虛擬儀器的概念

Labview簡(jiǎn)介

一

虛擬儀器的概念

虛擬儀器（VirtualInstrument，縮寫為VI）是基于計(jì)算機(jī)的儀器，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)各種儀器功能。虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器的基本結(jié)構(gòu)的比較：傳統(tǒng)儀器虛擬儀器關(guān)鍵是硬件關(guān)鍵是軟件開發(fā)與維護(hù)的費(fèi)用高開發(fā)與維護(hù)的費(fèi)用低技術(shù)更新周期長(zhǎng)技術(shù)更新周期短價(jià)格高價(jià)格低，并且可重復(fù)性與可配置性強(qiáng)生產(chǎn)商定義儀器功能用戶定義儀器功能系統(tǒng)封閉、固定系統(tǒng)開放、靈活、與計(jì)算機(jī)的進(jìn)步同步不易與其他設(shè)備連接極易與其他設(shè)備連接

與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器在智能化程序、處理能力、性能價(jià)格比、可操作性等方面都具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)為：

（１）智能化程度高，處理能力強(qiáng)。虛擬儀器的處理能力和智能化程度主要取決于儀器軟件水平。用戶完全可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，將先進(jìn)的信號(hào)處理算法、人工智能技術(shù)和專家系統(tǒng)應(yīng)用于儀器設(shè)計(jì)與集成，從而將智能儀器水平提高到一個(gè)新的層次。

（３）可操作性強(qiáng)。虛擬儀器面板可由用戶定義，針對(duì)不同應(yīng)用可以設(shè)計(jì)不同的操作顯示界面。使用計(jì)算機(jī)的多媒體處理能力可以使儀器操作變得更加直觀、簡(jiǎn)便、易于理解，測(cè)量結(jié)果可以直接進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)或通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。測(cè)量完后還可打印，顯示所需的報(bào)表或曲線，這些都使得儀器的可操作性大大提高。（２）復(fù)用性強(qiáng)，系統(tǒng)費(fèi)用低。應(yīng)用虛擬儀器思想，用相同的基本硬件可構(gòu)造多種不同功能的測(cè)試分析儀器，如同一個(gè)高速數(shù)字采樣器，可設(shè)計(jì)出數(shù)字示波器、邏輯分析儀、計(jì)數(shù)器等多種儀器。這樣形成的測(cè)試儀器系統(tǒng)功能更靈活、系統(tǒng)費(fèi)用更低。通過與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，還可實(shí)現(xiàn)虛擬儀器的分布式共享，更好地發(fā)揮儀器的使用價(jià)值。

傳統(tǒng)儀器虛擬儀器待測(cè)模擬信號(hào)信號(hào)處理前置預(yù)處理數(shù)據(jù)顯示信號(hào)輸入硬件電子系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)處理數(shù)據(jù)顯示信號(hào)產(chǎn)生信號(hào)輸出手動(dòng)/模擬信號(hào)控制待測(cè)模擬信號(hào)輸出模擬信號(hào)D/A轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)數(shù)字信號(hào)控制數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生輸出模擬信號(hào)ClassicalInstrumentVirtualInstrument(VI)計(jì)算機(jī)DAQ卡 利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大、高效的數(shù)字信號(hào)處理和控制能力，配合高速高精度A/D、D/A轉(zhuǎn)換卡，實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)專用儀器相同乃至更強(qiáng)的功能，組成虛擬儀器前置預(yù)處理對(duì)比應(yīng)用舉例一、工業(yè)測(cè)控二、時(shí)序分析三、系統(tǒng)仿真四、遠(yuǎn)程測(cè)量化工生產(chǎn)流量測(cè)控

