LabVIEW虛擬儀器技術(shù)基礎(chǔ)教程 課件 第2章 LabVIEW編程環(huán)境與入門操作

第2章LabVIEW編程環(huán)境與入門操作CONTENTSprintthepresentationandmakeitintoafilmtobeusedinawiderfieldPART01PART02PART03PART04PART05

LabVIEW編程環(huán)境入門VI的編寫建立并調(diào)用子VI程序運(yùn)行和調(diào)試軟件使用技巧printthepresentationandmakeitintoafilmtobeusedinawiderfield01LabVIEW編程環(huán)境2.1LabVIEW編程環(huán)境LabVIEW是一種圖形化的編程語言和開發(fā)環(huán)境，它已廣泛被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界以及高等學(xué)校的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室所接受，被公認(rèn)為是一種標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW不僅提供遵從GPIB、VXI、RS-232C和RS-485通信標(biāo)準(zhǔn)的硬件及數(shù)據(jù)采集板卡的全部功能，還內(nèi)置有支持TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)庫，而且其提供的圖形化編程界面使虛擬儀器的編程過程變得生動有趣、簡單易行。利用LabVIEW，用戶可以十分方便地構(gòu)建自己所需要的虛擬儀器。2.1LabVIEW編程環(huán)境

與傳統(tǒng)的文本式編程語言不同，LabVIEW是一種圖形化的程序設(shè)計(jì)語言，也稱G語言(GraphicalProgramming)。LabVIEW用流程圖代替了傳統(tǒng)文本式的程序代碼。LabVIEW中的圖標(biāo)與工程技術(shù)人員完成相關(guān)工程設(shè)計(jì)過程中習(xí)慣使用的大部分圖標(biāo)基本一致，這使得虛擬儀器的編程過程與實(shí)施工程的思維過程也十分相似。2.1.1LabVIEW啟動界面雙擊LabVIEW的圖標(biāo)，來到如圖2.1所示的初始界面。單擊“創(chuàng)建項(xiàng)目”圖標(biāo)，進(jìn)入如圖2.2所示的“創(chuàng)建項(xiàng)目”界面。圖2.1LabVIEW初始界面圖2.2LabVIEW“創(chuàng)建項(xiàng)目”界面2.1.2前面板和程序框圖

利用LabVIEW開發(fā)的一個程序被稱為一個VI(VirtualInstrument)，利用LabVIEW所開發(fā)程序的后綴名均為．Vi。所有的LabVIEW程序即所有的VI，都包含“前面板”(FrontPanel)、“程序框圖”（BlockDiagram，也稱后面板）以及“圖標(biāo)/連接器”(IconandConnectorPanel)三個部分。其中，前面板如圖2.3所示，是一種圖形化的用戶界面。前面板上的控件分為兩種類型，一種是輸入控件(Control)，用于輸入?yún)?shù)；另一種是顯示控件(Indicator)，用來輸出結(jié)果。輸入控件和顯示控件各自都有很多種具體的表現(xiàn)形式，例如有各種各樣的旋鈕、多種的開關(guān)、不同的圖表和指示燈等，使用者可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。不同的顯示控件或輸入控件均是以形狀、樣式不同的圖標(biāo)來體現(xiàn)的。2.1.2前面板和程序框圖圖2.3虛擬儀器的前面板程序框圖是定義VI功能的圖形化代碼，如圖2.4所示。不同于傳統(tǒng)的文本式編程語言，程序框圖中的各個部分是通過連線連接起來。圖2.4虛擬儀器的程序框圖2.1.2前面板和程序框圖

圖標(biāo)/連接器位于前面板和程序框圖面板的右上角，在建立子程序時會用到它們。其中，圖標(biāo)相當(dāng)于子程序的函數(shù)名稱；連接器則對應(yīng)于子程序的輸入輸出參數(shù)。前面板和程序框圖面板上都有工具條，前面板上的工具條及其部分工具的功能介紹如圖2.5所示。圖2.5前面板上的工具條2.1.3操作選板

