LabVIEW虛擬儀器第3章.ppt

1、第3章 圖形化數(shù)據(jù)及顯示,3.1 波形數(shù)據(jù)(Waveform) 3.2 波形顯示波形圖、波形圖表 3.3 XY圖 3.4 強度圖形強度圖、強度圖表 3.5 三維圖形（3D Graph）三維曲面圖、 三維參數(shù)圖 三維參數(shù)圖 練習,3.1 波形數(shù)據(jù)(Waveform),LabVIEW在程序設計過程中和信號采集、處理和輸出等操作有密切的聯(lián)系，為了數(shù)據(jù)處理和程序設計的方便，提供了一種特殊類型的數(shù)據(jù)：波形數(shù)據(jù) 波形數(shù)據(jù)就是按照一定格式預定義的簇，在信號采集，處理和分析過程中經(jīng)常會用到它 波形數(shù)據(jù)控件攜帶的數(shù)據(jù)包含了時間波形的基本信息，因此可以直接作為Chart和Graph的輸入。橫坐標代表時間，縱坐標代

2、表Y值,波形數(shù)據(jù)控件位于控件選板“All ControlsI/O Waveform”,波形數(shù)據(jù)包括以下組成部分： 1）起始時間t0,為時間標識類型； 2）時間間隔dt,為雙精度浮點類型； 3）波形數(shù)據(jù)Y,為雙精度浮點類型。,波形數(shù)據(jù)操作函數(shù) 雖然波形數(shù)據(jù)是一種預定義格式的簇，但是必須用專用的波形數(shù)據(jù)操作函數(shù)才能對它進行操作，其中某些操作函數(shù)與簇的操作函數(shù)非常類似。 波形數(shù)據(jù)的操作函數(shù)位于Functions Palette的All Functions-Waveform子模板下,獲取波形成分 將輸入的波形解包，有選擇的輸出t0、dt、Y等數(shù)據(jù),創(chuàng)建波形 根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)t0、dt等創(chuàng)建波形或修改輸入

3、的波形 并輸出,設置波形屬性 給輸入的波形添加屬性（名稱和值）后輸出,獲取波形屬性 從輸入波形中讀取指定”名稱“的屬性值，輸出原輸入 和屬性值，如果沒有找到則輸出默認屬性值,模數(shù)轉(zhuǎn)換 根據(jù)制定的分辨率和滿刻度范圍將輸入的模擬波形 轉(zhuǎn)換為數(shù)字波形輸出,數(shù)模轉(zhuǎn)換 將輸入的數(shù)字波形轉(zhuǎn)換為模擬波形并輸出,索引波形數(shù)組 提取輸入波形數(shù)據(jù)中指定”索引”的波形并輸出,復制波形dt 將輸入波形中所有dt數(shù)值替換為指定索引處 dt值,對齊波形時間標識 將輸入波形中所有時間戳t0替換為制定索引處t0,獲取波形子集 從輸入波形指定的“起始采樣/時間”處開始提取指定 “持續(xù)期”的波形輸出，并輸出“實際起始采樣/時間”

4、和 “實際持續(xù)期”,獲取終止時間值 提取輸入波形最后一個波形值，并保持原輸入波形 不變輸入,波形持續(xù)時間 計算輸入波形的長度輸出，并保持原輸入波形不變 輸出,獲取Y值 提取輸入波形合縱指定的Y位置處波形值并輸出，并 保持原輸入波形不變輸出,按dt縮放 將輸入波形中所有dt值乘上縮放因子后輸出,獲取波形時間標識數(shù)組 獲取輸入波形中所有的時間戳，并組成 一個數(shù)組輸出,波形數(shù)據(jù)操作函數(shù)舉例,返 回,LabVIEW最吸引的特性之一就是對數(shù)據(jù)的圖像化提供了豐富的支持。強大的圖形顯示功能增強了用戶界面的表達能力。,3.2 波形顯示,兩個基本的圖形顯示工具：圖和圖表。 圖采集所有需要顯示的數(shù)據(jù)，并可以對數(shù)據(jù)

