虛擬儀器技術(shù)與應(yīng)用-項目4 數(shù)據(jù)的讀寫與存儲

2024/1/3121:20項目4數(shù)據(jù)的讀寫與存儲第一篇LabVIEW基本使用項目4目錄4.1項目目標4.2任務(wù)1存取文本文件 4.3任務(wù)2存取二進制文件

4.4任務(wù)3存取電子表格文件

4.5任務(wù)4存取波形文件4.6任務(wù)5存取數(shù)據(jù)記錄文件4.7任務(wù)6存取TDMS文件4.8思考題項目目標知識目標能力目標素養(yǎng)目標了解虛擬儀器的文件存儲格式。掌握LabVIEW常用文件I/O函數(shù)。熟練掌握應(yīng)用LabVIEW進行數(shù)據(jù)讀寫與存儲。能夠應(yīng)用LabVIEW將數(shù)據(jù)存儲為文本文件，并讀取數(shù)據(jù)進行顯示、處理等。能夠?qū)?shù)據(jù)存儲為二進制文件，并讀取數(shù)據(jù)進行顯示、處理等。能夠?qū)?shù)據(jù)存儲為電子表格文件，并讀取數(shù)據(jù)進行顯示、處理等。能夠?qū)?shù)據(jù)存儲為波形、數(shù)據(jù)記錄等類型文件，并讀取數(shù)據(jù)進行顯示、處理等。具有規(guī)范的操作習慣和良好的職業(yè)行為習慣。具有搜集信息、整理信息、分析問題、解決問題的能力。具有良好的溝通交流、自我學習能力。項目目標文件I/O功能函數(shù)是一組功能強大、伸縮性強的文件處理工具。不僅可以讀寫數(shù)據(jù)，還可以移動、重命名文件與目錄。創(chuàng)建電子表格格式的、由可讀的ASCII文本組成的文件，以及為了提高讀寫速度和壓縮率采用二進制的格式寫入數(shù)據(jù)。典型的文件IO的四個操作步驟：常用的文件類型有：文本文件、電子表格文件、二進制文件、波形文件、數(shù)據(jù)記錄文件、配置文件、XML文件、數(shù)據(jù)存儲文件和TDMS文件等項目目標2024/1/3121:20項目目標文件IO函數(shù)選板2024/1/3121:20項目目標存/取文件快速VI2.1任務(wù)1存取文本文件文本文件是由若干行字符構(gòu)成的計算機文件，根據(jù)本文存儲方式的不同有多種格式，如doc、txt、inf等。文本文件通常所指的是指能夠被系統(tǒng)終端或能夠被簡單的文本編輯器接受的格式，可以認為這種文件是通用的、跨平臺的，其中ASCII碼是最為常見的編碼標準。所以，文本文件又稱為ASCII碼文件或字符文件，它的每一個字節(jié)代表一個字符，存放的是這個字符的ASCII碼。2.1任務(wù)1存取文本文件優(yōu)點：文本文件具有適用于各種操作系統(tǒng)平臺；不需要專門的編輯器就可以讀寫；缺點：文本文件所占空間較大；其次，文本文件的存取數(shù)據(jù)過程中存在ASCII碼與機器內(nèi)碼的轉(zhuǎn)換，所以存取數(shù)據(jù)的速度也比較慢；安全性差；2.1任務(wù)1存取文本文件

圖中例程是把一個3行4列的隨機數(shù)組寫入到文本文件，后綴名是txt，當然如果文件保存的后綴名取xls，保存的文件將是電子表格文件，但并不影響數(shù)據(jù)結(jié)果。2.1任務(wù)1存取文本文件

在實際使用過程中，常常需要將現(xiàn)有的數(shù)據(jù)添加到原有的文本文件中，具體方法是：打開文件后使用文件IO→高級文件函數(shù)子選板中的設(shè)置文件位置函數(shù)將文件指針移動到文件尾，再寫入數(shù)據(jù)，并關(guān)閉文件。2.1任務(wù)1存取文本文件