濾波器頻響分析汽車引擎震動(dòng)分析馬路路燈照度模擬虛擬儀器的主主要特點(diǎn)有：：盡可能采用了了通用的硬件件，各種儀器器的差異主要要是軟件；可充分發(fā)揮計(jì)計(jì)算機(jī)的能力力，有強(qiáng)大的的數(shù)據(jù)處理功功能，可以創(chuàng)創(chuàng)造出功能更更強(qiáng)的儀器；；用戶可以根據(jù)據(jù)自己的需要要定義和制造造各種儀器。。虛擬儀器實(shí)際際上是一個(gè)按按照儀器需求求組織的數(shù)據(jù)據(jù)采集系統(tǒng)。。虛擬儀器的的研究中涉及及的基礎(chǔ)理論論主要有計(jì)算算機(jī)數(shù)據(jù)采集集和數(shù)字信號(hào)號(hào)處理。目前前在這一領(lǐng)域域內(nèi)，使用較較為廣泛的計(jì)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言是是美國(guó)NI公公司的LabVIEW。。二LabVIEW簡(jiǎn)單介紹LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering）是是美國(guó)國(guó)家儀儀器公司（NationalInstruments，，NI）開發(fā)發(fā)的一種圖形形化的編程語(yǔ)語(yǔ)言。圖形化化的程序語(yǔ)言言，又稱為““Ｇ”語(yǔ)言。。使用這種語(yǔ)語(yǔ)言編程時(shí)，，基本上不寫寫程序代碼，，取而代之的的是流程圖。。它盡可能利利用了技術(shù)人人員、科學(xué)家家、工程師所所熟悉的術(shù)語(yǔ)語(yǔ)、圖標(biāo)和概概念，使編程程簡(jiǎn)單直觀。。用LabVIEW做的示示波器，與真真實(shí)的示波器器有著相同的的功能LabVIEW和虛擬儀儀器在物理實(shí)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用用對(duì)學(xué)生進(jìn)行LabVIEW和虛擬儀儀器的基本知知識(shí)和技術(shù)的的訓(xùn)練，有助助于他們?cè)趯淼墓ぷ髦兄姓莆者\(yùn)用。。將部分實(shí)驗(yàn)的的傳統(tǒng)測(cè)量方方法改進(jìn)為計(jì)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化化測(cè)量分析，，使實(shí)驗(yàn)的效效率大大提高高，物理內(nèi)容容更加突出。。通過適當(dāng)配置置接口，可以以充分綜合利利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)現(xiàn)有的各種數(shù)數(shù)字儀器儀表表，以及用C++等系統(tǒng)統(tǒng)開發(fā)的計(jì)算算機(jī)數(shù)據(jù)測(cè)控控系統(tǒng)。三，基礎(chǔ)知識(shí)識(shí)學(xué)習(xí)LabVIEW程序構(gòu)成成控制選項(xiàng)板功功能介紹函數(shù)選項(xiàng)板功功能介紹工具選項(xiàng)板功功能介紹數(shù)據(jù)線、數(shù)據(jù)據(jù)流和數(shù)據(jù)類類型控制量與顯示示量1.LabVIEW程序序構(gòu)成：前面板窗口雙擊LabVIEW快捷捷圖標(biāo)，出現(xiàn)現(xiàn)啟動(dòng)畫面，，單擊其中的的NewVI，打開一一個(gè)新的LabVIEW程序，可以以看到它由前前面板（panel）和和流程圖（diagram）組成。。前面板窗口是是圖形用戶界界面，也就是是VI的虛擬擬儀器面板，，相當(dāng)于實(shí)際際儀器的控制制面板，它將將用戶和程序序聯(lián)系起來，，是程序運(yùn)行行時(shí)顯示和輸輸入的交互窗窗口。如圖所所示的示波器器的前面板，，上有用戶輸輸入和顯示輸輸出兩類對(duì)象象，具體表現(xiàn)現(xiàn)有開關(guān)、旋旋鈕、圖形以以及其他控制制（control）和和顯示對(duì)象（（indicator））。流程圖窗口流程圖窗口提提供VI的圖圖形化源程序序，相當(dāng)于實(shí)實(shí)際儀器箱內(nèi)內(nèi)的東西，在在流程圖中程程序員用圖形形語(yǔ)言編寫LabVIEW程序源代代碼，以控制制和操縱定義義在前面板上上的輸入和輸輸出功能。如如圖×所示的的示波器流程程圖，上面包包括前面板上上的控件的連連線端子，還還有一些前面面板上沒有，，但編程必須須有的東西，，例如函數(shù)、、結(jié)構(gòu)和連線線等。圖×：示波器器流程圖圖×：示波器器流程圖下面介紹工具具條上常用按按鈕的功能（（其他按鈕功功能見附錄））：運(yùn)行（Run），如果果VI有編譯譯錯(cuò)誤，此按按鈕將變成。。：連續(xù)運(yùn)行（（RunContinuously）。：異常中止執(zhí)執(zhí)行（AbortExecution）。:加亮執(zhí)行（（HightlightExecution），只有流程圖中有有。進(jìn)入加亮亮執(zhí)行時(shí)，變變成此時(shí)，流程圖圖中的數(shù)據(jù)變變亮，同時(shí)顯顯示VI執(zhí)行中的一些中中間數(shù)據(jù)。提示：使用了了會(huì)使使LEBVIEW占用大大量CPU，，。使計(jì)算機(jī)其他他操作變慢。。建議一般不不要使用。。2.控制選項(xiàng)項(xiàng)板功能介紹紹：只能在前面板板窗口中使用用，通過前面面板窗口Windows→ShowControlsPalette打開，，也可以在前前面板窗口中中空白處單擊擊右鍵打開。。該選項(xiàng)板用用來給前面板板設(shè)置各種所所需的輸出顯顯示對(duì)象和輸輸入控制對(duì)象象。