可以進(jìn)行自定

57、義； 每次保存VI時(shí)添加注釋：選擇此項(xiàng)將在用戶改變程序或保存時(shí)，自動(dòng)在歷史窗口中產(chǎn)生記錄信息； 關(guān)閉VI時(shí)提示輸入注釋：次程序打開(kāi)時(shí)所有的改變； 保存VI時(shí)提示輸入注釋：在程序保存時(shí)給出提示； 記錄由LabVIEW生成的注釋：當(dāng)程序被改動(dòng)后，自動(dòng)在歷史窗口里添加記錄信息； 查看當(dāng)前修訂歷史：顯示當(dāng)前程序的歷史記錄。5編輯器選項(xiàng)屬性編輯器選項(xiàng)屬性用于設(shè)置對(duì)齊網(wǎng)格大小和設(shè)置創(chuàng)建輸入控件/顯示控件的控件樣式，其中對(duì)齊網(wǎng)格大小設(shè)置包括前面板和程序框圖的設(shè)置，創(chuàng)建輸入控件/顯示控件的控件樣式有三種(新式、經(jīng)典、系統(tǒng))供用戶選擇。6保護(hù)屬性該屬性用于設(shè)置程序的安全性。 未鎖定(無(wú)密碼)：允許任何用戶查看和

58、編輯VI的前面板和程序框圖； 已鎖定(無(wú)密碼)：用戶必須開(kāi)啟VI后才能編輯程序； 密碼保護(hù)：對(duì)VI進(jìn)行密碼保護(hù)，用戶只有在輸入正確的密碼之后才可以對(duì)VI進(jìn)行編輯； 更改密碼：更改程序密碼。7窗口外觀屬性該屬性頁(yè)用來(lái)設(shè)定程序運(yùn)行時(shí)的窗口界面。用戶可以將程序設(shè)置為對(duì)話框窗口，這樣用戶在VI運(yùn)行時(shí)就不能打開(kāi)其他的應(yīng)用程序了。用戶可以在程序運(yùn)行時(shí)設(shè)置顯示或隱藏滾動(dòng)條和工具欄，也可以讓窗口自動(dòng)居中顯示。自定義窗口外觀的選項(xiàng)窗口如圖2.17所示。圖2.17 自定義窗口外觀的選項(xiàng)窗口8窗口大小屬性該屬性頁(yè)可以設(shè)置前面板的尺寸(包括寬度和高度)，通過(guò)設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)使用不同分辨率顯示器時(shí)保持窗口比例以及調(diào)整窗口大

59、小時(shí)縮放前面板上所有對(duì)象的功能。9窗口運(yùn)行時(shí)位置屬性該屬性頁(yè)的設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)規(guī)定窗口運(yùn)行時(shí)的位置狀態(tài)，可以具體設(shè)置程序運(yùn)行時(shí)前面板的大小及其在顯示屏中的位置坐標(biāo)。10執(zhí)行屬性該屬性頁(yè)設(shè)置程序運(yùn)行的優(yōu)先級(jí)以及首選的執(zhí)行系統(tǒng)(共六個(gè)系統(tǒng)可選)。在VI編輯過(guò)程中不建議用戶修改此處的設(shè)置，正常情況下使用默認(rèn)設(shè)置，就可以使程序的運(yùn)行效率達(dá)到最好。但是當(dāng)程序調(diào)用的子VI數(shù)目非常大時(shí)，為了提高程序的運(yùn)行效率用戶可以修改此頁(yè)的設(shè)置。11打印選項(xiàng)屬性打印選項(xiàng)屬性頁(yè)主要用于定義與打印相關(guān)的一些特性，如定義頁(yè)邊距離、打印頁(yè)眉(名稱、日期和頁(yè)碼)、縮放要打印的前面板以匹配頁(yè)面、縮放要打印的程序框圖以匹配頁(yè)面等。12C代

60、碼生成選項(xiàng)屬性該屬性是LabVIEW 8.5版本新增的屬性。其主要是當(dāng)嵌入式、PDA和觸摸面板終端設(shè)計(jì)中涉及到C代碼時(shí)進(jìn)行的一些特性設(shè)置。其屬性設(shè)置窗口如圖2.18所示。圖2.18 C代碼生成選項(xiàng)屬性設(shè)置窗口2.4 VI編輯調(diào)試技術(shù)編輯和調(diào)試程序是任何一種語(yǔ)言編程最重要的一步。通過(guò)這一步編程人員可以查找出程序中存在的各種錯(cuò)誤，根據(jù)這些錯(cuò)誤和編輯結(jié)果，對(duì)程序進(jìn)行修改、優(yōu)化，最終得到一個(gè)正確、可靠的程序。2.4.1 VI的編輯技術(shù)VI的編輯技術(shù)包括運(yùn)行、連續(xù)運(yùn)行、中止執(zhí)行、暫停等，其圖標(biāo)如圖2.19所示。圖2.19 VI編輯技術(shù)工具在快捷工具欄中的位置LabVIEW提供兩種運(yùn)行方式，即運(yùn)行和連續(xù)運(yùn)