第五章-虛擬儀器導(dǎo)論—虛擬儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1、第五章第五章 虛虛擬儀擬儀器器設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)基基礎(chǔ)礎(chǔ)信息與控制學(xué)院自動(dòng)化系 薄迎春虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)局部變量與全局變量局部變量與全局變量字符串、數(shù)組和簇字符串、數(shù)組和簇文件操作文件操作圖形顯示圖形顯示虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu) LABVIEW提供了大量的程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，這些程序設(shè)提供了大量的程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，這些程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)以圖形化的形式體現(xiàn)。計(jì)結(jié)構(gòu)以圖形化的形式體現(xiàn)。圖圖5-1 LABVIEW的程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)函數(shù)面函數(shù)面板中選板中選擇擇 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)1、循環(huán)結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)(1) for循環(huán)循環(huán)循環(huán)次數(shù)端口循環(huán)次數(shù)端口重復(fù)端口重復(fù)端口圖圖5-2

2、 for循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)圖圖5-3 添加了移位寄存器的添加了移位寄存器的for循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)移位寄存器功能：將移位寄存器功能：將i循環(huán)過(guò)程中循環(huán)過(guò)程中存儲(chǔ)于緩沖區(qū)。存儲(chǔ)于緩沖區(qū)。虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)for循環(huán)設(shè)計(jì)實(shí)例循環(huán)設(shè)計(jì)實(shí)例求 ，N為輸入的正整數(shù)。圖圖5-4 for循環(huán)結(jié)構(gòu)舉例循環(huán)結(jié)構(gòu)舉例1Nii添加數(shù)值輸入框及數(shù)值輸出框；在程序框圖面板添加for循環(huán)模塊；在for循環(huán)模塊中添加移位寄存器；子程序框圖子程序框圖隧道隧道隧道隧道虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)按照?qǐng)D5-4添加其余函數(shù)模塊并連線。圖圖5-5 程序運(yùn)行結(jié)果程序運(yùn)行結(jié)果虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)(2) whil

3、e循環(huán)循環(huán)圖圖5-6 while循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)重復(fù)重復(fù)端口端口條件條件端口端口Stop if trueContinue if true虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)while循環(huán)設(shè)計(jì)實(shí)例循環(huán)設(shè)計(jì)實(shí)例求 ，n為輸入的正整數(shù)。圖圖5-5 while循環(huán)結(jié)構(gòu)舉例循環(huán)結(jié)構(gòu)舉例!n添加數(shù)值輸入框及數(shù)值輸出框；在程序框圖面板添加while循環(huán)模塊；在while循環(huán)模塊中添加移位寄存器；按照?qǐng)D5-5添加其余函數(shù)模塊并連線。條件條件存儲(chǔ)乘積存儲(chǔ)乘積虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)2、條件結(jié)構(gòu)、條件結(jié)構(gòu)條件結(jié)構(gòu)相當(dāng)于c語(yǔ)言的switch，case語(yǔ)句；每個(gè)分支都必須有自己的輸出通道。(a) 布爾分支布爾分支

4、圖圖5-6 條件結(jié)構(gòu)模塊條件結(jié)構(gòu)模塊(b) 整型分支整型分支(c) 字符型分支字符型分支虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)條件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例條件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例1：求一個(gè)數(shù)的平方根，當(dāng)該數(shù)：求一個(gè)數(shù)的平方根，當(dāng)該數(shù)0時(shí)，輸時(shí)，輸出開(kāi)方結(jié)果，當(dāng)該數(shù)小于出開(kāi)方結(jié)果，當(dāng)該數(shù)小于0時(shí)，輸出錯(cuò)誤代碼時(shí)，輸出錯(cuò)誤代碼-999。(a) 條件為真時(shí)條件為真時(shí)(b) 條件為假時(shí)條件為假時(shí)圖圖5-7 條件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例條件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例1程序框圖面板程序框圖面板數(shù)據(jù)類(lèi)型數(shù)據(jù)類(lèi)型必須一致必須一致虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)條件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例條件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例2：當(dāng)溫度高于上限時(shí)報(bào)警：當(dāng)溫度高于上限時(shí)報(bào)警圖圖5-8 條件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5、實(shí)例條件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例2前面板前面板圖圖5-9 條件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例條件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例2程序框圖面板程序框圖面板(a) 條件為假時(shí)條件為假時(shí)(b) 條件為真時(shí)條件為真時(shí)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)條件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例條件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例2運(yùn)行結(jié)果運(yùn)行結(jié)果圖圖5-10 條件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例條件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例2運(yùn)行結(jié)果運(yùn)行結(jié)果虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)3、順序結(jié)構(gòu)、順序結(jié)構(gòu)(a) 平鋪式平鋪式圖圖5-11 順序結(jié)構(gòu)類(lèi)型順序結(jié)構(gòu)類(lèi)型(b) 層疊式層疊式強(qiáng)制程序按照一定的順序執(zhí)行。虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)3、順序結(jié)構(gòu)、順序結(jié)構(gòu)(a) 平鋪式平鋪式圖圖5-11 順序結(jié)構(gòu)類(lèi)型順序結(jié)構(gòu)類(lèi)型(b) 層疊式層疊式強(qiáng)

