虛擬儀器實驗三

實驗三LabVIEW編程的數(shù)組和簇與圖形顯示（一）LabVIEW編程的數(shù)組和簇一、 實驗目的掌握如何創(chuàng)建、使用數(shù)組；數(shù)組函數(shù)的功能和應用，掌握它們的區(qū)別以及相應操作。掌握如何創(chuàng)建、使用簇；簇函數(shù)的功能和應用，掌握它們的區(qū)別以及相應操作。二、 實驗原理數(shù)組是一些具有相同類型的元素組成的集合。數(shù)組包含兩方面的內(nèi)容：元素和維數(shù)。數(shù)組中的元素可以是數(shù)字、布爾、字符、路徑、波形和簇等數(shù)據(jù)類型。一個數(shù)組可以是一維或者多維，如果必要，每維最多可有23L1個元素?？梢酝ㄟ^數(shù)組索引訪問其中的每個元素。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、初始化數(shù)組、數(shù)組大小、數(shù)組子集、索引數(shù)組等。創(chuàng)建數(shù)組：用于根據(jù)標量值或者其他的數(shù)組創(chuàng)建一個數(shù)組。初始化數(shù)組：創(chuàng)建所有元素值都相等的數(shù)組。數(shù)組大?。悍祷剌斎霐?shù)組中的元素個數(shù)。數(shù)組子集：選取數(shù)組或者矩陣的某個部分。索引數(shù)組：用于訪問數(shù)組中的某個元素。建立數(shù)組的步驟如下：1） 從數(shù)組和類子模板（Controls-AllControls-Array&Cluster）上選中數(shù)組，放置在前面板中，此時為數(shù)組空殼，可以向里邊添加（用拖拽的方法）數(shù)字、布爾、字符等數(shù)據(jù)類型的控制器或指示器，來建立相應的數(shù)組控制器和指示器。此時可以看到數(shù)組上有兩個顯示窗口：?標號顯示窗：標號從0開始，每單擊一次“增加”鍵，標號顯示值順序遞增。這個標號就是數(shù)組元素的序號；對于一個含n個元素的數(shù)組，其標號為0?n-1。?元素顯示窗：用來顯示元素的數(shù)值。數(shù)組中的元素按序號排列。數(shù)組元素的查找按行/列標號進行。2） 右鍵單擊標號窗口，彈出一個快捷菜單，選擇AddDimension來增加數(shù)組的維數(shù)。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structure。使用簇可以把分布在框圖中各個位置的數(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。簇相當于一個容器，容器中的元素可以是各種不同的數(shù)據(jù)類型。也就是說，可以在一個簇中放置控制模板上的各種控件，如數(shù)字控件、布爾控件、數(shù)組控件等，但是不能將輸入控件和輸出控件同時放入其中。因此，在編輯流程圖時，可以減少連線數(shù)以及連線的節(jié)點數(shù)，最終簡化流程圖。它有多個輸入，一個輸出。要建立簇，可以選擇控制模板中數(shù)組和類子模板上的Cluster，將其調(diào)入前面板。向類控件中放入元素，即將控制模板中的相應控件放入其中，俗稱把元素，捆綁”在一起。捆綁（Bundle）數(shù)據(jù) 血如―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鄢嘛甜—■簇中的元素。可以用位置工具拖曳其圖標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圖標中部的Cluster端子用于用新元素重置原簇中的元素。?分解(Unbundle)簇壬Unbundle是Bundle的逆過程，它將一個簇分解為若干分離的元素。如果要對一個簇分解，就必須知道它的元素個數(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。右鍵單擊簇控件的邊緣，彈出快捷菜單，如圖3-1。其中：ReorderControlsInCluster:用于設置類控件中各元素的排列順序，這個排列順序是輸出信號順序，如圖3-2所示。在Cluster輸出1和輸出2兩個簇控件中，元素輸出的排列順序不一樣。C1UEtEFNwiericHimeric2VisibleItems 卜FindTermirialCh：arigetoIndicatorDescriptionandTip...Crea卜Replace 卜DataOpei"ati皿弓 卜Adv：mced 卜ReorderContip"InCluster...AutoSizing 卜cluster?^-—componerit—C1UEtEFNwiericHimeric2VisibleItems 卜FindTermirialCh：arigetoIndicatorDescriptionandTip...Crea卜Replace 卜DataOpei"ati皿弓 卜Adv：mced 卜ReorderContip"InCluster...AutoSizing 卜cluster?^-—componerit—cumpcineritProperties選擇相應的選項，可自動調(diào)節(jié)類控制的邊框大小及排列方式。圖3-1簇控件快捷菜單Input1Output1InputlNijhieric;丿口Nijnieric2Input12Nunieric耳口Nunieric2Numeric2Output12Nunieric2NijiTieric21圖3-2ReorderControlsInCluster設置r.HVieibleIteiTiEFindTerrnin：alCh：angetoIndicatm-DescriptionandTip...CreateReplaceDataOperatioreAdv：dTLCfidReorderControlsInCIueter...圖3-3AutoSizing設置yNoneSizetoFitiriiticallyProperties：用來定義類控件的一些屬性，如“AutoSizing”改變標簽的名稱，是否顯示標簽等內(nèi)容及填入描述信息。屬性頁將前面板的屬性特征集中到了一些簡單的配置對話框中。數(shù)組和簇的區(qū)別如下：?簇可以包含不同的數(shù)據(jù)類型，而數(shù)組僅可以包含相同的數(shù)據(jù)類型；?簇具有固定的大小。三、實驗內(nèi)容練習數(shù)組的基本創(chuàng)建。利用循環(huán)的自動索引功能創(chuàng)建一個裝有10個隨機數(shù)的一維數(shù)組，并計算數(shù)組元素的平方和，同時求出該數(shù)組索引為3、長度為2的子數(shù)組。要求前面板顯示該一維數(shù)組及平方和結果、輸出的子數(shù)組。2.編輯下列VI,理解一維數(shù)組和二維數(shù)組的產(chǎn)生，存為TwoDimensionalArrayDemo.v。2-HAi-2-HAi-ray=，畫3-4TwoDimensionalArray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)組大小和初始化數(shù)組兩函數(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，并將結果顯示在前面板中。前面板和基本程序框圖組成如圖3-5所示，最后將該VI保存為PracticewithArrays.vi文件。圖3-5PracticewithArrays前面板和程序框圖創(chuàng)建由一個控件簇和一個顯示簇所組成的VI。要求輸入控件數(shù)值加一，開關二反相,顯示簇同時進行相應的顯示。前面板組成如圖3-6，最后將該VI保存為Cluster.vi文件。[7]輸心*數(shù)值開關1開關2字符串數(shù)值

