虛擬儀器技術與應用-項目1 認識LabVIEW

2024/1/3121:20項目1認識LabVIEW第一篇LabVIEW基本使用項目1目錄1.1項目目標1.2任務1認識虛擬儀器 1.3任務2認識VI 1.4任務3創(chuàng)建VI 1.5任務4學習VI的運行與調(diào)試1.6思考題

項目目標知識目標能力目標素養(yǎng)目標1.了解虛擬儀器的基本概念、G語言的特點和編程方法。2.了解LabVIEW的編程思想。3.掌握LabVIEW各個選板的功能及使用。4.掌握簡單VI的設計、運行調(diào)試方法。能夠描述VI的組成及各部分功能。會使用工具選板的各個功能。會使用控件選板進行前面板設計。會使用函數(shù)選板進行程序框圖設計。會進行VI調(diào)試運行，以及錯誤處理等。具有良好的編程習慣，程序框圖設計整齊美觀，前面板設計美觀、操作方便。具有良好的工程意識，程序命名規(guī)范。具有良好自我學習能力，具有勇于創(chuàng)新、敬業(yè)樂業(yè)的工作作風。1.1任務1認識虛擬儀器1.1.1什么是虛擬儀器虛擬儀器(VirtualInstrument，VI)概念最早是由美國國家儀器公司（NationalInstrument,NI），1986年NI公司提出了“軟件就是儀器”的口號.VI雛形可以追溯到1981年由美國西北儀器系統(tǒng)公司推出的AppleII為基礎的數(shù)字存儲示波器。這種儀器和個人計算機的概念相適應，當時被稱為個人儀器（PersonalInstrument）

1986年，NI公司推出了圖形化的虛擬儀器編程環(huán)境LabVIEW，標志著虛擬儀器軟件設計平臺基本成型，虛擬儀器從概念構思變?yōu)楣こ處熆蓪崿F(xiàn)的具體對象。虛擬儀器的定義：虛擬儀器是指通過應用程序?qū)⑼ㄓ糜嬎銠C與功能化硬件結合起來，用戶可通過友好的圖形界面來操作這臺計算機，就像在操作自己定義、自己設計的一臺單個儀器一樣，從而完成對被測試量的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲等。與傳統(tǒng)儀器一樣，如果忽略它的跨網(wǎng)絡的位置透明性，它同樣劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理、顯示結果三大功能模塊。傳統(tǒng)儀器：特定功能和儀器外觀虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器比較1.1任務1認識虛擬儀器傳統(tǒng)儀器廠商定義功能虛擬儀器用戶定義功能VI與傳統(tǒng)儀器的比較1.1任務1認識虛擬儀器1.1任務1認識虛擬儀器基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡PCI總線數(shù)據(jù)采集卡1.1任務1認識虛擬儀器嵌入式TCP/IP模塊1.1任務1認識虛擬儀器NI的DAQ及VXI產(chǎn)品示例1.1任務1認識虛擬儀器2024/1/3121:20PXI產(chǎn)品1.1任務1認識虛擬儀器LabVIEW：LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench（實驗室虛擬儀器工程平臺）美國國家儀器公司（NationalInstruments，NI）創(chuàng)立的一種功能強大而又靈活的儀器和分析軟件應用開發(fā)工具。它是一種編程語言，與其他常見的編程語言相比，最大的特點就是圖形化的編程環(huán)境。1.1.2什么是LabVIEW1.1任務1認識虛擬儀器常見的編程語言如C語言等，都是文本式的編程語言。文本語言是抽象的，但是效率高，能用簡短的語言表達豐富的含義。而對于使用者而言，無疑需要花費較長的時間和較多的精力去熟悉精通這些語言。對于大多數(shù)工程師來說，希望主要精力放在實現(xiàn)的功能上，而非編程語言的掌握上。NI的“LabVIEW”

是一款圖形化的編程軟件，符合這樣的需求。LabVIEW被稱作G語言（GraphicalProgrammingLanguage），在設計程序前界面和程序代碼的編寫和功能實現(xiàn)上都使用了圖形化的方式。1.1.2什么是LabVIEW1.1任務1認識虛擬儀器VI有兩個含義，其一是虛擬儀器“VirtualInstrument”的縮寫，虛擬儀器是一門技術，是基于計算機技術，包含硬件和軟件兩大組成部分；另一個含義是LabVIEW程序。以往的文本式編程語言所編寫的代碼會被稱為“源代碼”；使用LabVIEW編寫的代碼稱為“VI”，LabVIEW程序的擴展名為“.vi”。簡單的講，“一個VI就是一個LabVIEW程序”。1.2.1什么是VI1.2任務2認識VI打開LabVIEW有兩種方式：通過雙擊桌面快捷方式；在開始菜單中NationalInstruments下找到“LabVIEW”運行。1.2.2VI的組成1.2任務2認識VILabVIEW2019的啟動界面1.2任務2認識VI項目瀏覽器1.2任務2認識VIVI組成1.2任務2認識VI1.2.2VI的組成一個VI都包括以下3個部分：前面板、程序框圖和圖標/連線板程序框圖:定義VI邏輯功能的圖形化源代碼前面板:圖形化用戶界面1.2任務2認識VI2024/1/3121:20在LabVIEW中新建一個VI，有以下幾種方法。