6、制程序按照一定的順序執(zhí)行。虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例：計(jì)算生成等于某個(gè)給定的隨機(jī)數(shù)所用順序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例：計(jì)算生成等于某個(gè)給定的隨機(jī)數(shù)所用的時(shí)間。的時(shí)間。圖圖5-12 順序結(jié)構(gòu)實(shí)例順序結(jié)構(gòu)實(shí)例程序框圖面板設(shè)計(jì)程序框圖面板設(shè)計(jì)(a) 第第0幀幀(b) 第第1幀幀(c) 第第2幀幀虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例：計(jì)算生成等于某個(gè)給定的隨機(jī)數(shù)所用順序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例：計(jì)算生成等于某個(gè)給定的隨機(jī)數(shù)所用的時(shí)間。的時(shí)間。圖圖5-12 順序結(jié)構(gòu)實(shí)例程序執(zhí)行結(jié)果順序結(jié)構(gòu)實(shí)例程序執(zhí)行結(jié)果虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)4、事件結(jié)構(gòu)、事件結(jié)構(gòu)事件：也稱(chēng)消息，是對(duì)某種行為發(fā)生的響應(yīng)

7、。事件來(lái)源圖圖5-13 事件來(lái)源事件來(lái)源虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)圖圖5-14 事件結(jié)構(gòu)事件結(jié)構(gòu)事件數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)事件超時(shí)事件選擇器虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)圖圖5-17 添加事件處理分支添加事件處理分支圖圖5-16 可通過(guò)事件選擇器的下拉可通過(guò)事件選擇器的下拉菜單選擇對(duì)那個(gè)事件進(jìn)行編程菜單選擇對(duì)那個(gè)事件進(jìn)行編程虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)事件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例：處理鼠標(biāo)按下事件。事件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例：處理鼠標(biāo)按下事件。圖圖5-18 鼠標(biāo)按下處理程序鼠標(biāo)按下處理程序所用控件：所用控件：對(duì)話框與用戶界面對(duì)話框與用戶界面雙雙按鈕對(duì)話框；按鈕對(duì)話框；字符串常量。字符串常量。虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程

8、序結(jié)構(gòu)圖圖5-19 鼠標(biāo)按下處理程序運(yùn)行結(jié)果鼠標(biāo)按下處理程序運(yùn)行結(jié)果虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)5、公式節(jié)點(diǎn)、公式節(jié)點(diǎn)處理公式，尤其是含有復(fù)雜函數(shù)的方程。(1)在結(jié)構(gòu)中選擇公式節(jié)點(diǎn)在結(jié)構(gòu)中選擇公式節(jié)點(diǎn)添加到程序框圖面板添加到程序框圖面板(2)為公式節(jié)點(diǎn)添加輸入和為公式節(jié)點(diǎn)添加輸入和輸出端口輸出端口(3)在公式節(jié)點(diǎn)中安在公式節(jié)點(diǎn)中安c語(yǔ)言格式添加公式語(yǔ)言格式添加公式圖圖5-20 公式節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建步驟公式節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建步驟虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)公式節(jié)點(diǎn)實(shí)例公式節(jié)點(diǎn)實(shí)例求y=sinx+cos5x的結(jié)果圖圖5-21 在公式節(jié)點(diǎn)中安在公式節(jié)點(diǎn)中安c語(yǔ)言格式添加公式語(yǔ)言格式添加公式圖圖5-22 程序運(yùn)

9、行結(jié)果程序運(yùn)行結(jié)果字符串、數(shù)組和簇字符串、數(shù)組和簇1、字符串、字符串 字符串是ASCII字符序列，LABVIEW中字符串主要功能如下：創(chuàng)建簡(jiǎn)單的文本信息；將數(shù)值數(shù)據(jù)以字符的形式傳送到儀器；將數(shù)值數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到磁盤(pán)；用對(duì)話框指示或提示用戶。圖圖5-23 字符串的字符串的4種顯示方式種顯示方式字符串、數(shù)組和簇字符串、數(shù)組和簇圖圖5-24 字符串函數(shù)字符串函數(shù)字符串函數(shù)功能：字符串函數(shù)功能：查找、提取、替換字符串中的字符或子字符串；轉(zhuǎn)換字符串文本大、小寫(xiě)；在字符串中查找和提取匹配模式；從字符串中提取一行；將字符串中的文本移位或反序；連接兩個(gè)或多個(gè)字符串；在字符串中查找和提取匹配模式；刪除字符串中的字符；