模塊圖標(biāo)標(biāo)右上角有的的表示有子選選項(xiàng)板，單擊擊模塊圖標(biāo)可可以訪問子選選項(xiàng)板。：數(shù)值量（Numeric），數(shù)值值的控制和顯顯示。包含數(shù)數(shù)字式、指針針式顯示表盤盤及各種輸入入框。（詳細(xì)細(xì)）：布爾量（Boolean），邏輯輯數(shù)值的控制制和顯示。包含各種布爾爾開關(guān)、按鈕鈕以及指示燈燈等。（詳細(xì)細(xì)）：數(shù)組和簇（（Array&Cluster），數(shù)組和和簇的控制和顯示。。：圖形（Graph），，顯示數(shù)據(jù)結(jié)結(jié)果的趨勢(shì)圖圖和曲線圖。3.函數(shù)選項(xiàng)項(xiàng)板功能介紹紹：只能在流程圖圖窗口中使用用，通過流程程圖窗口Window→→ShowFunctionsPalette打開，，也可以在路路程圖面板中中空白處單擊擊右鍵打開。。函數(shù)選項(xiàng)板板提供創(chuàng)建流流程圖的工具具。其與控制制選項(xiàng)板基本本相同，模塊塊圖標(biāo)右上角角有的表示有有子選項(xiàng)板，，單擊模塊圖圖標(biāo)可以訪問問子選項(xiàng)板。。：結(jié)構(gòu)（Structure），包包括程序控制制結(jié)構(gòu)命令，例如循環(huán)環(huán)控制等，以以及全局變量量和局部變量量：數(shù)組（Array），，包括數(shù)組運(yùn)運(yùn)算函數(shù)、數(shù)數(shù)組轉(zhuǎn)換函數(shù)，以及及常數(shù)數(shù)組等等。：比較（Comperation）），包括各種種比較運(yùn)算函函數(shù)，如大于、、小于、等于于。：數(shù)據(jù)采集（（DataAcquisition），包括括數(shù)據(jù)采集硬件的驅(qū)動(dòng)動(dòng)，以及信號(hào)號(hào)調(diào)理所需的的各種功能模模塊。：信號(hào)分析（（Analysis），，信號(hào)發(fā)生、、時(shí)域及頻域分析功能模模塊及數(shù)學(xué)工工具。提示：LabVIEW中中，你可以隨隨時(shí)獲得幫助助。用Help→ShowContextHelp打打開幫助窗口口（ContextHelp）快快捷鍵為Ctrl＋H，，當(dāng)把鼠標(biāo)放放到任何感興興趣的模塊對(duì)對(duì)象上時(shí)，就就會(huì)在幫助窗窗口中顯示相相應(yīng)的幫助信信息。提示：在任何何一個(gè)控制或或是函數(shù)模塊塊上單擊右鍵鍵，都會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)彈出菜單，，通過彈出菜菜單可以方便便地對(duì)模塊進(jìn)進(jìn)行編輯。4.工具選項(xiàng)項(xiàng)板功能介紹紹：通過Windows→ShowToolsPalette打開和和關(guān)閉。它提提供了各種用用于創(chuàng)建、修修改和調(diào)試VI程序的工工具。當(dāng)從選選項(xiàng)板內(nèi)選擇擇了任一種工工具后，鼠標(biāo)標(biāo)箭頭就會(huì)變變成該工具相相應(yīng)的形狀。下面介紹常用用工具按鈕的的功能（其它它按鈕功能見見附錄）：：操作（OperateValue），用于于操作前面板板的控制和顯顯示。使用它它向數(shù)字或字字符串控制中中鍵入值時(shí)，，工具會(huì)變成成標(biāo)簽工具。。：選擇（Position/Size/Select），，用于選擇、、移動(dòng)或改變變對(duì)象的大小小。當(dāng)它用于于改變對(duì)象的的連框大小時(shí)時(shí)，會(huì)變成相相應(yīng)形狀。：標(biāo)簽（EditText），用用于輸入標(biāo)簽簽文本或者創(chuàng)創(chuàng)建自由標(biāo)簽簽。當(dāng)創(chuàng)建自自由標(biāo)簽時(shí)它它會(huì)變成相應(yīng)應(yīng)形狀。：連線（ConnectWire），用于在在流程圖程序序上連接對(duì)象象。如果聯(lián)機(jī)機(jī)幫助的窗口口被打開時(shí)，，把該工具放放在任一條連連線上，就會(huì)會(huì)顯示相應(yīng)的的數(shù)據(jù)類型。。5.數(shù)據(jù)線、、數(shù)據(jù)流和數(shù)數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)流工作方方式：在流程圖上，，模塊接口之之間的連線就就是數(shù)據(jù)線。。數(shù)據(jù)通過數(shù)數(shù)據(jù)線在模塊塊之間傳遞。。LabVIEW不像一一般語(yǔ)言按照照語(yǔ)句的順序序一行一行的的執(zhí)行，它是是依靠在數(shù)據(jù)據(jù)線上傳遞的的數(shù)據(jù)來控制制程序的，只只有當(dāng)模塊要要求的輸入數(shù)數(shù)據(jù)完全到達(dá)達(dá)這個(gè)模塊時(shí)時(shí)才能執(zhí)行，，然后向其所所有的輸出端端口輸出數(shù)據(jù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)據(jù)再沿?cái)?shù)據(jù)線線流向其它模模塊。