開關[7]輸心*數(shù)值開關1開關2字符串數(shù)值

開關1開關2

字符串輸出簇停止Sb圖3-6Cluster前面板和程序框圖五、實驗報告要求調(diào)試編輯以上VI,按順序打印以上VI的前面板與程序框圖后，貼在實驗報告上；實驗報告中要求詳細說明設計步驟要點。2?心得體會及其它。

（二）LabVIEW編程的圖形顯示一、 實驗目的學習并掌握Chart和Graph的使用，理解它們的區(qū)別。掌握Chart的三種顯示模式。了解其它二維圖形的繪制。二、 實驗原理圖形顯示是虛擬儀器面板設計的重要內(nèi)容。圖形是以曲線來顯示數(shù)組中的數(shù)據(jù)，常用的二維圖形控件有Chart、Graph和XYGraph,可顯示多條曲線。并可以改變曲線顯示的格式。在LabVIEW的圖形顯示中Graph和Chart是兩個基本的概念。一般說來Chart是將數(shù)據(jù)源（例如采集得到的數(shù)據(jù)）在某一坐標系中，實時、逐點地顯示出來它可以反映被測物理量的變化趨勢，例如顯示一個實時變化的波形或曲線，傳統(tǒng)的模擬示波器、波形記錄儀就是這樣。而Graph則是對已采集數(shù)據(jù)進行事后處理的結果。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。例如采集了一個波形后，經(jīng)處理可以顯示出其頻譜圖。如數(shù)字示波器。LabVIEW的Graph子模板中有許多可供選用的控件，其中常用的見下表：ChartGraphWaveform(波形)**XY*Intensity(強度圖)**Digital（數(shù)字圖）*3DCurve（三維曲線）*由表中可以看出，Chart方式盡管能實時、直接地顯示結果，但其表現(xiàn)形式有限，而Graph方式表現(xiàn)形式要遠為豐富，但這是以犧牲實時為代價的。1.Graph控件（波形圖）以Graph為例，圖3-7為它的控件，這些控件都包含在圖形菜單的VisibleItems選項下。WaveformGraph說明標簽(Label)標簽(Label)WaveformGraph曲線圖例lO.O-iPlot0說明(Caption)5.0-5.0-(Caption)0.0-0.0--5.0--5.0-刻度圖例