利用LabVIEW進(jìn)行編程，要經(jīng)常用到3個操作選板，它們分別是工具選板、控件選板和函數(shù)選板。

工具選板如圖2.6所示，它提供各種用于創(chuàng)建、修改和調(diào)試程序即VI的工具。例如，常用的有選擇工具、用于編輯文本的工具、用于連線的工具，以及調(diào)試程序時要用到的加載斷點(diǎn)和探針工具等。圖2.6工具選板2.1.3操作選板控件選板如圖2.7所示，用于向前面板添加各種輸入控件和顯示控件。圖2.7控件選板2.1.3操作選板函數(shù)選板如圖2.8所示，它為VI編程提供各種函數(shù)。當(dāng)然，不同的函數(shù)均是以不同的圖標(biāo)表征的。只有在程序框圖窗口上，顯示的才是函數(shù)選板。圖2.8函數(shù)選板2.1.4范例查找器LabVIEW在其幫助中提供有很多范例，是使用者很好的自學(xué)資源。打開“幫助”→“查找范例”，可以進(jìn)入范例查找器（圖2.9），在范例查找器對話框里可以按照需要進(jìn)行相應(yīng)范例的查找。圖2.9范例查找器printthepresentationandmakeitintoafilmtobeusedinawiderfield02入門VI的編寫20FK入門VI的編寫具備了有關(guān)LabVIEW的上述基礎(chǔ)知識后，就可以開始編寫簡單的Ⅵ了。下面以“求平均數(shù)”為例，介紹簡單VI編寫方法和步驟。[例2.1]具體要求如下：1、輸入兩個參數(shù)A和B；2、求其平均數(shù)（簡單起見，僅以求兩個數(shù)的平均數(shù)為例），并將求得的結(jié)果顯示在輸出控件中。20FK2.2.1新建一個VI

創(chuàng)建一個空白VI首先在裝有LabVIEW編程語言的計(jì)算機(jī)（臺式機(jī)、工控機(jī)、筆記本電腦、平板電腦）屏幕上，雙擊LabVIEW的圖標(biāo)，進(jìn)入初始界面。創(chuàng)建新的VI有兩個方法。一個方法是選擇“文件”

“新建VI”，隨后會彈出兩層界面，一個是前面板，另一個是程序框圖面板，這樣就創(chuàng)建了一個空白VI；另外一個方法是，在初始界面中，單擊“創(chuàng)建項(xiàng)目”，打開“創(chuàng)建項(xiàng)目”界面，選擇“VI”模板，單擊完成，隨后也會彈出兩層界面，如此，也可以創(chuàng)建一個空白VI。20FK2.2.2前面板設(shè)計(jì)

接著進(jìn)行前面板的設(shè)計(jì)，為此，將鼠標(biāo)放到前面板上，選擇“控件”選板→“新式”→“數(shù)值”→“數(shù)值輸入控件”，選中“數(shù)值輸入控件”，將其拖曳到前面板上，再將鼠標(biāo)放到該控件圖標(biāo)的標(biāo)簽處，選中標(biāo)簽，將其改寫為“A”。

重復(fù)上步，創(chuàng)建第二個“數(shù)值輸入控件”，并將其標(biāo)簽改寫為“B”。

選擇“控件”選板→“新式”→“數(shù)值”→“數(shù)值顯示控件”，選中“數(shù)值顯示控件”，將其拖曳到前面板上，再將鼠標(biāo)放到該控件圖標(biāo)的標(biāo)簽處，選中標(biāo)簽，將其改寫為“Result”。如圖2.11所示。20FK2.2.3程序框圖編輯重復(fù)上步的操作方法，如圖2.10所示，連接好其他所有的連線。圖2.10求平均數(shù)VI的程序框圖20FK2.2.4程序運(yùn)行與保存連接好所有連線后，VI即程序就已編寫好，就可以運(yùn)行這個VI了。返回到前面板，單擊工具條中的運(yùn)行按鈕即可。如圖2.11所示，在前面板，可以改變控件A和B中的數(shù)值，再運(yùn)行該VI，觀察并驗(yàn)證Result輸出的運(yùn)算結(jié)果是否正確。圖2.11求平均數(shù)VI的前面板保存該VI，并將其命名為“求平均數(shù)”。在這個VI中，A和B是輸入控件，用于輸入?yún)?shù)；Result是顯示控件，用于輸出結(jié)果；除數(shù)2是數(shù)值常量。printthepresentationandmakeitintoafilmtobeusedinawiderfield03

建立并調(diào)用子VI2.3.1創(chuàng)建子VI在LabVIEW中，建立子VI有兩個步驟：修改圖標(biāo)和建立連接器。下面以“求平均數(shù)”為例(即將“求平均數(shù)”作為某個VI中的一個子VI)，介紹如何建立子VI。修改默認(rèn)的VI圖標(biāo)雙擊前面板或程序框圖面板右上角的默認(rèn)圖標(biāo)，在彈出的界面中，先利用選擇工具選中默認(rèn)的圖標(biāo)，按下Delete鍵將其刪掉，然后在“圖標(biāo)文本”中輸入“平均數(shù)”，即對求平均數(shù)這個VI賦予專有的名稱。如圖2.12所示，單擊“確定”按鈕，退出該界面。圖2.12修改圖標(biāo)2.3.1創(chuàng)建子VI