這就是是LabVIEW的數(shù)據(jù)據(jù)流工作方式式。前面介紹紹過，可以通通過加亮執(zhí)行行觀觀察它它的數(shù)據(jù)流是是如何工作的的。當(dāng)你連線時(shí)，，LabVIEW會(huì)提示示該接口的名名稱，只能在在同一數(shù)據(jù)類類型的端口之之間連線，不不同類型的數(shù)數(shù)據(jù)連線的顏顏色和形狀也也不同。錯(cuò)誤誤的連線會(huì)表表示成黑色虛虛線，這時(shí)你你應(yīng)將連線工工具移動(dòng)到它它上面，LabVIEW會(huì)給出兩端端的數(shù)據(jù)類型型信息，你可可以檢查并改改正。添加新新的模塊和連連線可能會(huì)對(duì)對(duì)已設(shè)置好的的部分有影響響，而且原來來的錯(cuò)誤連線線也可能對(duì)新新添加的連線線有影響。數(shù)據(jù)線：數(shù)據(jù)類型：LabVIEW的基本數(shù)數(shù)據(jù)類型有五五種：Numeric（（數(shù)值），Boolean（邏輯）），String（字符符串）、Enum（枚舉舉）。還有一一種叫Ring（環(huán)型枚枚舉），和Enum很類類似，可以循循環(huán)枚舉。Numeric類型的數(shù)數(shù)據(jù)按精度有有分若干種類類型，與標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)C++的數(shù)數(shù)據(jù)類型基本本是一致的。。其代表符號(hào)號(hào)直觀的表現(xiàn)現(xiàn)其類型（如如表所示）。。可以在數(shù)值值對(duì)象上點(diǎn)右右鍵，通過彈彈出菜單中Representation修改改。提示：在流程程圖上，你會(huì)會(huì)看到不同顏顏色的模塊，，不同顏色代代表不同的數(shù)數(shù)據(jù)類型，其其定義與連線線一致。6.控制量與與顯示量在LabVIEW中，一一個(gè)數(shù)字量（（numeric）、布布爾量（boolean）、字符量量（string）等都都有控制量（（control）和顯顯示量（indicator）的區(qū)區(qū)別?？刂屏浚河糜谟诳刂瞥绦颍?，它相當(dāng)于儀儀器上的控制制按鈕，如開開關(guān)、旋鈕等等。顯示量：用于于顯示程序運(yùn)運(yùn)行的結(jié)果，，它相當(dāng)于儀儀器上的顯示示部件，如顯顯示屏、指示示燈等。在流程圖窗口口中，我們可可以看到控制制部件的外框框比較粗，顯顯示部件的外外框比較細(xì)，，要實(shí)現(xiàn)控制制量與顯示量量之間的轉(zhuǎn)換換，只需在流流程圖上的模模塊上點(diǎn)擊右右鍵，選擇changetoindicator（或或者changetocontrol）就就可以了。四幾個(gè)個(gè)要用到的模模板組和簇（Array&Cluster）組：同類型元元素的集合。。一個(gè)組可以以是一維或者者多維，每維維最多可有231個(gè)元素素?？梢酝ㄟ^過組索引訪問問其中的每個(gè)個(gè)元素。和C語(yǔ)言一樣，，索引的范圍圍是0到n-1，組中元素的個(gè)個(gè)數(shù)為n，第一個(gè)元素素的索引號(hào)為為0，第二個(gè)個(gè)是1，依此此類推。組的的元素可以是是數(shù)據(jù)、字符符串等，但所所有元素的數(shù)數(shù)據(jù)類型必須須一致。組的建立：創(chuàng)創(chuàng)建一個(gè)組有有兩件事要做做：建一個(gè)組的““殼”（shell），，將Controls→→Array&Cluster→Array模模塊放在前面面板中（如圖圖××所示））；在這個(gè)殼中置置入組元素（（數(shù)、字符串串開關(guān)等）。。如我們放入入數(shù)，將Conrols→Numeric→DigitalControl模模塊放在組框框中.這樣一個(gè)數(shù)組組就建成了，，其它類型的的組的建立類類似，只要在在步驟（2））中組框中放放入你想要建建的組的元素素就可以了。。要改變組顯顯示元素的多多少，把鼠標(biāo)標(biāo)換成選擇模模式，移到組組框的角上，，鼠標(biāo)將變成成這時(shí)，你可以以任意拖動(dòng)改改變組。要改改變組的維數(shù)數(shù)，和改變數(shù)數(shù)組顯示元素素多少的方法法一樣，在鼠鼠標(biāo)選擇模式式下移到組索索引框的角上上，鼠標(biāo)將變變成拖拖動(dòng)改變變組的維數(shù)；；也可以在組組索引框上點(diǎn)點(diǎn)右鍵，選擇擇AddDimension。簇：另一種數(shù)據(jù)據(jù)類型，它的的元素可以是是不同類型的的數(shù)據(jù)。它類類似于C語(yǔ)言言中的Stuct。使用用簇結(jié)構(gòu)可以以把分布在流流程圖中各個(gè)個(gè)位置的數(shù)據(jù)據(jù)元素組合起起來，這樣可可以減少連線線的擁擠程度度，用于錯(cuò)誤誤處理。簇的建立；與與組的建立相相同，同樣是是先建立簇的的“殼”（Controls→Array&Cluster→Cluster）），然后在殼殼中放元素，，可以放不同同類型的數(shù)據(jù)據(jù)。