第1章LabVIEW入门

1、虚拟技术及仪器虚拟技术及仪器n指定教材指定教材 Labview7.1编程与虚拟仪器设计编程与虚拟仪器设计 清华大学出版社清华大学出版社n参考教材参考教材 Labview入门与提高范例教程入门与提高范例教程 中国铁道出版社中国铁道出版社 Labview程序设计与应用程序设计与应用 电子工业出版社电子工业出版社 Labview7 Express实用技术教程实用技术教程 中国铁道出版社中国铁道出版社 Labview7.1测试技术与仪器教程测试技术与仪器教程 机械工业出版社机械工业出版社 教师：王恒迪教师：王恒迪答疑：周三下午答疑：周三下午2：30-4：00 西苑西苑5-22

2、0房间房间学习要求学习要求n多练习，多上机。多练习，多上机。n复习以前学习过的复习以前学习过的C语言知识。因为语言知识。因为LabVIEW的语法知识是遵循的语法知识是遵循C语言的。语言的。n按时完成教师指定的课下练习。按时完成教师指定的课下练习。第第1章章 LabVIEW入门入门1.1 虚拟仪器概述虚拟仪器概述 虚拟仪器（虚拟仪器（virtual instrument）是基于计）是基于计算机的仪器。算机的仪器。 计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。这种结合有两种方式：一个重要方向。这种结合有两种方式： 1、将计算机装入仪器将计算机装入仪器，

3、典型例子就是智能，典型例子就是智能化仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积化仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。已经出现含嵌入式系统的仪器。 2、将仪器装入计算机将仪器装入计算机。以通用的计算机硬。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。仪器主要是指这种方式。被测对象信号调理数据采集卡虚拟仪器面板数据处理计算机计算机虚拟仪器的主要特点有：虚拟仪器的主要特点有：n利用计算机模拟传统的仪器。利用计算机

4、模拟传统的仪器。尽可能采用通用尽可能采用通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。的硬件，各种仪器的差异主要是软件。n可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。功能，可以创造出功能更强的仪器。n用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。虚拟仪器通过应用程序将通用计算机与功能化虚拟仪器通过应用程序将通用计算机与功能化硬件结合起来，用户可通过图形界面来操作计硬件结合起来，用户可通过图形界面来操作计算机，就像在操作自己定义、自己设计的一台算机，就像在操作自己定义、自己设计的一台仪器一样，从而完

5、成对被测试量的采集、分析、仪器一样，从而完成对被测试量的采集、分析、判断、显示、数据储存等。判断、显示、数据储存等。 Software is Instrument 虚拟仪器（虚拟仪器（virtual instrument） n virtual虚拟的虚拟的：利用计算机去虚拟：利用计算机去虚拟各种仪器面板。各种仪器面板。视觉上的视觉上的“虚虚”。nvirtual实质上的，有效的实质上的，有效的：测控仪：测控仪器应该强调器应该强调“实实”。这里是指利用通用。这里是指利用通用的软硬件平台去真实实现测控仪器的功的软硬件平台去真实实现测控仪器的功能，能，现实当中的现实当中的“实实”。 上世纪八十年代有人以

6、个人计算机为基础，在微机内上世纪八十年代有人以个人计算机为基础，在微机内部增加一些插件或外附插件箱，将各种测量电路插件接于部增加一些插件或外附插件箱，将各种测量电路插件接于PC内部总线，加上某些软件来实现传统仪器的功能，这内部总线，加上某些软件来实现传统仪器的功能，这种仪器称为种仪器称为PC仪器或个人仪器。因为计算机系统的硬软仪器或个人仪器。因为计算机系统的硬软件资源可代替一般自动测试系统和智能仪表中的微处理器、件资源可代替一般自动测试系统和智能仪表中的微处理器、存储器、接口电路和显示器，因而减少了仪器的许多硬件，存储器、接口电路和显示器，因而减少了仪器的许多硬件，降低了仪器成本，而且无需对每

7、一种新仪表都从头开始设降低了仪器成本，而且无需对每一种新仪表都从头开始设计，所以该方案一经提出就在仪表界引起极大的轰动。计，所以该方案一经提出就在仪表界引起极大的轰动。 HP VEE(美国美国HP公司公司)、Prograph、V语言（新墨西语言（新墨西哥州立大学）、哥州立大学）、VIPERS（意大利（意大利Pavia大学）、大学）、Show and Tell、MAVIS（弗吉尼亚大学）、（弗吉尼亚大学）、Khoros（德国（德国Darmstadt大学）、大学）、VPP（visual programming platform浙江大学）浙江大学） 目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语目前在这一

