LabVIEW教程專業(yè)知識講座

計算機(jī)仿真和可視化設(shè)計——基于LabVIEW工程軟件應(yīng)用蔡建安陳潔華張文藝第1頁目錄1

LABVIEW概述2

LABVIEW模板介紹3

創(chuàng)建VI程序4

LABVIEW構(gòu)造5

LABVIEW數(shù)據(jù)類型6

圖表及圖形7

字符串和文獻(xiàn)I/O8

數(shù)據(jù)采集9

工程仿真和設(shè)計常用編程技法10

虛擬設(shè)備實例水環(huán)境工程仿真軟件11

附錄第2頁LABVIEW構(gòu)造4.1

WhileLoop循環(huán)4.2

ForLoop循環(huán)4.3

移位寄存器4.4

Case構(gòu)造4.5

次序構(gòu)造4.6

構(gòu)造連線中常見問題4.7

公式節(jié)點4.8

局部變量和全局變量第3頁學(xué)習(xí)指導(dǎo)LabVIEW有四種構(gòu)造控制程序流程：WhileLoop循環(huán)，F(xiàn)orLoop循環(huán)，Case構(gòu)造和Sequence構(gòu)造。公式節(jié)點、局部和全局變量等特殊構(gòu)造對簡化程序和傳遞數(shù)據(jù)有主要意義。第4頁學(xué)習(xí)重點While循環(huán)執(zhí)行是根據(jù)條件端子上輸入布爾值是TRUE或FALSE確定，用布爾開關(guān)人工控制時需理解對應(yīng)機(jī)械操作模式；For循環(huán)將子框圖執(zhí)行N次，N為計數(shù)端輸入值；在For或WhileLoop循環(huán)中，應(yīng)掌握移位寄存器使用方法；Case構(gòu)造是執(zhí)行條件語句一種辦法，能替代常規(guī)語言IF…Then…Else和多項選擇語句，需要關(guān)注Case下多項選擇子框圖標(biāo)識符使用方法；次序構(gòu)造為控制節(jié)點按次序執(zhí)行辦法。該構(gòu)造只有數(shù)據(jù)有關(guān)性不足以控制數(shù)據(jù)流，而又必需強(qiáng)調(diào)執(zhí)行次序時才使用；第5頁學(xué)習(xí)重點處理構(gòu)造連線問題往往是構(gòu)造編程關(guān)鍵，尤其要掌握構(gòu)造下數(shù)據(jù)隧道正確使用；公式節(jié)點是—種允許用文本語言編寫一種或多種代數(shù)公式構(gòu)造。在公式節(jié)點上建立輸入和輸出端子后，用公式節(jié)點支持運算符和函數(shù)寫出以分號結(jié)尾語句；局部變量用于程序中控制初始化、協(xié)調(diào)控制功能、臨時保存數(shù)據(jù)和傳遞數(shù)據(jù)。全局變量可在不一樣VI之間交換數(shù)據(jù)。第6頁4.1

WhileLoop循環(huán)While循環(huán)有兩個端子：條件端子(輸入端子)和反復(fù)端子(輸出端子)。反復(fù)端子作用是輸出循環(huán)已執(zhí)行次數(shù)數(shù)字。條件端子輸入是布爾值TRUE或FALSE。在每一次反復(fù)執(zhí)行后，Ⅵ檢查條件端子，假如條件端子值為TRUE那么執(zhí)行下一種反復(fù)，直到條件端子變成FALSE。條件端子默認(rèn)值是FALSE。由于檢查條件端子輸入值是循環(huán)結(jié)束后，因此While循環(huán)最少也要執(zhí)行—次。

第7頁布爾開關(guān)機(jī)械操作模式六種模式SwitchWhenPressed(按下時啟動）SwitchWhenReleased(松開時啟動)SwitchUntilReleased(按下啟動直到松開)LatchWhenPressed(按下時鎖定)LatchWhenReleased(松開時鎖定)LatchUntilReleased(直到松開時才鎖定)第8頁4.2