需要注意意的是：向簇簇中放置對(duì)象象時(shí)，必須都都是控制對(duì)象象或都是顯示示對(duì)象，不能能混在一起；；簇中的數(shù)據(jù)據(jù)和其放置順順序有關(guān)而和和其放置的位位置無關(guān)。第第一個(gè)放進(jìn)去去的對(duì)象就是是元素0，依依此類推。刪刪除其中的一一個(gè)后其順序序?qū)⒆詣?dòng)調(diào)整整。圖表和圖形：：將數(shù)據(jù)以圖圖形方式顯示示出來圖表：通常Y軸為數(shù)據(jù)值，，X軸為表示時(shí)間間的值或數(shù)據(jù)據(jù)點(diǎn)序號(hào)。下面我們來看看一個(gè)隨機(jī)數(shù)例子：每循環(huán)一次，，隨機(jī)數(shù)模塊塊產(chǎn)生一個(gè)數(shù)數(shù)，圖表會(huì)對(duì)對(duì)這些數(shù)自動(dòng)動(dòng)編號(hào)，在圖圖形框中顯示示出來，y表示數(shù)值，x表示數(shù)的序號(hào)號(hào)。它保持以以前的數(shù)據(jù)，，并追加新的的數(shù)據(jù)，使圖圖表保持更新新?？梢栽趫D形框框上點(diǎn)右鍵改改變圖表的性性質(zhì)，如在Advance→UpdateMode中改改變圖表的更更新模式；在在VisibleItems中選選擇顯示標(biāo)簽簽、圖例、圖圖形模板等。。同學(xué)可以自自己試試其功功能。圖形：與圖表表相似，它們們的不同是：：圖形不能顯顯示新追加的的數(shù)據(jù)而圖形形可以。我們來看一個(gè)個(gè)正弦余弦波例子：通過例子我們們可以看出，，圖形顯示的的是將要顯示示的數(shù)據(jù)形成成數(shù)組，然后后一次顯示出出來。不能像像圖表那樣用用追加新的數(shù)數(shù)據(jù)的方法來來顯示數(shù)據(jù)。。結(jié)構(gòu)(structure)1.循環(huán)結(jié)結(jié)構(gòu)LabVIEW給大家提提供了兩種循循環(huán)結(jié)構(gòu)：一個(gè)是For循環(huán)，另一一個(gè)是While循環(huán)。。兩個(gè)循環(huán)與大大部分計(jì)算機(jī)機(jī)語(yǔ)言中的循循環(huán)結(jié)構(gòu)非常相相似。二者都都在Functions→Structures下。For循環(huán)結(jié)結(jié)構(gòu)如右圖：N是是指循環(huán)次數(shù)數(shù)，i指的是是循環(huán)計(jì)數(shù)，，i從0執(zhí)行行到N－1。?？梢詮腇unctions->Structures中中選中For結(jié)構(gòu)對(duì)象，，在流程圖面面板上拖拉就就可以將要進(jìn)進(jìn)行循環(huán)的對(duì)對(duì)象包含進(jìn)去去。當(dāng)然也可可以直接對(duì)要要（或不要））進(jìn)行循環(huán)的的對(duì)象進(jìn)行拖拖拉使其進(jìn)入入（或離開））循環(huán)結(jié)構(gòu)。。如果要?jiǎng)h除除循環(huán)結(jié)構(gòu)直直接選中按delete鍵即可。While循循環(huán)結(jié)構(gòu)如右圖：其中中右邊的帶箭箭頭的小圖標(biāo)是用來接接循環(huán)條件的的，當(dāng)調(diào)節(jié)為“真”時(shí)時(shí)，開始繼續(xù)續(xù)執(zhí)行下一次循環(huán)，為““假”時(shí)停止止執(zhí)行循環(huán)條件。這里循循環(huán)條件的檢檢驗(yàn)是在循環(huán)環(huán)體執(zhí)行完時(shí)時(shí)，因此循環(huán)環(huán)至少執(zhí)行一一次。i的作作用也是指示示循環(huán)次數(shù)。。循環(huán)環(huán)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳遞遞如果果需需要要有有數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)在在循循環(huán)環(huán)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的內(nèi)內(nèi)外外傳傳輸輸，，可可以以在在循循環(huán)環(huán)體體內(nèi)內(nèi)的的端端子子與與循循環(huán)環(huán)體體外外的的端端子子連連線線，，這這時(shí)時(shí)循循環(huán)環(huán)體體邊邊框框上上出出現(xiàn)現(xiàn)小小的的黑黑方方塊塊（（有有些些書書上上稱稱為為隧隧道道））。。在在循循環(huán)環(huán)執(zhí)執(zhí)行行期期間間隧隧道道不不能能進(jìn)進(jìn)行行數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸，，只只能能在在循循環(huán)環(huán)結(jié)結(jié)束束時(shí)時(shí)將將最最后后一一次次循循環(huán)環(huán)的的結(jié)結(jié)果果輸輸出出。。