LabVIEW编程及虚拟仪器设计(第一讲)

1、LabVIEWLabVIEW编程及虚拟仪编程及虚拟仪器设计器设计第一讲第一讲 绪论绪论；虚拟仪器、虚拟仪器、LabVIEWLabVIEW概述概述本次课内容：本次课内容： 教材介绍教材介绍 本课程的教学计划本课程的教学计划 本课程教学实施方式本课程教学实施方式 本课程主要特点本课程主要特点 何谓虚拟仪器？何谓虚拟仪器？ 何谓何谓LabVIEW ? ?教材教材:参考参考教材教材:黄松岭，吴静黄松岭，吴静 编著；编著； 赵赵伟，侯国屏伟，侯国屏 审审. 虚拟仪器虚拟仪器设计基础教程设计基础教程. 清华大学清华大学出版社出版社(本教材以最新汉化版本本教材以最新汉化版本LabVIEW 8.5 为基础讲为

2、基础讲解）解）本课程教学计划本课程教学计划（课内（课内32学时）学时） 讲授讲授2020学时学时, ,实验实验1212学时；学时； 教学大纲（一）教学大纲（一）一、一、 虚拟仪器及虚拟仪器及LabVIEW基础基础 1.1 虚拟仪器概述虚拟仪器概述 1.2 何谓何谓LabVIEW？ 1.3 LabVIEW的运行机制的运行机制 1.4 LabVIEW的初步操作的初步操作二、二、 程序结构程序结构 2.1 循环结构循环结构 2.2 条件结构条件结构 2.3 顺序结构和公式节点顺序结构和公式节点三、三、 数据类型：数组、簇和波形数据类型：数组、簇和波形 3.1 数组和簇数组和簇 3.2 数组的创建及自

3、动索引数组的创建及自动索引 3.3 数组功能函数数组功能函数 3.4 簇和波形簇和波形 教学大纲（二）教学大纲（二）四、图形显示四、图形显示 4.1 波形图控件波形图控件 4.2 波形图表控件波形图表控件 4.3 XY图控件图控件 4.4 强度图表控件强度图表控件 4.5 数字波形图控件数字波形图控件 4.6 三维图形控件三维图形控件 4.7 Express VI 4.8局部变量、全局变量、属性节点局部变量、全局变量、属性节点 五、字符串和文件五、字符串和文件I/O 5.1 字符串字符串 5.2 文件的输入文件的输入/输出（输出（I/O） 5.3 数据记录文件数据记录文件六、六、 数据采集（两

4、次课）数据采集（两次课） 6.1 数据采集卡简介数据采集卡简介 6.2 模拟输入模拟输入 6.3 模拟输出模拟输出 6.4 采样应遵循的相关原则采样应遵循的相关原则 教学实施方式教学实施方式选择自己感选择自己感兴趣的课题兴趣的课题提出方案并讨论提出方案并讨论完成课题设计和完成课题设计和书面报告书面报告尽你所能尽你所能获取信息获取信息辅导老师参与辅导老师参与灵活运用灵活运用LabVIEW编程语言工具 在学习了在学习了LabVIEWLabVIEW语言基本语言基本 知识之后：知识之后： 多门课程知识的综合运用；理论与实际相多门课程知识的综合运用；理论与实际相结合。重点非结合。重点非LabVIEW编程

5、语言掌握水平，编程语言掌握水平，而是数据采集、实际信号分析处理、测量而是数据采集、实际信号分析处理、测量方案设计及调试等相关知识的学习及运用。方案设计及调试等相关知识的学习及运用。本课程特点本课程特点多学科知识多学科知识综合综合虚拟仪器设计机械力学车船物理化学计算机软硬件信号处理电工电子技术测量技术传感器技术网络技术本课程的特点本课程的特点设计与创新设计与创新 传统仪器传统仪器用户自己可据需求确定功能用户自己可据需求确定功能 有较大设计、优化空间有较大设计、优化空间 更灵活，可满足自己需求更灵活，可满足自己需求 功能已功能已由由生产厂家完全确生产厂家完全确定；需要另外仪器功能，就要定；需要另外

6、仪器功能，就要更新、购置新的仪器更新、购置新的仪器 虚拟仪器虚拟仪器本课程知识特点本课程知识特点应用广泛（应用广泛（1 1） 适合几乎所有理工科专业的测量应用，包适合几乎所有理工科专业的测量应用，包括：电工电子、机械、力学、物理、化学、括：电工电子、机械、力学、物理、化学、生物、化工、水利、汽车、环境、工物等。生物、化工、水利、汽车、环境、工物等。 在实际应用中，传感器和信号调理器会因在实际应用中，传感器和信号调理器会因应用领域不同而不同，但虚拟仪器所依托应用领域不同而不同，但虚拟仪器所依托的计算机等硬件的差异很小；软件要由用的计算机等硬件的差异很小；软件要由用户据自己需求，利用户据自己需求，