文本文件數(shù)據(jù)進行讀取的過程，其中讀取文本函數(shù)中計數(shù)端輸入-1表示讀取整個文件。值得注意的是，文本文件是字符串型數(shù)據(jù)類型，需要添加字符串至字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換函數(shù)，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)才能被波形圖表顯示。2.2任務(wù)2存取二進制文件二進制文件的格式是最緊湊、最快速地存儲文件的格式，也是最基本的文件格式，是其它文件格式的基礎(chǔ)。

存儲前，需要把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進制字符串的格式，同時還必須清楚地知道在對文件讀寫數(shù)據(jù)時采用的是哪種數(shù)據(jù)格式。保存文件后綴名為.dat。在眾多的文件類型中二進制文件是存取速度最快、格式最緊湊、冗余數(shù)據(jù)最少的文件存儲格式，在高速數(shù)據(jù)采集時常用二進制格式存儲文件，以防止文件生成速度大于存儲速度的情況發(fā)生。2.2任務(wù)2存取二進制文件

二進制文件的寫入即存儲，首先打開一個文件，然后向文件中添加需要存儲的數(shù)據(jù)，最后關(guān)閉文件。圖中所示的是例程“寫入二進制文件”，目的是將設(shè)定的正弦波形數(shù)據(jù)寫入二進制文件，保存文件后綴名為.dat。程序中使用了文件對話框函數(shù)，來自于文件IO→高級文件函數(shù)子選板，用于確定文件路徑或目錄。2.2任務(wù)2存取二進制文件

例程“讀取二進制文件”，在結(jié)構(gòu)上與二進制文件寫入類似，可以用來讀取保存的二進制文件。程序中使用了文件IO→高級文件函數(shù)子選板中的拒絕訪問函數(shù)，目的是重新打開引用句柄指定的文件類型，臨時改變拒絕其它引用句柄、VI或應(yīng)用程序的讀或?qū)懺L問權(quán)限，有禁止讀寫（denyread/write，默認）、只讀（denywrite-only）和不禁止（denynone）三種可選擇，程序中選擇的是只讀。2.3任務(wù)3存取電子表格文件電子表格文件是文本文件的一種，但是比普通的文本文件內(nèi)容更豐富，信息被格式化，增加了空格、換行等易于被Excel等電子表格軟件讀取的特殊標記。“寫入電子表格文件”函數(shù)的應(yīng)用與“寫入文本文件”函數(shù)的應(yīng)用十分相似。它能直接寫入一維或是二維的數(shù)據(jù)。電子表格文件是一種特殊的文本文件，它將文本信息格式化，并在格式中添加了空格、換行等特殊標記，以便于被Excel等電子表格軟件讀取。使用LabVIEW提供的電子表格函數(shù)可以方便地實現(xiàn)表格的生成和讀寫操作。2.3任務(wù)3存取電子表格文件

圖中是一個利用寫入電子表格文件的例子，在目標位置寫入了一個名為data.xls的電子表格文件。程序中格式端子默認為%.3f，其含義是VI可創(chuàng)建包含數(shù)字的字符串，小數(shù)點后有三位數(shù)字；如格式為%d，VI可使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為整數(shù)，使用盡可能多的字符包含整個數(shù)字；如格式為%s，VI可復制輸入字符串。2.3任務(wù)3存取電子表格文件

在波形→波形文件I/O子選板中還有一個與電子表格相關(guān)的函數(shù)，即導出波形文件至電子表格文件。2.3任務(wù)3存取電子表格文件

利用寫入電子表格文件和導出波形文件至電子表格的對比，打開生成的電子表格文件data.xls和data1.xls，如果待寫入的是波形信息，顯然data1.xls的內(nèi)容更豐富，更能反映波形的數(shù)據(jù)信息。2.4任務(wù)4存取波形文件波形數(shù)據(jù)是LabVIEW中一種特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。波形文件中包含了更多的信息，所以對波形數(shù)據(jù)的讀寫也是較為常見的操作。在波形-波形文件I/O子選板中除了上面介紹的導出波形文件至電子表格文件函數(shù)，還有寫入波形至文件函數(shù)和從文件讀取波形函數(shù)兩種。波形文件是一種特殊的數(shù)據(jù)記錄文件，專門用于記錄波形數(shù)據(jù)。每個波形數(shù)據(jù)包含采樣開始時間t0、采樣間隔dt、采樣數(shù)據(jù)y三個部分。LabVIEW提供了三個波形文件I/O函數(shù)，這三個函數(shù)位于函數(shù)選板下的“波形→波形文件I/O”子選板中。2.4任務(wù)4存取波形文件