所所以以要要對(duì)對(duì)每每一一次次循循環(huán)環(huán)的的結(jié)結(jié)果果進(jìn)進(jìn)行行觀觀察察我我們們就就應(yīng)應(yīng)該該將將顯顯示示端端子子放放在在循循環(huán)環(huán)體體內(nèi)內(nèi)部部。。2.Case結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)與一一般般機(jī)機(jī)器器語(yǔ)語(yǔ)言言中中的的條條件件語(yǔ)語(yǔ)句句非非常常相相似似，，LabVIEW提提供供了了Case結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。如如圖圖一一左左邊邊帶帶有有問問號(hào)號(hào)的的小小方方框框是是用用來來連連接接case結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)選選擇擇端端的的值值的的，，如如圖圖二二圖圖三三，，如如果果連連接接的的是是代代數(shù)數(shù)值值則則上上邊邊框框之之中中顯顯示示的的是是數(shù)數(shù)字字，，如如果果是是邏邏輯輯型型，，則則顯顯示示的的是是trueorfalse兩兩種種條條件件。。Case結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)每每次次只只能能顯顯示示一一個(gè)個(gè)子子圖圖，，單單擊擊上上面面中中間間的的箭箭頭頭顯顯示示條條（（或或點(diǎn)點(diǎn)擊擊箭箭頭頭））可可以以選選擇擇不不同同的的子子圖圖。。對(duì)對(duì)于于數(shù)數(shù)值值型型結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)只只要要在在邊邊框框上上點(diǎn)點(diǎn)擊擊右右鍵鍵，，通通過過Addcase就就可可以以增增加加條條件件子子圖圖。。輸輸入入輸輸出出與與循循環(huán)環(huán)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)一一樣樣，，不不同同的的是是需需要要在在輸輸入入數(shù)數(shù)值值的的同同時(shí)時(shí)輸輸入入判判斷斷條條件件。。例：：求求平平方方根根：：3.順順序序結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)順序序結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)就就是是按按照照順順序序依依次次執(zhí)執(zhí)行行的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。如如右右圖圖1：：可以以通通過過AddFrameAfter、、AddFrameBefore項(xiàng)項(xiàng)生生成成新新的的標(biāo)標(biāo)號(hào)號(hào)（對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)新新的的一一個(gè)個(gè)子子圖圖））圖圖右右邊邊的的圖圖形形所所示示。。不不同同的的子子圖圖可可以以按按一一定定順順序序執(zhí)執(zhí)行行，，也也是是每每次次只只能能顯顯示示一一個(gè)個(gè)子子圖圖，，可可以以通通過過上上邊邊框框或或箭箭頭頭來來選選擇擇。。輸輸入入輸輸出出也也是是用用的的隧隧道道。。但但是是隧隧道道每每次次只只能能處處理理（（輸輸入入或或輸輸出出））一一個(gè)個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)源源，，如如果果順順序序結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)每每次次執(zhí)執(zhí)行行每每個(gè)個(gè)子子圖圖時(shí)時(shí)都都要要向向隧隧道道輸輸出出輸輸入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，那那么么就就必必須須是是多多源源的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。因因此此順順序序結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)只只有有在在整整個(gè)個(gè)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)全全部部執(zhí)執(zhí)行行完完了了以以后后才才能能輸輸出出。。4.公公式式節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)公式式節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)是是一一種種可可以以直直接接在流流程程圖圖中中輸輸入入數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)公公式式并進(jìn)進(jìn)行行計(jì)計(jì)算算的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，如如右右圖它它是是一一個(gè)個(gè)大大小小可可變變的的方方框。。