8、领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国言是美国NI公司的公司的LabVIEW。1.2 LabVIEW是什么？是什么？ LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种图形化的编程语言，）是一种图形化的编程语言，又称为又称为“”语言。语言。 LabVIEW基本上不写程序代码，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图。取而代之的是流程图。 LabVIEW可满足各种通讯协议可满足各种通讯协议(RS232等等)。还内置。还内置了便于应用了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。等软件标准的库函数。 LabVIE

9、W尽可能利用了技术人员所熟悉的术语、图标尽可能利用了技术人员所熟悉的术语、图标和概念，是一个面向最终用户的工具。和概念，是一个面向最终用户的工具。 利用利用LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件。，可产生独立运行的可执行文件。LabVIEW提供了提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。的多种版本。PXI功能电路板功能电路板PXI机箱机箱PXI Express 机箱机箱1.3 LabVIEW与其他编程语言的对比与其他编程语言的对比n C+：功能强大，对设备底层驱动完善，但语：功能强大，对设备底层驱动完善，但语法规则复杂，学习过程繁复，掌握时间较长。法规则复杂

10、，学习过程繁复，掌握时间较长。n MATLAB：掌握过程异常简单，符合常人习：掌握过程异常简单，符合常人习惯，有丰富的函数供选择，是算法模拟的最佳选惯，有丰富的函数供选择，是算法模拟的最佳选择。但是计算速度太慢，对硬件支持太弱，且无择。但是计算速度太慢，对硬件支持太弱，且无法做成可执行文件，算法无法有效保护。法做成可执行文件，算法无法有效保护。n LabVIEW：掌握过程简单，执行速度与：掌握过程简单，执行速度与C+相差不大，界面友好，对硬件支持良好，兼具二相差不大，界面友好，对硬件支持良好，兼具二者的优点。者的优点。 1.4 LabVIEW的运行机制的运行机制1.4.1 LabVIEW应用程

11、序的构成应用程序的构成n前面板（前面板（front panel）n流程图（流程图（block diagram）n图标图标/连结器连结器(icon/connector)前面板前面板控制对控制对象象(输输入入)显示对象显示对象(输出输出)流程图流程图函数：随机函数：随机数发生器数发生器与前面板控件对与前面板控件对应的连线端子应的连线端子与前面板控与前面板控件对应的连件对应的连线端子线端子结构：循环结构：循环图标图标/连接器连接器图标图标/连接器连接器1.4.2 LabVIEW的操作模板的操作模板控制模板（控制模板（Control Palette）只能用于前面板只能用于前面板 用用Windows菜单

12、的菜单的Show Controls Palette功能打开它，也可以在功能打开它，也可以在前面板的空白前面板的空白处，右击鼠标处，右击鼠标，以弹出控制模板，以弹出控制模板 。逻辑数值的控制逻辑数值的控制(上面上面)和显和显示（下面）。包含各种布尔示（下面）。包含各种布尔开关、按钮以及指示灯等。开关、按钮以及指示灯等。控制模板（控制模板（Control Palette）只能用于前面板只能用于前面板Numeric数值量数值量数值的控制数值的控制(上面上面)和显示（下和显示（下面）。包含数字式、指针式面）。包含数字式、指针式显示表盘及各种输入框。显示表盘及各种输入框。Boolean布尔量布尔量以图形

13、方式显示数据结果。以图形方式显示数据结果。控制模板（控制模板（Control Palette）只能用于前面板只能用于前面板String & Path字符字符串和路径串和路径字符串和路径的控制字符串和路径的控制(上面上面)和显示（下面）。和显示（下面）。Graph图形显示图形显示可以在此选择全部内容可以在此选择全部内容控制模板（控制模板（Control Palette）只能用于前面板只能用于前面板User Controls用户控制用户控制用户自定义的控制和显示。用户自定义的控制和显示。全部内容全部内容功能模板功能模板(Functions Palette) 只能用于流程图程序窗口只能用于流

14、程图程序窗口 。用用Windows菜菜单下的单下的Show Functions Palette功能打开它，功能打开它，也可以在也可以在流程图流程图程序窗口的程序窗口的空白处右击鼠标空白处右击鼠标以弹以弹出功能模板。出功能模板。信号分析，大部分为快速信号分析，大部分为快速VI，分析参数方便容易。分析参数方便容易。功能模板功能模板(Functions Palette)只能用于流程图只能用于流程图Input信号输入信号输入信号输入，有些功能与硬件信号输入，有些功能与硬件有关，大部分为快速有关，大部分为快速VI，建立，建立界面方便容易。界面方便容易。分析分析包括程序控制结构命令，例包括程序控制结构命令