對產(chǎn)生的正弦波形進行寫入的操作，通過獲取日期/時間函數(shù)為模擬波形創(chuàng)建了波形生成時間。生成的一維波形數(shù)據(jù)傳遞給寫入波形至文件函數(shù)，存儲為空間小、速度快的二進制文件data.dat。2.5任務(wù)5存取數(shù)據(jù)記錄文件

數(shù)據(jù)記錄文件中的記錄可包含各種數(shù)據(jù)類型。但是，讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)記錄文件時，必須首先指定數(shù)據(jù)類型。例如，采集帶有時間和日期標識的溫度讀數(shù)時，將這些數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)記錄文件需要將該數(shù)據(jù)指定為一個數(shù)字和兩個字符串的簇。2.5任務(wù)5存取數(shù)據(jù)記錄文件

在文件I/O→高級文件函數(shù)下可以找到數(shù)據(jù)記錄子選板，包含常用的八個函數(shù)，依舊包含了打開/關(guān)閉文件、讀/寫VI、設(shè)置屬性、讀取屬性VI等。2.5任務(wù)5存取數(shù)據(jù)記錄文件

例程“簡單溫度數(shù)據(jù)記錄”，寫入的數(shù)據(jù)有三項，分別是日期、時間和溫度，前兩項由獲取日期/時間字符串產(chǎn)生，溫度由SimulateTemperatureAcquisition.vi子VI產(chǎn)生，運行結(jié)果顯示的是溫度和時間、日期等信息，顯示在目標簇中。2.6任務(wù)6存取TDMS文件TDMS文件是LabVIEW特有的一種數(shù)據(jù)類型，它的全名是TechnicalDataManagementStreaming（技術(shù)數(shù)據(jù)管理流）。基于以下原因使用TDMS文件格式：存儲測試或測量數(shù)據(jù)；為數(shù)據(jù)分組創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如按通道，按通道組來存儲數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)的信息，如時間，通道信息高速讀寫數(shù)據(jù)2.6任務(wù)6存取TDMS文件

常用的六個TDMS存儲的API函數(shù)，依舊包含了打開/關(guān)閉文件、讀/寫VI、設(shè)置屬性、讀取屬性VI。使用這幾個VI可以組成TDMS文件存儲程序。2.6任務(wù)6存取TDMS文件例程：將隨機數(shù)存入“test1.tdms”文件中，每間隔一秒存一個數(shù)。2024/1/3121:20思考題編寫程序，要求產(chǎn)生20個20上下浮動5的隨機數(shù)分別存儲為文本文件，電子表格文件和二進制文件；然后編寫另外的程序讀上述文件中的數(shù)據(jù)并在前面板中顯示出來。編寫程序，要求模擬一個含有正弦波和方波的雙通道波形數(shù)據(jù)存儲為波形文件，并要求文件中顯示的存儲時間為當前系統(tǒng)時間。設(shè)計一個VI來測量溫度（溫度是用一個20到40的隨機整數(shù)來代替），每隔0.25秒測一次，共測定5秒。在數(shù)據(jù)采集過程中，VI將在波形Chart上實時地顯示測量結(jié)果。采集過程結(jié)束后，在Graph上畫出溫度數(shù)據(jù)曲線，并且把測量的溫度值以文件的形式存盤。

存盤格式為：

點數(shù)

時間(S)

溫度值(度)1

0.25

78.22.7思考題2024/1/3121:20思考題利用AcquireTemperatureDataValue（Simulated）.vi，每500ms采集一次溫度，取當前溫度和最后兩次溫度的平均值，波形顯示并同時把當前溫度記錄到一個文本文件中。從信號處理-信號生