右擊前面板右上角的連接器，從快捷菜單選擇合適的模式。此處，可根據(jù)VI的輸入輸出參數(shù)個數(shù)來選擇合適的邏輯連接模式，例如，對“求平均數(shù)”這個子VI，就應(yīng)選擇有3個端口的邏輯連接模式，如圖2.13(a)所示；然后，選中連接器的各個端子，讓其與前面板上的控件依次建立連接。具體方法是：單擊連接器的某個端子，此時鼠標(biāo)變成連線軸狀態(tài)，再將鼠標(biāo)在前面板的某個控件上單擊一下，就完成了兩者的連接，如圖2.13(b)所示。按照上述方法將前面板上的其他控件與連接器的端子關(guān)聯(lián)起來，最后完成情況如圖2.13(c)所示。

完成上述步驟，一個子VI就建立好了。隨后在新構(gòu)建的VI中，就可以調(diào)用這個之前編寫好的“求平均數(shù)”的子VI了。2.3.1創(chuàng)建子VIa選擇合適的邏輯連接模式b將端口與前面板的控件進(jìn)行關(guān)聯(lián)c連接器的所有端子都進(jìn)行關(guān)聯(lián)后的情況2.3.2子VI的調(diào)用那么，如何在一個新的VI中調(diào)用子VI呢？方法很簡單，在新建VI的程序框圖面板中，打開“函數(shù)”選板→“選擇VI…”，這時，LabVIEW會彈出對話框，找到保存在計(jì)算機(jī)中的“求平均數(shù)”VI，單擊“確定”按鈕后，就可實(shí)現(xiàn)在新建VI中調(diào)用“求平均數(shù)”這個子VI了。如圖2.14所示，將鼠標(biāo)移至“求平均數(shù)”子VI的輸入端子A處，當(dāng)鼠標(biāo)自動變成連線軸的形狀時，右擊，在彈出的快捷菜單中選擇“創(chuàng)建”→“輸入控件”，如此，LabVIEW就會自動生成一個名稱為A的數(shù)值輸入控件，并且已經(jīng)將連線接好了。注意，這是一個非常實(shí)用的方法，其一個好處是快捷，而另一個好處是當(dāng)你對所連接的端子到底能接受哪種類型的數(shù)據(jù)沒有把握時，可通過這種方式先生成輸入控件或顯示控件，然后，再由所生成的輸入控件或顯示控件來確定端子的數(shù)據(jù)類型。圖2.14為子VI生成輸入控件和顯示控件2.3.2子VI的調(diào)用

按照相同的操作生成輸入控件B和顯示控件Result。調(diào)用子VI后的情況如圖2.15所示。另外，當(dāng)VI規(guī)模逐漸變大后，有時為了讓VI的圖形化程序代碼在程序框圖面板上顯示得更加緊湊，可選擇將某控件的圖標(biāo)顯示為外形尺寸更小的簡化形式的圖標(biāo)。圖2.15調(diào)用子VIprintthepresentationandmakeitintoafilmtobeusedinawiderfield04程序運(yùn)行和調(diào)試2.4程序運(yùn)行和調(diào)試下面介紹如何將建立好的VI生成應(yīng)用程序。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：雙擊LabVIEW的圖標(biāo)，在如圖2.1所示的界面中單擊“創(chuàng)建項(xiàng)目”，進(jìn)入如圖2.2所示的界面，選擇“項(xiàng)目”，單擊“完成”按鈕。進(jìn)入到如圖2.16所示的界面，選中“我的電腦”，右擊，在彈出的快捷菜單中選擇“添加”→“文件”。2.4程序運(yùn)行和調(diào)試圖2.16新建項(xiàng)目2.4程序運(yùn)行和調(diào)試3.在圖2.17所示的界面中，選擇剛才建好的VI，例如“求平均數(shù)”VI，這樣，就將建好的“求平均數(shù)”VI添加到新建的項(xiàng)目中了，如圖2.18所示。圖2.17文件選擇對話框2.4程序運(yùn)行和調(diào)試4.在圖2.18中，選中“程序生成規(guī)范”，右擊，在彈出的快捷菜單中選擇“新建”→“應(yīng)用程序”。圖2.18新建應(yīng)用程序2.4程序運(yùn)行和調(diào)試5.在如圖2.19所示的界面中，在目標(biāo)文件名下設(shè)置生成的應(yīng)用程序名稱圖2.19應(yīng)用程序信息2.4程序運(yùn)行和調(diào)試6.選中圖2.20所示界面中左側(cè)的“源文件”，選中“例2.2求平均數(shù)”，將其添加進(jìn)啟動VI中。圖2.20應(yīng)用程序源文件2.4程序運(yùn)行和調(diào)試7.單擊“生成”按鈕，就會在項(xiàng)目保存的目錄中生成相應(yīng)的應(yīng)用程序。8.雙擊應(yīng)用程序，彈出的運(yùn)行界面如圖2.21所示。圖2.21生成的應(yīng)用程序界面2.4程序運(yùn)行和調(diào)試