15、，例如循环控制等，以及全局变如循环控制等，以及全局变量和局部变量。量和局部变量。Structure程序程序结构结构信号输出，有些功能与硬信号输出，有些功能与硬件有关，大部分为快速件有关，大部分为快速VI，建立界面方便容易。建立界面方便容易。功能模板功能模板(Functions Palette)只能用于流程图只能用于流程图数值运算、数值运算、逻辑运算、逻辑运算、关系运算关系运算包括各种逻辑运算符以包括各种逻辑运算符以及布尔常数。包括各种及布尔常数。包括各种常用的数值运算，还包常用的数值运算，还包括数制转换、三角函数、括数制转换、三角函数、对数、复数等运算，以对数、复数等运算，以及各种数值常数。及

16、各种数值常数。Output信号输出信号输出功能模板功能模板(Functions Palette)只能用于流程图只能用于流程图信号操信号操作处理作处理对信号的一些逻辑操作对信号的一些逻辑操作可以在此选择全部内容可以在此选择全部内容全部内容全部内容工具模板（工具模板（Tools Palette）nWindows菜单下选择菜单下选择Show Tools Palette命命令以显示该模板令以显示该模板 ，可用于前面板和流程图可用于前面板和流程图程程序窗口序窗口 。 自动选择自动选择:根根据被操作对象据被操作对象自动选择功能，自动选择功能，最常用最常用 用 于 前 面 板用 于 前 面 板的 控 制 和

17、 显的 控 制 和 显示 。 当 指 向示 。 当 指 向数 字 或 字 符数 字 或 字 符串 控 制 中 键串 控 制 中 键入 值 时 ， 工入 值 时 ， 工具 会 变 成 标具 会 变 成 标签工具签工具用于选择、移动或用于选择、移动或改变对象的大小。改变对象的大小。当用于改变对象的当用于改变对象的连框大小时，会变连框大小时，会变成相应形状。成相应形状。工具模板（工具模板（Tools Palette）用于修改文本或用于修改文本或者创建自由文本。者创建自由文本。当创建自由文本当创建自由文本时它会变成相应时它会变成相应形状。形状。用 于 在 流 程用 于 在 流 程图 程 序 上 连图

18、程 序 上 连接 对 象 （ 表接 对 象 （ 表示 数 据 流示 数 据 流向 ） 。 如 果向 ） 。 如 果联 机 帮 助 的联 机 帮 助 的窗 口 被 打 开窗 口 被 打 开时 ， 把 该 工时 ， 把 该 工具 放 在 任 一具 放 在 任 一条 连 线 上 ，条 连 线 上 ，就 会 显 示 相就 会 显 示 相应 的 数 据 类应 的 数 据 类型。型。用鼠标左键可以弹用鼠标左键可以弹出对象的快捷菜单，出对象的快捷菜单，即此时鼠标左键等即此时鼠标左键等于右键。于右键。工具模板（工具模板（Tools Palette）使用该工具就可使用该工具就可以不需要使用滚以不需要使用滚动条而

19、在窗口中动条而在窗口中漫游。漫游。使 用 该 工 具使 用 该 工 具在在VI的流程的流程图 对 象 上 设图 对 象 上 设置断点。置断点。可在框图程序内的可在框图程序内的数据流线上设置探数据流线上设置探针。通过控针窗口针。通过控针窗口来观察该数据流线来观察该数据流线上的数据变化状况。上的数据变化状况。工具模板（工具模板（Tools Palette）使用该工具来提使用该工具来提取颜色用于编辑取颜色用于编辑其他的对象。其他的对象。用来给对象定义颜用来给对象定义颜色。它也显示出对色。它也显示出对象的前景色和背景象的前景色和背景色。色。练习练习-：参见第：参见第1章例章例1 n建立一个建立一个0到

20、到10之间的随机数，当数大于等于之间的随机数，当数大于等于5时指示灯时指示灯点亮，当数小于点亮，当数小于5时指示灯熄灭。同时以图形方式显示数时指示灯熄灭。同时以图形方式显示数值。值。 1.选择选择 File-New，打开一个新的前面板窗口。，打开一个新的前面板窗口。2.从从 Controls-Numeric 中选择中选择Meter和和Vertical Progress Bar放到前面板中。放到前面板中。3.在标签文本框中分别输入在标签文本框中分别输入“随机数随机数1”和和“随机数随机数2”(Sacles选项卡中选择显示选项卡中选择显示)，然后在前面板中的其他，然后在前面板中的其他任何位置单击一