7、利用LabVIEWLabVIEW编制。编制。本课程知识特点本课程知识特点应用广泛（应用广泛（2 2） 应用领域应用领域 声学测试声学测试 工厂生产线自动化测控工厂生产线自动化测控 军工设备测试军工设备测试 食品质量监测食品质量监测 设备的自动测试设备的自动测试ATE 电工电子实验平台构建电工电子实验平台构建 自动光学检验自动光学检验 实验室管理自动化实验室管理自动化 汽车性能测试汽车性能测试 机械测控机械测控 生物医学信号测量生物医学信号测量 机器视觉机器视觉 计量校准计量校准 石油和天然气信号处理石油和天然气信号处理 电子测试电子测试 制药生产质量监控制药生产质量监控 光纤校准光纤校准 工业

8、机器人工业机器人 光学度量和测定光学度量和测定 过程自动化过程自动化 功率测量与谐波分析功率测量与谐波分析 SCADA系统系统 半导体器件性能测试半导体器件性能测试 统计流程控制统计流程控制 电子通信测试电子通信测试 晶片传送手臂晶片传送手臂 振动测试振动测试 电机特性参数检测电机特性参数检测 本课程知识特点本课程知识特点应用广泛（应用广泛（3 3） 运动控制运动控制本课程知识特点本课程知识特点应用广泛（应用广泛（4 4） 无损检测领域无损检测领域本课程知识特点本课程知识特点应用广泛（应用广泛（5 5） 油气管道外磁场测量系统油气管道外磁场测量系统虚拟仪器举例虚拟仪器举例虚拟电压表虚拟电压表虚

9、拟仪器举例虚拟仪器举例虚拟谐波分析仪虚拟谐波分析仪虚拟仪器举例虚拟仪器举例虚拟示波器虚拟示波器什么是虚拟仪器？什么是虚拟仪器？ 虚拟仪器（虚拟仪器（Virtual InstrumentVI）计算机计算机化的测量仪器；是计算机与相关面向仪器的软、硬化的测量仪器；是计算机与相关面向仪器的软、硬件产品的有机结合。使用者通过友好的图形界面即件产品的有机结合。使用者通过友好的图形界面即虚拟仪器的前面板操作计算机，就像在操控自己定虚拟仪器的前面板操作计算机，就像在操控自己定义、设计的测量仪器一样，并可以方便地组合、更义、设计的测量仪器一样，并可以方便地组合、更新和扩展它，从而更快捷、更经济、更灵活地解决新

10、和扩展它，从而更快捷、更经济、更灵活地解决各个领域的测量和自动控制等应用问题。各个领域的测量和自动控制等应用问题。被测对象传感器信号调理数据采集信号处理仪器面板虚拟仪器的主要特点：虚拟仪器的主要特点： 尽可能采用通用的硬件，各种虚拟仪器尽可能采用通用的硬件，各种虚拟仪器之间的差异主要是软件。之间的差异主要是软件。 充分发挥计算机的能力，具有强大的数充分发挥计算机的能力，具有强大的数据分析和处理功能，可以创造出功能更据分析和处理功能，可以创造出功能更多、更强的测量或测控仪器及系统。多、更强的测量或测控仪器及系统。 用户可根据自己的实际需求，很便利地用户可根据自己的实际需求，很便利地自主构建新的虚

11、拟仪器。自主构建新的虚拟仪器。何谓何谓LabVIEW？ LabVIEW（ Laboratory Virtual Instrument Engineering），），1992年由美国国家仪器公司（即年由美国国家仪器公司（即National Instrument Cop. NI公司）推出，之后不断翻新，是用于计算机化的仪器设计用公司）推出，之后不断翻新，是用于计算机化的仪器设计用的编程工具软件，具有图形化编程语言特征，人机界面友好，的编程工具软件，具有图形化编程语言特征，人机界面友好，功能函数库丰富、强大功能函数库丰富、强大 ，被工业界、学术界和高校科研教学实，被工业界、学术界和高校科研教学实验室

12、等广泛认同，被视为一个标准的数据采集、仪器设计及控验室等广泛认同，被视为一个标准的数据采集、仪器设计及控制的优秀工具软件。是多种计算机化仪器设计工具软件中最成制的优秀工具软件。是多种计算机化仪器设计工具软件中最成功的一种。功的一种。 NI公司的奋斗目标公司的奋斗目标：不断朝着全面图形化方向发展，即希望将：不断朝着全面图形化方向发展，即希望将设计、制造、测试、质量管理等全部集成在同一个设计、制造、测试、质量管理等全部集成在同一个LabVIEW 软件平台上实施、完成，以不断提高各个应用领域的工程（设软件平台上实施、完成，以不断提高各个应用领域的工程（设计、制造、测试）实现全过程的效率。计、制造、测