5、進行處理后一次性顯示結(jié)果；圖表將采集的數(shù)據(jù)逐點的顯示為圖形，可以反應數(shù)據(jù)的變化趨勢，類似于傳統(tǒng)的模擬示波器、波形記錄儀。 圖顯示的類型包括波形圖、XY圖、強度圖和3D圖；圖表顯示的類型包括波形圖表和強度圖表。,最基本的圖形顯示控件都位于ControlsAll ControlsGraph子模板上。,3.2 波形顯示波形圖表,Chart可以將新測得的數(shù)據(jù)添加到曲線的尾端，從而反映實時數(shù)據(jù)的變化趨勢，它主要用來顯示實時曲線。,右鍵菜單及屬性框,對于標量數(shù)據(jù)，Chart圖表直接將數(shù)據(jù)添加在曲線的尾端。,對于一維數(shù)組數(shù)據(jù)，它會一次性把一維數(shù)組的數(shù)據(jù)添加在曲線末端，即曲線每次向前推進的點數(shù)為數(shù)組數(shù)據(jù)的點數(shù)

6、。,若要顯示多條標量曲線，只需要用簇的Bundle函數(shù)將它們綁定在一起作為輸入即可。,對于二維數(shù)組，缺省情況下是每一列的數(shù)據(jù)當作一條一維數(shù)組曲線。,分欄顯示多條曲線 右擊Chart選擇stack plots， 可以顯示多條曲線 設置更新模式 右擊Chart選擇Advanced-Update Mode可以設置曲線的更新模式。 Strip Chart模式：曲線填滿顯示區(qū)后曲線通過左移來更新曲線。 Scope Chart模式：曲線填滿顯示區(qū)后直接清空顯示區(qū)重新開始從左向右增長曲線 在Sweep Chart模式：通過一條指示紅線從左向右刷新數(shù)據(jù),定制Chart顯示樣式,返 回,3.2 波形顯示波形圖W

7、aveform Graph,波形圖用于顯示測量值為均勻采樣的一條或多條曲線 Graph和Chart的區(qū)別在于Graph是一次性將現(xiàn)有數(shù)據(jù)繪圖，在繪圖之前先自動清空圖表，而不會將新數(shù)據(jù)添加到曲線的尾端。 波形圖控件都位于ControlsAll ControlsGraph子模板上，它可以有多種數(shù)據(jù)輸入類型：一維數(shù)組，二維數(shù)組，簇，簇數(shù)組，波形數(shù)據(jù)。,右擊Graph控件可以看到該控件有很多屬性可以設置。選擇Visible Items可以看到關(guān)于該控件的很多輔助選項。選擇這些選項可以使它們都可見，如下圖所示。,圖例右鍵菜單,1、一維數(shù)組作為輸入 當輸入數(shù)據(jù)為一維數(shù)組時，Waveform Graph直接

8、將一維數(shù)組畫成一條曲線，縱坐標為數(shù)組元素的值，橫坐標為數(shù)組索引。,2、二維數(shù)組作為輸入 當輸入數(shù)組為二維數(shù)組時，缺省情況下每一行的數(shù)據(jù)對應一條曲線，即曲線的數(shù)目和行數(shù)相同。,3、簇作為輸入 簇作為輸入時需要指定三個元素：起始位置x0、數(shù)據(jù)點間隔dx和數(shù)組數(shù)據(jù)。,4、簇數(shù)組作為輸入 一維簇數(shù)組也可以直接作為Graph的輸入，此時相當于x0為0，dx為1,5、波形數(shù)據(jù)作為輸入 由于波形數(shù)據(jù)所攜帶的數(shù)據(jù)橫軸為時間，因此需要將Waveform Graph的橫軸設為時間軸。,返 回,3.3 XY Graph,XY圖是反映水平坐標和垂直坐標關(guān)系的圖，當我們需要畫的曲線是由(x, y)坐標決定的時候，我們就

9、需要采用XY Graph。 XY圖可以顯示任何均勻采樣或者非均勻采樣的點的集合。 其實Waveform Graph在一定意義上也是XY Graph，但是它的X軸必須是等間距的，而且不可控制。 波形圖控件都位于ControlsAll ControlsGraph子模板上，其窗口及屬性對話框與波形圖窗口及屬性對話框相同。,1、XY兩個一維數(shù)組綁定為簇作為輸入 這是最簡的一種情形，Bundle函數(shù)的輸入的第一個數(shù)組為X Array，第二個數(shù)組為Y Array。綁定為簇后可以直接輸入，也可以將多個簇Build為一維數(shù)組輸入實現(xiàn)多條曲線。,2、坐標點簇數(shù)組作為輸入 該方式將各個點的坐標綁定為簇然后作為簇數(shù)