ForLoop循環(huán)在指定次數(shù)反復(fù)操作完成之前，F(xiàn)or循環(huán)控制VI執(zhí)行反復(fù)操作。For循環(huán)和While循環(huán)之間差異是：For循環(huán)次數(shù)是預(yù)先指定；While循環(huán)則始終執(zhí)行，直到輸入條件變?yōu)镕alse為止。For循環(huán)與While循環(huán)都能夠在Function菜單Structures選項板中可找到

第9頁4.3

移位寄存器移位寄存器(Shifiregister)用于For循環(huán)或While循環(huán)中從一種迭代傳輸數(shù)據(jù)到下一種迭代，它由循環(huán)垂直邊框上一對方向相反端子組成，通過從左或右循環(huán)邊框上彈出快捷菜單并選擇AddShiftRegister，能夠創(chuàng)建移位寄存器。右端子(帶向上箭頭矩形)在每完成一次迭代后存放數(shù)據(jù)，移位寄存器將上次迭代存放數(shù)據(jù)在下一次迭代開始時移動到左端子(具有向下箭頭矩形)上，同一種寄存器端子上數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)必須是同一類型。第10頁建立循環(huán)構(gòu)造演示第11頁建立循環(huán)構(gòu)造和移位寄存器演示第12頁4.4

Case構(gòu)造Case構(gòu)造是執(zhí)行條件語句一種辦法。此類似于常規(guī)文本編程語言中常見IF…Then…Else語句。從Functions選項板Structures子選項板中選擇Case構(gòu)造并將其放置在框圖上。

第13頁4.5

次序構(gòu)造次序構(gòu)造用于次序地執(zhí)行子框圖。這些子框圖看起來像一幀電影膠片，因此稱為幀(frame)。將最先要執(zhí)行代碼放置在次序構(gòu)造幀0(0..x)邊框內(nèi)，然后依次將執(zhí)行代碼放在幀1、幀2框內(nèi)。只有當(dāng)最后一幀完成后，數(shù)據(jù)才離開構(gòu)造

第14頁4.6

構(gòu)造連線中常見問題1、給次序構(gòu)造局部變量數(shù)次賦值2、對次序構(gòu)造中多種幀進(jìn)行連線3、未在Case構(gòu)造所有分支中連接隧道4、隧道重合5、連線從構(gòu)造下面通過而不是從構(gòu)造上穿過第15頁例4-5Case構(gòu)造演示1、設(shè)當(dāng)水中溶解氧濃度超出2mg/L時，反應(yīng)速度為K0，不然減少為0.1K0。2、添加分支，設(shè)當(dāng)水中溶解氧濃度超出4mg/L時，反應(yīng)速度為K0；超出2mg/L時，反應(yīng)速度為0.5K0，不然減少為0.1K0。第16頁例4-5Case構(gòu)造演示第17頁4.7