(Scale

Legend)-10.0-1iTime10100圖形模板(Graph

WaveformGraph說明標簽(Label)標簽(Label)WaveformGraph曲線圖例lO.O-iPlot0說明(Caption)5.0-5.0-(Caption)0.0-0.0--5.0--5.0-刻度圖例

(Scale

Legend)-10.0-1iTime10100圖形模板(Graph

Palette)光標圖例

(CursorLegend)Time圖形模板(GraphPalette光標圖例(CursorLegend)Amplitude圖3-7Graph的圖形控件曲線圖例可用來設置曲線的各種屬性，包括線型（實線、虛色以及數(shù)據(jù)點的形狀等。Cui'Eor1圖3-7Graph的圖形控件曲線圖例可用來設置曲線的各種屬性，包括線型（實線、虛色以及數(shù)據(jù)點的形狀等。Cui'Eor10.000.00線、、點劃線等）、線粗細、顏圖形模板可用來對曲線進行操作，包括移動、對感興趣的區(qū)域放大和縮小等。光標圖例用來設置光標、移動光標，幫助你用光標直接從曲線上讀取感興趣的數(shù)據(jù)?？潭葓D例用來設置坐標刻度的數(shù)據(jù)格式、類型（普通坐標或對數(shù)坐標），坐標軸名稱以及刻度柵格的顏色等。Chart（波形圖表）的獨有控件Chart的數(shù)據(jù)并沒有事先存在一個數(shù)組中，它是實時顯示的，為了能夠看到先前的數(shù)據(jù)，Chart控件內(nèi)部含有一個顯示緩沖器，其中保留了一些歷史數(shù)據(jù)。這個緩沖器按照先進先出的原則管理，其最大容量是1024個數(shù)據(jù)點。?滾動條（Scrollbar）它直接對應于顯示緩沖器，通過它可以前后觀察緩沖器內(nèi)任何位置的數(shù)據(jù)。?數(shù)據(jù)顯示（DigitalDisplay）選中它，可以在圖形右上角出現(xiàn)一個數(shù)字顯示器，這樣可以在畫出曲線的同時顯示當前最新的一個數(shù)據(jù)值。?刷新模式（UpdateMode）Chart提供了三種畫面的刷新模式，分別是：StripChartMode（條狀圖）：它與紙帶式圖表記錄儀類似。曲線從左到右連續(xù)繪制，當新的數(shù)據(jù)點到達右部邊界時，先前的數(shù)據(jù)點逐次左移。ScopeChartMode（示波器模式）：它與示波器類似。曲線從左到右連續(xù)繪制，當新的數(shù)據(jù)點到達右部邊界時，清屏刷新，從左邊開始新的繪制。它的速度較快。SweepChartMode（掃描模式）：與示波器模式的不同在于當新的數(shù)據(jù)點到達右部邊界時，不清屏，而是在最左邊出現(xiàn)一條垂直掃描線，以它為分界線，將原有曲線逐點向右推，同時在左邊畫出新的數(shù)據(jù)點。如此循環(huán)下去。?堆疊式圖區(qū)（StackPlots）在相同的縱坐標下，由于各種測量信號的差異，將幾條曲線顯示在同一個圖區(qū)有困難時,可以組織出一種縱坐標相同，而有各自橫坐標的堆疊式圖區(qū)。三、實驗內(nèi)容1.Chart（波形圖表）和Graph（波形圖）的比較創(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。Ro]-InTRo]-InT圖3-8Chart和Graph的比較顯示的結果是一樣的，但實現(xiàn)方法不同。Chart產(chǎn)生在循環(huán)內(nèi)，每得到一個數(shù)據(jù)點，就立刻顯示。而Graph在循環(huán)外，40個數(shù)都產(chǎn)生之后，跳出循環(huán)，然后一次顯示出整個曲線。從運行過程可以看到這一點。還有For循環(huán)執(zhí)行40次，產(chǎn)生的40個數(shù)據(jù)存儲在一個數(shù)組中，這個數(shù)組創(chuàng)建于For循環(huán)的邊界上（使用自動索引功能）。在For循環(huán)結束之后，該數(shù)組就將被傳送到外面的Graph。仔細看流程圖，穿過循環(huán)邊界的連線在內(nèi)、外兩側粗細不同，內(nèi)側表示浮點數(shù)，外側表示數(shù)組。2?設計一個VI來測量溫度（利用隨機數(shù)模擬產(chǎn)生溫度值：20*rand+70）,每隔250ms測一次，共測定10秒。在數(shù)