13、试）实现全过程的效率。LabVIEW应用程序应用程序（虚拟仪器（虚拟仪器VI）的）的构成：构成： 前面板前面板 框图框图 图标图标/连接器连接器框图：也称框图：也称“框图面板框图面板”或或“框图窗口框图窗口”或或“后面后面板板”。 前面板（前面板（front panelfront panel）：）： 框图（框图面板；后面板）框图（框图面板；后面板）图标图标/ /连接器连接器(icon/connector) (icon/connector) 基于基于LabVIEW编制的虚拟仪器程序即编制的虚拟仪器程序即VI，具，具有层次化、结构化、模块化特征。有层次化、结构化、模块化特征。VI也可作为子程也可作

14、为子程序，被称作子序，被称作子VI，被其他被其他VI调用。调用。每个每个VI的前面板的前面板和框图面板的右上角都显示了一个默认的图标。和框图面板的右上角都显示了一个默认的图标。 图标是图标是VI或或子子VI在程序框图上的图形化表示；在程序框图上的图形化表示；而连接器定义了而连接器定义了子子VI与主程序（与主程序（VI）之间的参数形）之间的参数形式和接口。式和接口。启动启动LabVIEW（1） 在前面板上，在前面板上，只能看到输入控只能看到输入控制量和程序运行制量和程序运行结果即输出；而结果即输出；而虚拟仪器程序即虚拟仪器程序即VI的图形化设计的图形化设计则在框图面板上则在框图面板上进行。进行。

15、LabVIEW的编程环境的编程环境操作选板操作选板 工具选板工具选板 控件选板控件选板 函数选板函数选板 A) A) 工具选板工具选板 在在LabVIEW的图形化的图形化编程环境下，工具选板提编程环境下，工具选板提供了用于创建、修改和调供了用于创建、修改和调试程序即试程序即VI的多种工具。的多种工具。 用于用于向前面板添加向前面板添加各各种输入控制对象和种输入控制对象和各种输各种输出显示对象出显示对象。 B) B) 控件选板控件选板 C) C) 函数选板函数选板 是为是为VIVI编程提供图形化的编程提供图形化的各种功能函数的选择模板。只各种功能函数的选择模板。只有打开了框图窗口（即框图面有打开

16、了框图窗口（即框图面板板/ /后面板），才能显示函数后面板），才能显示函数选板。选板。 前面板上的工具条前面板上的工具条 框图面板（窗口、后面板）上的工具条框图面板（窗口、后面板）上的工具条 编写程序（编写程序（VIVI）举例）举例求平均数。求平均数。 VI的调试技术：的调试技术： 执行加亮执行加亮单击框图面板上的加亮按钮；节点间的数据流单击框图面板上的加亮按钮；节点间的数据流动便以在连线上移动的气泡来表示。动便以在连线上移动的气泡来表示。 单步执行单步执行单击框图面板上的单击框图面板上的“单步步入单步步入”或或“单步步过单步步过”钮以观察钮以观察VI运行的每一步动作；与执行加亮结合使用效果运

17、行的每一步动作；与执行加亮结合使用效果更好更好探针工具探针工具检查检查VIVI运行时的即时数据。必须在数据流运行时的即时数据。必须在数据流动之前加设动之前加设在希望探查的数据连线上弹出快捷菜单、选在希望探查的数据连线上弹出快捷菜单、选择择“探针探针”或用工具模板上的探针工具或用工具模板上的探针工具，单击数据连线，均，单击数据连线，均可增加探针。可增加探针。 断点断点用工具模板上的断点工具为程序中的子用工具模板上的断点工具为程序中的子VI、节点或、节点或连线等添加断点。程序运行到断点处会自动中止，可在此处连线等添加断点。程序运行到断点处会自动中止，可在此处开始作单步运行、使用探针探测即时数据，等

18、等。开始作单步运行、使用探针探测即时数据，等等。 修改图标和建立连接器（用于构建子修改图标和建立连接器（用于构建子VIVI） 修改图标：修改图标：为构建子程序，可对默认图标进行修改，以获为构建子程序，可对默认图标进行修改，以获得更能说明子得更能说明子VI功能的图标。具体地，功能的图标。具体地，用鼠标右键单击用鼠标右键单击前面板前面板或或框图面板框图面板右上角的默认图标，在弹出的快捷菜单中选择右上角的默认图标，在弹出的快捷菜单中选择“编编辑图标辑图标”，即打开了图标编辑器窗口（其中，左为工具；中即打开了图标编辑器窗口（其中，左为工具；中是编辑窗；右是黑白、是编辑窗；右是黑白、1616色、色、256256色；确定色；确定/ /取消键）取消键）。 建立连接器建立连接器：用鼠标右键单击用鼠标右键单击前面板的图标窗格前面板的图标窗格，从其快，从其快捷菜单中选捷菜单中选“显示连接板显示连接板”即可打开连接器窗格，从而可设置即可打开连接器窗格，从而可设置连接器端子的连接模式（连接器端子