10、組輸入，和直接將XY數(shù)組綁定為簇輸入效果一樣。但是后者不一定需要XY數(shù)組的大小一致，它會自動將大的數(shù)組裁剪。,3、時間作為X軸利用XY Graph實現(xiàn)歷史曲線,4、Express XY Graph Express XY Graph采用了LabVIEW的Express技術(shù)，將Express XY Graph放置在前面板上的同時，在程序框圖中會自動添加一個VI，它的XY軸數(shù)據(jù)為動態(tài)數(shù)據(jù)類型。,返 回,3.4 強度圖形,包括強度圖和強度圖表，通過在迪卡爾平面上放置顏色塊的方式在二維圖上顯示三維數(shù)據(jù) 強度圖一次性接收所有需要顯示的數(shù)據(jù)，并全部顯示在 圖形窗口中，不能保存歷史數(shù)據(jù)；強度圖表可以逐點地顯示

11、數(shù)據(jù)，反映數(shù)據(jù)的變化趨勢，可以保存歷史數(shù)據(jù) 強度圖 (Intensity Graph ）窗口及屬性對話框與波形圖相似；強度圖表 (Intensity Chart ）窗口及屬性對話框與波形圖表類似,第一欄用來設置刻度和顏色 1）刻度間隔：均勻或隨機 2）添加刻度：若“刻度間隔”為隨機，可以在任意位置添加刻度；若為均勻，此項不可用 3）刪除刻度：若“刻度間隔”為隨機，可以刪除任意已經(jīng)存在的刻度；若為均勻，此項不可用 4）刻度顏色：表示該刻度大小的顏色，點擊打開系統(tǒng)拾色器可選擇顏色 5）插值刻度：選中表示顏色之間有差值，有過渡顏色,強度圖比波形圖多了一個用顏色表示大小的Z軸，右鍵快捷菜單可以設置其屬

12、型,強度圖表窗口及屬性對話框與波形圖表類似,其中Z軸的功能和設置與強度圖相同.,示例,返 回,1、三維曲面圖（3D Surface Graph） 將該控件放置在前面板上的同時，在背面板也會同時出現(xiàn)一個ActiveX控件和一個VI函數(shù)3D Surface.vi。 右鍵菜單增加了一些控件對象選項：插入ActiveX對象、屬性瀏覽器以及CWGraph3D.,3.5 三維圖,2、三維參量曲面圖（3D Parametric Graph） 它需要3個軸的數(shù)據(jù)均為二維數(shù)組，分別決定了相對于x平面、y平面和z平面的曲面。,3、三維曲線圖（3D Curve Graph） 三維曲線圖在三維空間顯示的是曲線而不是曲

13、面，在前面板窗口新建的三維曲線外觀與三維曲面相同,返 回,練習,1. 利用隨機數(shù)發(fā)生器仿真一個0到5V的采樣信號，每200ms采一個點，利用實時趨勢曲線實時顯示采樣結(jié)果。,2. 在習題1的基礎上再增加1路電壓信號采集，此路電壓信號的范圍為5到10V。,3.利用隨機數(shù)發(fā)生器仿真一個0到5V的采樣信號，每200ms采一個點，共采集50個點，采集完后一次性顯示在Waveform Graph上。,4. 在習題4的基礎上再增加1路電壓信號采集，此路電壓信號的范圍為5到10V，采樣間隔是50ms，共采100個點。采樣完成后，將兩路采樣信號顯示在同一個Waveform Graph中。,5. 將習題5中的X軸

14、改為時間軸顯示，要求時間軸能真實的反映采樣時間。分析為什么與習題5的顯示結(jié)果截然不同？,6. 利用Signal Processing-Signal Generation-Sine Pattern.vi（如右上圖所示）產(chǎn)生兩條正弦曲線，將兩條曲線分別作為XY Graph的XY輸入。通過改變其中一條曲線的頻率和相位來研究李薩如圖形。,第4章 程序結(jié)構(gòu),4.1 順序結(jié)構(gòu)（Sequence Structure） 4.2 For循環(huán) 4.3 While循環(huán) 4.4 Case結(jié)構(gòu) 4.5 事件結(jié)構(gòu)（Event Structure） 4.6 使能結(jié)構(gòu) 4.7 公式節(jié)點（Formula Node） 模擬溫度采