21、下。任何位置单击一下。4.把显示对象的显示范围设置为把显示对象的显示范围设置为0.0到到10.0。 a. 双击坐标的标度值，使它高亮显示。双击坐标的标度值，使它高亮显示。 b 在坐标中输入在坐标中输入 10，再在前面板中的其他任何地方单击，再在前面板中的其他任何地方单击一下。一下。 这时这时0.0到到10.0之间的增量将被自动显示。之间的增量将被自动显示。 n从从Windows-Show Diagram 打开流程图窗口。从功打开流程图窗口。从功能模板中选择对象，将它们放到流程图上。能模板中选择对象，将它们放到流程图上。n该流程图中新增的对象有乘法器、数值常数、随机数该流程图中新增的对象有乘法器

22、、数值常数、随机数发生器、延时器，由前面板的设置自动带出来的有随发生器、延时器，由前面板的设置自动带出来的有随机数机数1、随机数、随机数2、报警灯、停止按钮。、报警灯、停止按钮。n乘法器和随机数发生器由乘法器和随机数发生器由Functions-Numeric中拖出，中拖出，尽管数值常数也可以这样得到，但是建议使用下面的尽管数值常数也可以这样得到，但是建议使用下面的方法更好些：方法更好些：用连线工具在某个功能函数或用连线工具在某个功能函数或VI的连线的连线端子上单击鼠标右键，再从弹出的菜单中选择端子上单击鼠标右键，再从弹出的菜单中选择 Create Constant，就可以创建一个具有正确的数据

23、，就可以创建一个具有正确的数据格式的数值常数对象。格式的数值常数对象。 附注与说明附注与说明 如果要查看某个功能函数或者如果要查看某个功能函数或者 VI 的输入输的输入输出，需要出，需要从从Help菜单中选择菜单中选择Show Help(或是或是Ctrl+H)，再把光标置于这个功能函数或者再把光标置于这个功能函数或者 VI上。上。 2、显示对象（、显示对象（Indicator）、控制对象）、控制对象（Control）和数值常数对象：显示对象和控）和数值常数对象：显示对象和控制对象都是前面板上的控件，制对象都是前面板上的控件，前者有输入端前者有输入端子而无输出端子，后者正好相反，它们分别子而无输

24、出端子，后者正好相反，它们分别相当于普通编程语言中的输出参数和输入参相当于普通编程语言中的输出参数和输入参数。数。数值常数对象可以看成是数值常数对象可以看成是控制对象控制对象的一的一个特例。个特例。 在前面板中创建新的控制对象或显示对象时，在前面板中创建新的控制对象或显示对象时，LabVIEW 都会在流程图中创建对应的端子。端子的符都会在流程图中创建对应的端子。端子的符号反映该对象的数据类型。号反映该对象的数据类型。例如，例如，DBL 符号表示对象符号表示对象数据类型是双精度数；数据类型是双精度数；TF 符号表示布尔数；符号表示布尔数；I16 符号符号表示表示16位整型数；位整型数；ABC符号

25、表示对象数据类型是字符符号表示对象数据类型是字符串。串。 一个对象应当是显示对象还是控制对象必须弄清楚，一个对象应当是显示对象还是控制对象必须弄清楚，否则无法正确连线。有时他们的图标是相似或相同的，否则无法正确连线。有时他们的图标是相似或相同的，可以根据需要明确规定它是显示对象还是控制对象。可以根据需要明确规定它是显示对象还是控制对象。方法是将鼠标移到图标上，然后点右键，可出现快速方法是将鼠标移到图标上，然后点右键，可出现快速菜单。如果菜单中有菜单。如果菜单中有Chang to Control,说明这是一个说明这是一个显示对象显示对象，可以根据需要，将其变为控制对象。，可以根据需要，将其变为控

26、制对象。如果如果菜单中有菜单中有Chang to Indicator ,说明这是一个控制对象，说明这是一个控制对象，也可以根据需要，将其变为显示对象。也可以根据需要，将其变为显示对象。 关于连线关于连线连线在程序设计中很常见。连线在程序设计中很常见。流程图上流程图上的每一个对象都带有自己的连线端子，连的每一个对象都带有自己的连线端子，连线将构成对象之间的数据通道。线将构成对象之间的数据通道。因为这不因为这不是几何意义上的连线，因此是几何意义上的连线，因此并非任意两个并非任意两个端子间都可连线，连线类似于普通程序中端子间都可连线，连线类似于普通程序中的变量。数据单向流动，从源端口向一个的变量。数