在在使使用用公公式式節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)時(shí)時(shí)要要通通過過它它的的邊邊框框的的輸輸出出輸輸入入節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)傳傳遞遞數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，在在邊邊框框上上點(diǎn)點(diǎn)擊擊右右鍵鍵就就會(huì)會(huì)有有AddInput和和AddOutput，，分分別別選選擇擇即即可可顯顯示示節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，，在在輸輸入入輸輸出出節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)上上輸輸入入變變量量名名（（注注意意要要與與公公式式內(nèi)內(nèi)使使用用的的變變量量一一致致））。。公式式節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)所所用用的的操操作作符符和和功功能能在在公公式式節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的的幫幫助助窗窗口口中中可可以以查查詢?cè)儭?。例：：求求平平方方根根：：【注注意意】】：：語(yǔ)語(yǔ)句句后后面面要要加加““；；””號(hào)號(hào)，，而而且且還還要要注注意意同同一一變變量量的的大大小小寫寫。。波形形輸輸入入輸輸出出：：LabViIEW配配上上NI公公司司的的DAQ卡卡以以及及DAQ卡卡的的驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)程程序序，，可可以以完完成成數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的采采集集和和輸輸出出等等多多種種功功能能。。LabVIEW的的DAQ程程序序包包括括模模擬擬輸輸入入、、模模擬擬輸輸出出、、計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器操操作作、、數(shù)數(shù)字字輸輸入入、、數(shù)數(shù)字字輸輸出出等等，，我我們們可可以以在在Functions面面板板下下的的DataAquisiton中中看看到到。。在在圖圖中中的的6個(gè)個(gè)模模塊塊下下，，每每個(gè)個(gè)模模塊塊的的字字模模塊塊又又分分成成三三種種，，頂頂層層的的是是EasyVIs，，中中間間的的是是IntermediateVIs，，下下面面的的是是AdvancedVIs。。NI公公司司DAQ卡卡提提供供3個(gè)個(gè)輸輸出出和和16個(gè)個(gè)輸輸入入，，測(cè)測(cè)量量電電壓壓-10－－10V。。模擬擬波波形形輸輸入入：：簡(jiǎn)單單的的波波形形輸輸入入的的模模塊塊有有：：?jiǎn)螁瓮ㄍǖ赖啦úㄐ涡屋斴斎肴牒秃投喽嗤ㄍǖ赖啦úㄐ涡屋斴斎肴搿?。它它們們都都在在Functions→→DataAquisiton→→AnalogInput下下。。單通通道道波波形形輸輸入入：我們們剛剛開開始始看看到到的的示波波器器的例例子子就就用用到到了了這這個(gè)個(gè)模模塊塊，，采采集集外外部部信信號(hào)號(hào)的的流流程程圖圖如如圖圖10所所示示：：圖10：示波器流程圖部分設(shè)備備號(hào)號(hào)（（Device））：：在在NIDAQ設(shè)設(shè)置置工工具具中中設(shè)設(shè)定定。。該該參參數(shù)數(shù)告告訴訴LabVIEW你你使使用用什什么么卡卡，，它它可可以以使使DAQVI自自身身獨(dú)獨(dú)立立于于卡卡的的類類型型，，也也就就是是說說，，如如果果你你稍稍后后使使用用了了另另一一種種卡卡，，并并且且賦賦予予它它同同樣樣的的設(shè)設(shè)備備號(hào)號(hào)，，你你的的VI程程序序可可正正常常工工作作而而無無須須修修改改。。通道號(hào)（（Channel）：：指定數(shù)數(shù)據(jù)樣本本的物理理源。例例如，一一個(gè)卡有有１６個(gè)個(gè)模擬輸輸入通道道，你就就可以同同時(shí)采集集１６組組數(shù)據(jù)點(diǎn)點(diǎn)。采集點(diǎn)數(shù)數(shù)（NumberOfSamples）：采采集數(shù)據(jù)據(jù)的總的的總數(shù)，，對(duì)于模模擬型號(hào)號(hào)，在采采集時(shí)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成數(shù)數(shù)字信號(hào)號(hào)。采集頻率率（SampleRate）：每每秒采集集數(shù)據(jù)的的點(diǎn)數(shù)。。