公式節(jié)點公式節(jié)點(FormulaNode)是—種構(gòu)造，允許顧客使用類似于多數(shù)文本編程語言句法，編寫一種或多種代數(shù)公式。這對于實現(xiàn)有多種變量公式來說很有用。不然需要使用復(fù)雜框圖模型。通過在框中直接鍵人公式代碼來替代創(chuàng)建框圖部分。第18頁公式節(jié)點輸入、輸出變量從公式節(jié)點邊框上彈出快捷菜單，從中選擇AddInput或AddOutput。ChangetoOutput可將輸入變化為輸出，ChangetoInput可將輸出變化為輸入。在公式節(jié)點上有了I/O端子，使用Labeling工具鍵入I/O變量名字。節(jié)點中每一種變量不能具有相同名字。用于內(nèi)部計算中間變量必須申明為輸出，但不一定要連接到外部節(jié)點。第19頁LabVIEW7.1一級反應(yīng)VI第20頁公式語句公式語句使用算術(shù)體現(xiàn)式，句法類似于多數(shù)文本編程語言?？山o語句添加注釋，注釋用一對“／*”封閉起來(/*注釋*/)。使用Labeling工具在公式節(jié)點內(nèi)輸入公式，每個公式一定要用分號結(jié)束，并且變量名字是大小寫敏感。第21頁函數(shù)名說明函數(shù)名說明abs(x)絕對值lnp1(x)返回ln(x)+1acos(x)反余弦，x弧度log(x)以10為底對數(shù)acosh(x)反雙曲余弦，x弧度log2(x)以2為底對數(shù)asin(x)反正弦max(x,y)xy中最大值者asinh(x)反雙曲正弦min(x,y)xy中最小值者atan(x)反正切函數(shù)mod(x,y)求模，x／y整數(shù)值atanh(x)反雙曲正切pi(x)X*πceil(x)返回大于1最小整數(shù)pow(x,y)x^yci(x)余弦積分，x為非負(fù)實數(shù)rand()(0,1)區(qū)間隨機(jī)數(shù)cos(x)余弦函數(shù)rem(x,y)返回x／y余數(shù)cosh(x)雙曲余弦sec(x)正割cot(x)余切函數(shù)sign(x)符號csc(x)余割函數(shù)sin(x)正弦，x弧度exp(x)指數(shù)函數(shù)sinc(x)sin(x)/xexpm1(x)exp(x)-1sinh(x)雙曲正弦floor(x)返回不大于x最大整數(shù)sqrt(x)平方根int(x)返回距x近來整數(shù)tan(x)正切intrz(x)返回0-x間近來整數(shù)tanh(x)雙曲正切l(wèi)n(x)自然對數(shù)函數(shù)第22頁公式節(jié)點運算符運算符說明運算符說明？：條件賦值＞＝大于等于&&邏輯與＜＝不大于等于││邏輯或>>算術(shù)移位（右移）!邏輯非<<算術(shù)移位（左移）&位與＋加│位或―減^位異或*乘！＝不等于／除＝＝等于＋＋加1＞大于――減1＜不大于**乘方第23頁[例]4.9均布載荷簡支梁受力和變形

第24頁局部變量創(chuàng)建和使用辦法局部變量創(chuàng)建既能夠通過圖示右鍵彈出菜單取得，也能夠在功能模板上選擇Function/Structures/LocalVariable將其拖到框圖上，得到一種代“？”圖標(biāo)，再將其與框圖中已有變量建立關(guān)聯(lián)。第25頁4.8

局部變量和全局變量局部變量用于程序中控制初始化、協(xié)調(diào)控制功能、臨時保存數(shù)據(jù)和傳遞數(shù)據(jù)。全局變量可在不一樣VI之間交換數(shù)據(jù)。第26頁局部變量和公式節(jié)點第27頁例4.7LabVIEW7.1第28頁全局變量全局變量與VI地位等同，以獨立文獻(xiàn)形式保存在磁盤中。全局變量只有面板沒有框圖。通過全局變量不一樣VI之間交換數(shù)據(jù)。 全局變量創(chuàng)建步驟：在Function\Structures下選擇GlobalVariable，將其圖標(biāo)拖到框圖中。雙擊GlobalVariable圖標(biāo)，得到其前面板在其前面板上放上所需要變量，例如數(shù)組、布爾量、字符串變量。命名和保存這個變量。第29頁

LABVIEW數(shù)據(jù)類型5.1

LabVIEW數(shù)據(jù)類型5.2

數(shù)值類型5.3

LabVIEW數(shù)組5.3.1 創(chuàng)建控制器數(shù)組和批示器數(shù)組5.3.2 用循環(huán)創(chuàng)建數(shù)組5.3.3 數(shù)組功能第30頁

LABVIEW數(shù)據(jù)類型5.4

函數(shù)多態(tài)性操作5.5

簇5.5.1 創(chuàng)建簇控件和批示器5.5.2 簇次序5.5.3 簇函數(shù)5.5.4 數(shù)組和簇交換第31頁學(xué)習(xí)指導(dǎo)

LabVIEW數(shù)據(jù)按類型有數(shù)值量、邏輯量、字符串、文獻(xiàn)途徑等幾類，在構(gòu)造上有標(biāo)量、一維、多維和簇，編程需要使數(shù)據(jù)連線匹配。第32頁學(xué)習(xí)重點結(jié)識數(shù)據(jù)類型概念，編程時需要明確函數(shù)和子VI每一種數(shù)據(jù)結(jié)點數(shù)據(jù)匹配；數(shù)組是同類數(shù)據(jù)元素集合，簇是混合元素集合。熟悉數(shù)組建立和使用過程，掌握數(shù)據(jù)類型及其構(gòu)造在使用時轉(zhuǎn)換辦法；掌握循環(huán)構(gòu)造自動索引功能和函數(shù)多態(tài)性操作辦法。第33頁5.1