10、字符串、數(shù)組和簇字符串、數(shù)組和簇圖圖5-25 運(yùn)行結(jié)果運(yùn)行結(jié)果 字符串實(shí)例：字符串實(shí)例： 在前面板中輸入如圖5-24所示字符串和數(shù)值，將字符串和數(shù)值組合為一個(gè)字符串。圖圖5-26 程序框圖面板程序框圖面板 字符串、數(shù)組和簇字符串、數(shù)組和簇2、數(shù)組：相同數(shù)據(jù)類(lèi)型的集合。、數(shù)組：相同數(shù)據(jù)類(lèi)型的集合。圖圖5-27 添加數(shù)組添加數(shù)組 (1)創(chuàng)建數(shù)組：在前面板添加數(shù)組框架控件；將一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象或元素拖拽到數(shù)組框架控件；單擊框架下拉箭頭添加更多元素；定義數(shù)組維度。字符串、數(shù)組和簇字符串、數(shù)組和簇圖圖5-28 數(shù)組函數(shù)選板數(shù)組函數(shù)選板 (2)數(shù)組函數(shù)：從數(shù)組中提取單個(gè)元素；在數(shù)組中插入、刪除或替換數(shù)組元素；分

11、解數(shù)組。字符串、數(shù)組和簇字符串、數(shù)組和簇圖圖5-29 數(shù)組函數(shù)選板數(shù)組函數(shù)選板 (3)數(shù)組應(yīng)用實(shí)例1：求一個(gè)一維數(shù)組和一個(gè)二維數(shù)組長(zhǎng)度。圖圖5-30 程序框圖面板程序框圖面板 字符串、數(shù)組和簇字符串、數(shù)組和簇圖圖5-31 數(shù)組函數(shù)選板數(shù)組函數(shù)選板 (3)數(shù)組應(yīng)用實(shí)例2：從一個(gè)一個(gè)二維數(shù)組取出一部分元素。圖圖5-32 程序框圖面板程序框圖面板 字符串、數(shù)組和簇字符串、數(shù)組和簇(1)創(chuàng)建簇圖圖5-33 創(chuàng)建簇創(chuàng)建簇 3、簇：類(lèi)似于結(jié)構(gòu)體、簇：類(lèi)似于結(jié)構(gòu)體在前面板添加簇框架控件；將數(shù)據(jù)對(duì)象或元素拖拽到簇框架控件。字符串、數(shù)組和簇字符串、數(shù)組和簇(2)簇函數(shù)圖圖5-34 創(chuàng)建簇創(chuàng)建簇 從簇中提取單個(gè)數(shù)

12、據(jù)元素；向簇中添加單個(gè)元素；將簇拆分成單個(gè)數(shù)據(jù)元素。局部變量與全局變量局部變量與全局變量變量：LABVIEW用來(lái)傳遞數(shù)據(jù)的工具，主要用來(lái)程序之間或復(fù)雜程序內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳遞。只能在一個(gè)VI中使用；必須依附于一個(gè)前面板對(duì)象；局部變量：可在多個(gè)VI中傳遞信息；不必依附于特定的對(duì)象；全局變量：局部變量與全局變量局部變量與全局變量1、局部變量、局部變量(1)創(chuàng)建局部變量方法1：在控件對(duì)象上點(diǎn)右鍵，在彈出菜單中選擇【創(chuàng)建】【局部變量】，局部變量與控件直接關(guān)聯(lián)。方法2：在函數(shù)選板選擇【結(jié)構(gòu)】【局部變量】，這種方式需要為局部變量指定連接的前面板對(duì)象。圖圖5-35 局部變量應(yīng)用實(shí)例局部變量應(yīng)用實(shí)例 局部變量與全局

13、變量局部變量與全局變量2、全局變量、全局變量(1)創(chuàng)建全局變量在程序框圖面板的函數(shù)選板中選擇【結(jié)構(gòu)】【全局變量】，程序框圖面板出現(xiàn)全局變量圖標(biāo)。圖圖5-36 全局變量創(chuàng)建全局變量創(chuàng)建全局變量圖標(biāo)全局變量圖標(biāo)雙擊該圖標(biāo)即雙擊該圖標(biāo)即可顯示全局變可顯示全局變量面板量面板全局變量面板全局變量面板局部變量與全局變量局部變量與全局變量(2)在全局變量中加入控件后，保存全局變量，并關(guān)閉全局變量前面板文件。(3)單擊全局變量圖標(biāo)，在彈出快捷菜單中可選擇全局變量。圖圖5-35 全局變量選擇全局變量選擇 全局變量應(yīng)用舉例：創(chuàng)建兩個(gè)全局變量應(yīng)用舉例：創(chuàng)建兩個(gè)VI，一個(gè)產(chǎn)生溫度，另一個(gè)顯示溫度。，一個(gè)產(chǎn)生溫度，另一