15、集監(jiān)測系統(tǒng),所有的程序結(jié)構(gòu)都位于“FunctionsAll Functions Structures”子模塊中,4.1 順序結(jié)構(gòu)（Sequence Structure）,順序結(jié)構(gòu)包含一個或多個按順序執(zhí)行的子程序框圖或幀，程序中用幀結(jié)構(gòu)來控制程序的執(zhí)行，執(zhí)行完某一幀中的程序后再執(zhí)行下一幀中的程序 順序結(jié)構(gòu)包括層疊式順序結(jié)構(gòu)和平鋪式順序結(jié)構(gòu) 順序結(jié)構(gòu)位于函數(shù)模板中的“All FuntionsStructures”子模板中， 包括Flat Sequence Structure和Stacked Sequence Structure,Stacked Sequence Structure,Flat Seq

16、uence Structure,結(jié)構(gòu)功能相同，相互之間可以進行轉(zhuǎn)換，右鍵 菜單中的“替換替換為平鋪式/層疊式順序”,在Stacked Sequence Structure的Frame間傳遞數(shù)據(jù) ，不能通過數(shù)據(jù)線直接傳遞，要借助局部變量（右鍵菜單中的”添加順序局部變量）,在Flat Sequence Structure的Frame間傳遞數(shù)據(jù)，可以通過數(shù)據(jù)線傳遞，不需要局部變量。,*順序結(jié)構(gòu)是一種強制的串行機制，雖然可以保證執(zhí)行順序，但同時也 阻止了并行操作，應避免過多使用順序結(jié)構(gòu)。,4.2 For循環(huán),For循環(huán)用于將某段程序循環(huán)執(zhí)行指定的次數(shù)?？梢酝ㄟ^兩種方法指定循環(huán)次數(shù)，一種是直接給定，一種

17、是通過輸入數(shù)組的大小給定,輸入和輸出數(shù)組,移位寄存器(Shift Register),一個累加10次的a+程序,通過局部變量實現(xiàn),通過移位寄存器實現(xiàn),反饋節(jié)點（Feedback Node）,通過反饋節(jié)點實現(xiàn)a+,4.3 While循環(huán),兩個參數(shù)：當前循環(huán)次數(shù)和條件布爾判斷量；循環(huán)次數(shù)由布爾量來判斷決定。循環(huán)的條件有兩種：“真 時停止”和“真時繼續(xù)”。,添加定時器,使用移位寄存器和反饋節(jié)點,累加器程序,4.4 Case結(jié)構(gòu),If(a%2=0) b=a+2; else b=a+1; end,等價于if.else.語句的Case結(jié)構(gòu),等價于switch語句的Case結(jié)構(gòu),switch (fruit)

18、 case apple: price=9; case banana: price=10; case pear: price=8; default: price=0; ,4.5 事件結(jié)構(gòu)（Event Structure）,分析該程序可以看出，這個程序在沒有用戶點擊的情況下完全都是在“空轉(zhuǎn)”，浪費了大量的CPU資源，而且當“事件”發(fā)生太快時可能會被忽略。因此Labview提供了事件結(jié)構(gòu)來解決這個問題，即僅當“事件”發(fā)生時，程序才做相應的響應,基于While循環(huán)和Case結(jié)構(gòu)的單擊計數(shù)器,事件結(jié)構(gòu)框及設置,1）事件處理分支：列出事件分支及總數(shù) 2）事件說明符：列出事件源和事件結(jié)構(gòu)當前分支處理的所有事件名稱 3）事件源：列出按類排列的事件源 4）事件：列出事件源對應事件列表,Filter事件 顧名思義，當該事件發(fā)生時，用戶可以過濾掉甚至完全放棄掉該事件將觸發(fā)的活動。,4.6 使能結(jié)構(gòu),框圖使能結(jié)構(gòu)注釋程序框圖,4.7 公式節(jié)點（Formula Node）,通過公式節(jié)點，用戶不僅可以實現(xiàn)復雜的數(shù)學公式，還能通過文本編程寫一些基本的邏輯語句，如ifelse, case, while循環(huán)之類的語句。,y=,公式節(jié)點中可以包含任意數(shù)量的公式,文本編程語言的實現(xiàn),基于公式節(jié)點的CRC16算法的實現(xiàn),模擬溫度采集監(jiān)測系統(tǒng),練習,1. 利用順序結(jié)構(gòu)和timing面板下的tick count VI，計