2020年最新传感器与虚拟仪器指导书.doc

1、2020年最新传感器与虚拟仪器指导书传感器与虚拟仪器 实验指点书 王丽编写 通讯与电子工程学院 2017年8月 目 录 实验1 labview软件的基础操作.3 实验2 数据操作实验.7 实验3 数组、簇、字符串.18 实验4 程序结构实验.23 实验5 创建子VI.28 实验6 图表和图形实验.31 实验1 labview软件的基础操作 1、实验目的 1、熟习Labview的基本组件、前面板、程序框图、快捷和下拉菜单、选项板及在线帮助、VI的创建方法 2、掌握编辑前面板和程序框图的方法 3、学会使用联机帮助 4、运行和调试简单VI程序 2、实验仪器装备 计算机，labview8.6软件 3、

2、实验原理 1、1个labview程序由1个或多个虚拟仪器组成，虚拟仪器简称为VI，每一个VI由前面板、框图和图标3部份组成，框图是VI的源代码，由labview的图形化编程即G语言组成，图标是VI的图形表示，会在另外的VI框图中作为1个对象使用。 2、所有的LabVIEW 利用程序，即虚拟仪器（VI），它包括前面板（front panel）、流程图（block diagram）和图标/连结器(icon/connector)3部份。 4、实验内容及注意事项 1、 启动Labview，查找Labview示例 2、 熟习前面板与程序框图的切换及视察程序流的履行进程 3、 随机信号产生器（利用开关控制

3、1系列随机数的产生） 4、打开lianxi3.vi,为其添加程序注释，并运行和调试VI 5、实验步骤： 练习1 启动Labview，查找Labview示例 步骤： 1. 在“新建”窗口当选择“VI-基于模板-使用指南（入门）-生成、分析和显示”，单击后右边便相应出现该模板VI的 程序框图预览和该模板VI的功能说明，然后单击“肯定”按钮，便同时打开了“生成、分析和显示”模板VI的前面板和程序框图。 2. 单击按钮Run运行该程序 3. 改变波形和频率，看看波形和频率的变化 练习2 熟习前面板与程序框图的切换及视察程序流的履行进程 1.在练习1的基础上，利用快捷方式将前面板切换到程序框图。(ctr

4、l+E) 2.单击高亮度显示按钮视察代码的数据流向。 练习3随机信号产生器（利用开关控制1系列随机数的产生） 1、新建“lianxi3.vi” 2、控件查看图形显示控件波形图表，单击放入前面板中，程序框图也会出现相应的控件端子。 3、控件按钮与开关垂直摇杆开关，单击放入前面板中， 4、在程序框图里单击右键，显示“编程”然后是“数值”选框，里面有0的随机数，挨着“数值常量”，单击放入程序框图中， 5、在程序框图中单击右键，选择编程结构while循环，单击放入程序框图中，框住上述端子 6、依照图连线，单击运行按钮，可在前面板中看到波形，单击开关，则 停止。 练习4 打开lianxi3.vi,为其添

5、加程序注释，并运行和调试VI 1、采取连续运行、单步运行，高亮度程序运行等方法。 2、在程序框图中设置断点 3、使用探针视察运行时连线上的数据。（查看工具选板，里面有设置清除断点和探针数据，设置断点后，看 探针数据的变化，然后清除断点，再看探针数据的变化） 此为设置断点 此为取消断点后，数值1直在变化 6、思考题 1、如果程序进入死循环，应如何操作？ 2、如何查看程序编译毛病？ 7、对学生实验报告要求 1、实验前做好预习，明确目的、原理、方法，避免和减少毛病 2、实验进程中持严肃认真的态度 3、对实验结果必须进行仔细视察和认真记录，得出恰当的结论 4、独立认真完成实验报告 实验2 数据操作实验

6、 1、实验目的 1、 熟习几种常见的数据类型 2、 熟习数据类型设定操作 3、掌握数据运算的经常使用运算方法 4、利用数据操作章节知识完成Labview编程和调试 2、实验仪器装备 计算机，labview8.6软件 3、实验原理 1、工具中的第1个手型工具可以修改数值常量的值 2、工具中的第2个手型工具可以修改标签值，即控件的名称。 3、右击仪表属性标尺，可以修改仪表控件的显示范围 4、函数编程比较中的控件，例如，其输出端为真（T）或假（F），两个输入端，在上面的输入端所输入的数值常量要放在比较的前面，例如 ，其输出为真，即T，如果，其输出为假，即F 4、实验内容及注意事项 1、假定有1台仪器