27、据单向流动，从源端口向一个或多个目的端口流动。不同的线型代表不或多个目的端口流动。不同的线型代表不同的数据类型。同的数据类型。 类型类型 颜色颜色整形数整形数 蓝色蓝色浮点数浮点数 橙色橙色逻辑量逻辑量 绿色绿色字符串字符串 粉色粉色文件路径文件路径 青色青色其他还有动态其他还有动态数据、簇、图数据、簇、图像、波形等像、波形等 n当需要连线转弯时，点击一次鼠标键，即可以当需要连线转弯时，点击一次鼠标键，即可以正交垂直方向地弯曲连线。点击正交垂直方向地弯曲连线。点击SPACE键可键可改变线的方向。改变线的方向。n线型为波折号的虚线表示坏线。可以通过使用线型为波折号的虚线表示坏线。可以通过使用定位

28、工具点击坏线再按下定位工具点击坏线再按下 来删除它。来删除它。选择选择 EditRemove Bad Wires 或者按下或者按下 可以一次删除流程图中的所有坏线。可以一次删除流程图中的所有坏线。 16 程序调试技术程序调试技术n找出语法错误找出语法错误 如果一个如果一个VI程序存在语法错误，则在程序存在语法错误，则在面板工具条上的面板工具条上的运行按钮会变成一个折断运行按钮会变成一个折断的箭头，表示程序不能被执行。这时该按的箭头，表示程序不能被执行。这时该按钮被称作错误列表。点击它，则钮被称作错误列表。点击它，则LabVIEW弹出错误清单窗口，点击其中任何一个所弹出错误清单窗口，点击其中任何

29、一个所列出的错误，选用列出的错误，选用Show error功能，则出功能，则出错的对象或端口就会变成高亮。错的对象或端口就会变成高亮。 2设置执行程序高亮设置执行程序高亮n在在LabVIEW的工具条上有一个画着灯泡的工具条上有一个画着灯泡的按钮，这个按钮叫做的按钮，这个按钮叫做“高亮执行高亮执行”按按钮上。点击这个按钮使它变成高亮形式，钮上。点击这个按钮使它变成高亮形式，再点击运行按钮，再点击运行按钮，VI程序就以较慢的速程序就以较慢的速度运行，没有被执行的代码灰色显示，度运行，没有被执行的代码灰色显示，执行后的代码高亮显示，并显示数据流执行后的代码高亮显示，并显示数据流线上的数据值。这样，就

30、可以根据数据线上的数据值。这样，就可以根据数据的流动状态跟踪程序的执行。的流动状态跟踪程序的执行。3断点与单步执行断点与单步执行为了查找程序中的逻辑错误，有时希望流为了查找程序中的逻辑错误，有时希望流程图程序一个节点一个节点地执行。使用断程图程序一个节点一个节点地执行。使用断点工具可以在程序的某一地点中止程序执行，点工具可以在程序的某一地点中止程序执行，用探针或者单步方式查看数据。使用断点工用探针或者单步方式查看数据。使用断点工具时，点击希望设置或者清除断点的地方。具时，点击希望设置或者清除断点的地方。断点的显示对于节点或者图框表示为红框，断点的显示对于节点或者图框表示为红框，对于连线表示为红

31、点。对于连线表示为红点。当当VI程序运行到断点被程序运行到断点被设置处，程序被暂停在将要执行的节点，以设置处，程序被暂停在将要执行的节点，以闪烁表示。闪烁表示。按下单步执行按钮，闪烁的节点按下单步执行按钮，闪烁的节点被执行，下一个将要执行的节点变为闪烁，被执行，下一个将要执行的节点变为闪烁，指示它将被执行。指示它将被执行。也可以点击暂停按钮，这也可以点击暂停按钮，这样程序将连续执行直到下一个断点。样程序将连续执行直到下一个断点。4探针探针n可用探针工具来查看当流程图程序可用探针工具来查看当流程图程序流经某一根连接线时的数据值。流经某一根连接线时的数据值。从从Tools工具模板选择探针工具，再用工具模板选择探针工具，再用鼠标左建点击希望放置探针的连接鼠标左建点击希望放置探针的连接线（线（或右击鼠标，推荐这样使用或右击鼠标，推荐这样使用）。）。这时显示器上会出现一个探针显示这时显示器上会出现一个探针显示窗口。窗口。该窗口总是被显示在前面板该窗口总是被显示在前面板窗口或流程图窗口的上面窗口或流程图窗口的上面。17 子子VI的建立的建立子子VI（SubVI）相当于普通编程语言中相当于普通编程语言中的子程序，也就是被其他的的子程序，也就是被其他的 VI调用的调用的VI。可以将任何一个定义了图标和联接器可以将任何一个定义了图标和联接器的的 VI作