通道通道串通道11通道0到50;5通道1，8，以及10到131,8,10:13表4：：通道道及其對(duì)對(duì)應(yīng)的字字符串多通道波波形輸入入：可以同時(shí)時(shí)進(jìn)行多多個(gè)通道道的輸入入，端口口設(shè)置和和單通道道波形相相似，只只是通道道控制字字符串不不同：圖11：信號(hào)發(fā)生器流程圖部分模擬波形形輸出：：和模擬波波形輸入入一樣，，簡(jiǎn)單的的波形輸輸出模塊塊有：?jiǎn)螁瓮ǖ啦úㄐ屋敵龀龊投嗤ㄍǖ啦ㄐ涡屋敵觥?。它們都都在Functions→DataAquisiton→AnalogOutput下。我我們通過過信號(hào)發(fā)生生器的例子來來了解這這個(gè)模塊塊；其流程圖圖如圖12所示示：其各各個(gè)端口口的意義義與模擬擬波形輸輸入相似似，具體體同學(xué)們們可以看看LabVIEW的幫幫助。簡(jiǎn)單VI的建立立下面我們們通過做做兩個(gè)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的VI來使使我們對(duì)對(duì)剛才所所學(xué)的知知識(shí)作一一個(gè)簡(jiǎn)單單的運(yùn)用用。伏安法測(cè)測(cè)電阻圖12：伏安法測(cè)電阻電路圖首先介紹紹一下實(shí)實(shí)驗(yàn)的思思路：電電路圖12（下下頁(yè)）所所示：我我們通過過LabVIEW的輸輸出給整整個(gè)電路路供電，，用LabVIEW的的兩個(gè)輸輸入分別別測(cè)量待待測(cè)電阻阻上的電電壓和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)電阻阻上的電電壓，用用標(biāo)準(zhǔn)電電阻上的的電阻除除以電阻阻得到電電路中的的電流。。電壓由由0V開開始逐漸漸增加5V，電電壓每改改變一次次測(cè)一組組電壓電電流值，，最后得得到一個(gè)個(gè)數(shù)組，，線性擬擬合后可可以得到到電阻值值。前面版：：完成的的前面板板如圖13所示示圖13：伏伏安法測(cè)測(cè)電阻前前面板圖圖放上一個(gè)個(gè)XYGraph（（Controls→→Graph→→XYGraph）），用于于顯示電電壓—電電流圖。。將名字字改成““電阻的的伏安曲曲線圖””，并將將縱坐標(biāo)標(biāo)和橫坐坐標(biāo)分別別改成““電壓（（V）””和“電電流（A）”。。放入三個(gè)個(gè)控制字字符串（（Controls→→String&Path→StringControl），，將名字字分別改改成“供供電電壓壓通道””、“測(cè)測(cè)量電壓壓通道””、“測(cè)測(cè)量電流流通道””。分別別用于設(shè)設(shè)置輸出出輸入的的通道。。放入一個(gè)個(gè)用于設(shè)設(shè)置設(shè)備備號(hào)的控控制數(shù)、、一個(gè)設(shè)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)電阻值值的控制制數(shù)、一一個(gè)用于于設(shè)定測(cè)測(cè)量間隔隔的控制制數(shù)和一一個(gè)顯示示測(cè)量電電阻值的的顯示數(shù)數(shù)。并分分別將名名字改成成“設(shè)備備號(hào)“、、“標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)電阻””、“時(shí)時(shí)間間隔隔”和““待測(cè)電電阻值””。時(shí)間間間隔是是用來設(shè)設(shè)置改變變電壓和和測(cè)量數(shù)數(shù)據(jù)之間間的時(shí)間間間隔的的，讓電電路達(dá)到到平衡再再測(cè)，在在“時(shí)間間間隔””上點(diǎn)右右鍵，選選擇VisibleItem→UnitLabel,在UnitLabel上輸輸入“s”，這這樣時(shí)間間間隔成成為一個(gè)個(gè)有單位位為s的的量。加入一個(gè)個(gè)二維數(shù)數(shù)組，把把名字改改成“數(shù)數(shù)據(jù)”，，用于顯顯示測(cè)量量的電壓壓和電流流。流程程圖：完完成的流流程圖如如圖14所示：：根據(jù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)思路，，先輸出出一個(gè)電電壓，等等到穩(wěn)定定后測(cè)量量，在流流程圖中中放入一一個(gè)順序序結(jié)構(gòu)（（Functions→Structures）），通過過右鍵的的AddFrame使順序序結(jié)構(gòu)有有四幀。。在第0幀幀中放入入一個(gè)AOUpdateChannel，用用于輸入入電壓，，將其Device和和“設(shè)備備號(hào)”相相連，Channel和“供供電電壓壓通道號(hào)號(hào)”相連連，Value值我們們以后再再設(shè)置。。在第1幀幀中放入入一個(gè)Wait，用于于等待電電阻上的的電流達(dá)達(dá)到穩(wěn)定定；再放放入一個(gè)個(gè)CovertUnit（（在Numeric→→Conversion下）），在模模塊中鍵鍵入“ms”，，用于將將s轉(zhuǎn)換換成ms，將CovertUnit的左左邊和““時(shí)間間間隔”相相連，右右端和Wait的Millisecondstowait相聯(lián)。。在第2幀幀中放入入兩個(gè)AIAcquireWaveform（在Functions→→DataAquisiton→→AnalogInput