當(dāng)所編寫的程序規(guī)模越來越大時，如何找到出錯的原因，有時是非常令人苦惱的。下面，將以上述建好的“求平均數(shù)”VI為例，簡單介紹在LabVIEW中如何進(jìn)行程序即VI的調(diào)試。

如圖2.22所示，將“2”與“除法”函數(shù)端子之間的連線刪掉，隨后便可以看到，程序框圖面板上方工具條中的運(yùn)行按鈕會變成斷裂的形狀。當(dāng)自認(rèn)為已編好程序后，如果發(fā)現(xiàn)運(yùn)行按鈕處在斷裂的狀態(tài)，就說明程序中仍存在語法錯誤。這時，可以雙擊“運(yùn)行”按鈕（此時呈斷裂狀態(tài)），隨即會彈出錯誤列表界面，如圖2.23所示?？梢钥闯?，程序中有一處錯誤，選中此錯誤，下面會提供有關(guān)該錯誤的詳細(xì)說明，可有助于對程序進(jìn)行修改。例如現(xiàn)存的錯誤就是除法函數(shù)的一個輸入端子未連上。另外，雙擊此處錯誤，LabVIEW會自動地對此錯誤進(jìn)行定位，這個功能在調(diào)試規(guī)模大的程序時尤其有用。2.4程序運(yùn)行和調(diào)試圖2.22有錯誤的Ⅵ圖2.23錯誤列表界面2.4程序運(yùn)行和調(diào)試

上面提到的錯誤，屬于程序語法錯誤。還有一類錯誤，是程序已經(jīng)通過了編譯，可以運(yùn)行，但運(yùn)行的結(jié)果并不是所期望的，也就是說，所編寫VI的算法存在問題。對這類編程錯誤又該如何查找呢？就此，程序調(diào)試工具可提供幫助，即可以利用在2.3節(jié)中介紹的程序調(diào)試工具進(jìn)行錯誤查找。

程序調(diào)試工具之一，是位于程序框圖面板工具條中的“高亮顯示”按鈕，其外表像個燈泡；“高亮顯示”按鈕的默認(rèn)狀態(tài)為燈滅。單擊“高亮顯示”按鈕，燈泡會變成點(diǎn)亮狀態(tài)，此條件下，再單擊運(yùn)行按鈕，程序的運(yùn)行會變慢，并且會顯示出程序運(yùn)行時實(shí)際發(fā)生的數(shù)據(jù)流過程，如此，可以幫助查找存在的問題，如圖2.24所示。2.4程序運(yùn)行和調(diào)試圖2.24“高亮顯示”執(zhí)行過程“高亮顯示”通?？梢耘c探針工具配合使用。如圖2.25所示，將鼠標(biāo)放置在需要觀察的連線上，右擊，在彈出的快捷菜單中選擇探針，生成的探針如圖2.26所示。如此，可以觀察加法函數(shù)的輸出結(jié)果，也就實(shí)現(xiàn)了對程序中某段算法結(jié)果的監(jiān)測，可幫助找到出錯的地方。圖2.25在程序框圖中創(chuàng)建探針2.4程序運(yùn)行和調(diào)試圖2.26在程序框圖中生成的探針2.4程序運(yùn)行和調(diào)試

另外，可以將“斷點(diǎn)”和“探針”工具配合使用（此時，可將“高亮顯示”關(guān)掉，使燈泡處在熄滅的狀態(tài)）。如圖2.27所示，在所關(guān)注的連線處右擊，在彈出的快捷菜單中選擇“斷點(diǎn)”→“設(shè)置斷點(diǎn)”，生成的斷點(diǎn)如圖2.28所示；然后再創(chuàng)建“探針”，如圖2.29所示。隨后，單擊程序框圖面板上的運(yùn)行按鈕，程序會在斷點(diǎn)處暫停，探針中會顯示當(dāng)前連線中變量的數(shù)值，如圖2.30所示，然后，可以利用程序框圖面板工具條中的“單步執(zhí)行”工具使程序繼續(xù)運(yùn)行。2.4程序運(yùn)行和調(diào)試圖2.27在程序框圖中創(chuàng)建斷點(diǎn)圖2.28