14、個(gè)顯示溫度。圖圖5-37 全局變量應(yīng)用實(shí)例全局變量應(yīng)用實(shí)例(a) VI2前面板前面板(b) VI1程序面板程序面板(b) VI2程序面板程序面板全局變量全局變量局部變量與全局變量局部變量與全局變量全局變量連接 在程序框圖面板選擇【選擇VI】，打開(kāi)相應(yīng)的全局變量VI，然后通過(guò)快捷菜單的選擇項(xiàng)選擇連接的全局變量。圖圖5-38 全局變量連接全局變量連接文件操作文件操作文件操作方式新建文件打開(kāi)文件讀/寫(xiě)文件關(guān)閉文件文件格式二進(jìn)制文件：存取速度快，空間占用小文本文件：利于外部訪問(wèn)數(shù)據(jù)記錄文件：利于存儲(chǔ)復(fù)雜數(shù)據(jù)文件操作文件操作1、文件操作函數(shù)、文件操作函數(shù)讀/寫(xiě)電子表格；讀/寫(xiě)文本文件；讀/寫(xiě)二進(jìn)制文件；

15、創(chuàng)建文件目錄；列出目錄內(nèi)容；移動(dòng)文件；復(fù)制文件；刪除文件；修改文件特性；操作文件路徑；圖圖5-37 文件操作函數(shù)面板文件操作函數(shù)面板文件操作文件操作(1)電子表格輸入電子表格輸入使用VI將用正弦函數(shù)產(chǎn)生的100個(gè)正弦數(shù)據(jù)和循環(huán)序號(hào)寫(xiě)入excel表格。圖圖5-39 寫(xiě)入寫(xiě)入excel表格表格文件操作文件操作(2)電子表格輸出電子表格輸出圖圖5-40 讀出讀出excel表格數(shù)據(jù)表格數(shù)據(jù)文件操作文件操作(3)文本文件輸入文本文件輸入將字符串“ write text to file”寫(xiě)入“d:text_file.txt”。圖圖5-41 寫(xiě)入文本文件寫(xiě)入文本文件文件操作文件操作(4)文本文件讀出文本文件

16、讀出圖圖5-42 讀出文本文件讀出文本文件文件操作文件操作(5)二進(jìn)制文件寫(xiě)入二進(jìn)制文件寫(xiě)入將正弦波信號(hào)寫(xiě)入二進(jìn)制文件“d:binary_file.dat”。圖圖5-43 寫(xiě)入二進(jìn)制文件寫(xiě)入二進(jìn)制文件文件操作文件操作(6)二進(jìn)制文件讀出二進(jìn)制文件讀出圖圖5-44 寫(xiě)入二進(jìn)制文件寫(xiě)入二進(jìn)制文件圖形顯示圖形顯示圖圖5-45 圖形顯示控件圖形顯示控件圖形顯示圖形顯示圖圖5-46 用波形圖顯示隨機(jī)產(chǎn)生的用波形圖顯示隨機(jī)產(chǎn)生的50個(gè)數(shù)個(gè)數(shù)1、波形圖、波形圖顯示均勻采集的一條或多條曲線。(1)用波形圖顯示用波形圖顯示50個(gè)隨機(jī)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。個(gè)隨機(jī)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。圖形顯示圖形顯示圖圖5-47 波形圖顯示電壓波形圖

17、顯示電壓(2)用波形圖顯示一個(gè)正弦波電壓測(cè)量結(jié)果，從用波形圖顯示一個(gè)正弦波電壓測(cè)量結(jié)果，從0時(shí)刻開(kāi)時(shí)刻開(kāi)始，每隔始，每隔2ms采樣一次，共采樣采樣一次，共采樣50個(gè)點(diǎn)。個(gè)點(diǎn)。圖形顯示圖形顯示圖圖5-48 波形圖顯示兩組不同長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)波形圖顯示兩組不同長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)(3)顯示兩組不同長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。顯示兩組不同長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。圖形顯示圖形顯示圖圖5-46 用波形圖表顯示實(shí)時(shí)溫度用波形圖表顯示實(shí)時(shí)溫度2、波形圖表、波形圖表顯示以恒定速率采集的一條或多條曲線，波形可連續(xù)移動(dòng)。(1)用波形圖表顯示現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)溫度。用波形圖表顯示現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)溫度。圖形顯示圖形顯示圖圖5-49 用波形圖表顯示實(shí)時(shí)溫度用波形圖表顯示實(shí)時(shí)溫度2、波形圖表、