LabVIEW數(shù)據(jù)類型整形數(shù)蘭色浮點數(shù)橙色邏輯量綠色字符串粉色文獻(xiàn)途徑青色第34頁5.2

數(shù)值類型最基本數(shù)據(jù)類型是數(shù)值類型，這是一種標(biāo)量值，一般包括一種整型值或?qū)嵭蛿?shù)值(浮點)。LabVIEW能夠處理目前32位處理器提供也許整型和實型表達(dá)法。選擇合適數(shù)值表達(dá)法關(guān)鍵是要求范圍和精度。數(shù)據(jù)類型占用字節(jié)越多，取值也許范圍越大。浮點類型和單精度類型能夠處理最大值為1038，一種無符號整型數(shù)上限為2N-1，其中N是位數(shù)值。第35頁5.3

LabVIEW數(shù)組5.3.1 創(chuàng)建控制器數(shù)組和批示器數(shù)組從控制模板中Array&Cluster子模板中選擇一種空數(shù)組殼；將有效數(shù)據(jù)對象(諸如數(shù)字、布爾型或字符串)拖進(jìn)數(shù)組殼或者從數(shù)組殼彈出菜單中選一種控制對象或批示器直接放入數(shù)組殼中。5.3.2 用循環(huán)創(chuàng)建數(shù)組For循環(huán)和While循環(huán)能夠在其邊界處自動地檢索和累積數(shù)組元素，這種能力稱為自動索引。每循環(huán)一次就建立一種數(shù)組元素，在循環(huán)結(jié)束后，把數(shù)組送到一種數(shù)組批示器。第36頁5.3.3 數(shù)組功能ArraySize指是輸入數(shù)組元素數(shù)，N維數(shù)組輸出則是N個元素數(shù)組。InitializeArray創(chuàng)建—個包括初始值數(shù)組。初始值由Element給出。BuildArray構(gòu)組數(shù)組，用于合并多種數(shù)組或給數(shù)組添加元素。第37頁5.3.3 數(shù)組功能ArraySubset數(shù)組子集從輸入數(shù)組中，輸出個數(shù)組子集，以index指定開始元素，以length指定元素個數(shù)。IndexArray索引數(shù)組index指定索引號，指定元素，第一種元素索引號是0。第38頁5.4

函數(shù)多態(tài)性操作多態(tài)性（Polymorphism）是LabVIEW函數(shù)接收不一樣維數(shù)數(shù)組和類型輸入能力。擁有這種能力算術(shù)是多態(tài)函數(shù)。第39頁5.4多態(tài)函數(shù)運算規(guī)則標(biāo)量與標(biāo)量相加輸出成果是一種標(biāo)量。標(biāo)量與數(shù)組相加成果每個元素被加上這個標(biāo)量。數(shù)組與數(shù)組相加成果是每個元素被加到另一種數(shù)組。標(biāo)量與數(shù)組相乘成果是每個元素被乘上這個標(biāo)量。標(biāo)量與數(shù)組相除成果是每個元素被除以這個標(biāo)量。數(shù)組與數(shù)組相乘成果是一種數(shù)組，但由于一種數(shù)組尺寸比另一種小，故得到輸出與輸入數(shù)組中較小一種同樣大小，乘運算作用于兩個輸入數(shù)組中對應(yīng)元素。第40頁5.5

簇簇（cluster）是一種類似數(shù)組同樣數(shù)據(jù)構(gòu)造，用于分組數(shù)據(jù)。簇具有固定大小。能夠包括不一樣數(shù)據(jù)類型。簇由控件或批示器組成。簇一般用于將出目前框圖上有關(guān)數(shù)據(jù)元素分組管理。由于簇在框圖中僅用惟一連線，在框圖上，只有當(dāng)簇具有相同類型、相同元素數(shù)量和相同元素次序時，才能夠?qū)⒋囟俗舆B接。多態(tài)性應(yīng)用于簇時，需要簇具有相同元素數(shù)量和相同元素次序。第41頁創(chuàng)建簇控件和批示器