1）在前面板的“文件”菜單中選擇“新建VI”。

2）在如圖1-7所示的啟動方式選擇對話框中的新建文件窗口直接點擊VI建立一個新的VI。

3）在啟動方式選擇對話框中單擊“項目”，創(chuàng)建一個項目后，在“我的電腦”上單擊鼠標右鍵，從彈出的快捷菜單中選擇“新建→VI”，即可創(chuàng)建新的VI。1.2.2VI的組成1.2任務2認識VI2024/1/3121:20新建VI1.2任務2認識VI2024/1/3121:20項目瀏覽器1.2任務2認識VI4）從啟動方式選擇對話框中選擇“基于模板的VI”項，在模板選擇對話框中選擇“基于模板的VI”，模板針對不同的應用需求設計了不同的程序框架，用戶可以根據(jù)需要選擇不同的模板并在模板中添加程序，這樣可以大大提高編寫程序的效率。1.2任務2認識VI模板選擇對話框1.2任務2認識VI1.工具欄前面板工具欄程序框圖工具欄2.工具選板1.2.2VI的組成1.2任務2認識VI1.控件選板1.2.3VI的前面板1.2任務2認識VI2.前面板編輯

LabVIEW中的前面板是圖形化的人機界面，用戶利用前面板提供的控件選板可以設置基本的輸入數(shù)據(jù)和顯示輸出數(shù)據(jù)。同樣，也可以在基本控件的基礎上創(chuàng)建自定義的控件模擬真實儀器或生產(chǎn)過程。1.放置對象2.調(diào)整對象3.修改顏色4.修改文本5.修改上下限6.快捷菜單和屬性設置快捷鍵：CTRL+Z、A、C、V、X；E；+、-；H；Z；B1.2.3VI的前面板1.2任務2認識VI2.前面板編輯

放置對象調(diào)整對象1.2.3VI的前面板1.2任務2認識VI2.前面板編輯屬性編輯

修改顏色

修改文本1.2.3VI的前面板1.2任務2認識VI2.前面板編輯控件的快捷菜單和屬性修改1.2.3VI的前面板1.2任務2認識VI2024/1/3121:20ConvertCtoF.VI的前面板和程序框圖1.2.4VI的程序框圖1.2任務2認識VI1.函數(shù)選板1.2.4VI的程序框圖1.2任務2認識VI2.程序框圖的編輯1.2.4VI的程序框圖1.2任務2認識VI2024/1/3121:201.2.5VI的圖標和連線板1.2任務2認識VI2024/1/3121:20創(chuàng)建一個VI，實現(xiàn)攝氏溫度和華氏溫度的轉(zhuǎn)換。進行前面板設計進行程序框圖設計進行圖標/連線板編輯1.3.1創(chuàng)建一個CTOFVI1.2任務2認識VI2024/1/3121:20方法有兩種1.3.2子VI的創(chuàng)建和調(diào)用1.2任務2認識VILabVIEW作為一種通用的編程語言，與其他文本編程語言一樣，它的數(shù)據(jù)操作是最基本的操作。LabVIEW是用“數(shù)據(jù)流”的運行方式來控制VI程序，數(shù)據(jù)流是LabVIEW的生命，運行程序就是將所有輸入端口上的數(shù)據(jù)通過一系列節(jié)點送到目的端口。“ConvertCtoF.vi”為例，點擊程序框圖中高亮按鍵，然后點擊運行按鍵，在程序框圖中可以看到“小氣泡”向后移動，這就是數(shù)據(jù)一步步地向后傳遞。1.4.1數(shù)據(jù)流1.4任務4運行調(diào)試VI在LabVIEW的程序框圖中，任意一個函數(shù)、子VI等都可稱為一個節(jié)點，每個節(jié)點都有自己的輸入端和輸出端。所謂的數(shù)據(jù)流思想的重點在于，對于一個節(jié)點，只有當它所有的輸入端口的數(shù)據(jù)都準備好以后，才會進入它內(nèi)部執(zhí)行其功能，然后將結果送至輸出端口。如果有某個輸入端口的數(shù)據(jù)因為一些算法，數(shù)據(jù)準備上有延時，那么該節(jié)點就會處于等待狀態(tài)，直到數(shù)據(jù)送來以后，才進入其內(nèi)部執(zhí)行相關的算法。1.4.1數(shù)據(jù)流1.4任務4運行調(diào)試VI創(chuàng)建一個VI找出語法錯誤高亮執(zhí)行程序設置斷點設置探針1.4.2運行調(diào)試VI1.4任務4運行調(diào)試VI1.4.2運行調(diào)試VI1.4任務4運行調(diào)試VI2024/1/3121:20程序中的探針1.4.2運行調(diào)試VI1.4任務4運行調(diào)試VI2024/1/3121:20思考題1、參考例題1創(chuàng)建一個VI，實現(xiàn)將華氏溫度轉(zhuǎn)換為攝氏溫度的功能，并在