7、，需要调剂其输入电压，当调剂电压超过某1设定电压值时，需要通过唆使灯色彩变化发出正告。 2、构建VI，产生两个随机数（在0到1之间）并在仪表上显示两个随机数。仪表上分别设置标签“Random number1”和“Random number2”，使其中1个仪表呈蓝色而另外一个仪表呈红色。当红色仪表上随机数值比蓝色仪表数值大时，用1个方形LED显示绿色，否则LED显示黑色。运行VI几次并视察结果。 3、构建停车信号灯。创建从0到2变化的刻度盘控件，该控件具有3个LED显示：绿色、黄色和红色。当在刻度盘0位置时，使VI打开绿色LED；当在刻度1上时，变成黄色；当在刻度2上时，变成红色。 4、构造VI

8、产生1个0到10间的随机数。在VI的前面板上用唆使器来显示随机数的值，然后点亮随机数所在范围对应的LED。用1个LED显示负的随机数，1个LED显示在0到4范围内的随机数，1个LED显示大于等于5的随机数。改变LED的属性使其点亮时为亮黄色，关闭时为暗黄色。 5、实验步骤： 练习1 假定有1台仪器，需要调剂其输入电压，当调剂电压超过某1设定电压值时，需要通过唆使灯色彩变化发出正告。 1、 启动Labview程序，单击VI，建立1个新的VI程序，命名为lianxi21.vi。这时候将同时打开Labview的前面板和后面板（框图程序面板）。在前面板中显示控制模板，在后面板中显示函数模板。在两个面板

9、中都显示工具模板。 如果模板中没有被显示出来，可以通过菜单“查看/工具选板”来显示工具模板，通过“查看/控件选板”来显示控件模板（或是按鼠标右键），“查看/函数选板”来显示函数模板。如图1所示。 图1 2、前面板设计 输入控制和输出显示可以从控件模板的各个子模板当选取。 本设计中，程序前面板中应有1个调压旋钮，1个仪表，1个唆使灯，1个关闭按钮共4个控件。 1）往前面板添加1个旋钮控件：控件新式数值旋钮，如图2所示。鼠标左键框选后，可以移动位置；左键单击后可以改变大小。双击将标签改成“调压旋钮”，字的大小可以在“利用程序字体”中修改。 2）往前面板添加1个仪表控件：控件新式数值仪表，如图2所示

10、。调理方法同上。标签改成“电压表”。 3）往前面板添加1个唆使灯控件：控件新式布尔圆形唆使灯，如图3所示。按住“shift”同时调剂大小，将其调剂为大小适中的圆形唆使灯。将标签改成“上限灯”。 4）往前面板添加1个停止按钮控件：控件新式布尔停止按钮，如图3所示。将标签改成“关闭”。 设计的程序前面板如图4所示。保存文件，名字取为“输入电压控制”。 图2 添加旋钮、仪表控件 图3 添加唆使灯、按钮控件 图4 程序前面板 3、框图程序设计添加节点 每个程序前面板都对应着1段框图程序。在框图程序中对VI编程，以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。 切换到框图程序设计面板，通过函数模板添加节点。

11、 1）添加1个循环结构：如图5所示，以下添加的节点放置在循环结构框架中。 2）添加1个数值常数节点：函数数学数值数值常量，如图6所示，值改成8。 3）添加1个比较节点“”：如图7所示。 4）添加1个选择结构：如图5所示。 图5 添加循环结构、选择结构 图6 添加数值常数 图7 添加比较节点 图8 框图程序节点布置图1 5）在选择结构的True选项中，添加1个数值常数节点：如图6所示，其值为0。 6）在选择结构的True选项中，添加1个比较节点：如图7所示 7）分别将调压旋钮图标、电压表图标、停止按钮图标从外拖入循环结构中：将上限灯图标拖入选择结构的True选项中。添加的所有节点及其布置如图8所

12、示。 8）在选择结构的False选项中，添加1个数值常数节点：如图6所示，值为1。 9）在选择结构的False选项中，添加1个比较节点：如图7所示。 10）添加1个局部变量节点：函数编程结构局部变量，如图9所示。 选择局部变量节点，单击鼠标右键，在弹出菜单的“选择项”选项下，选择对象名称“上限灯”，其读写属性默许为“写”属性。将该局部变量拖入选择结构的False选项中。 添加的所有节点及其散布置如图10所示。 图9 添加局部变量 图10 框图程序节点布置图2 4、框图程序设计连线。如图11、12所示。 使用工具箱中的连线工具，将所有节点连接起来。 当把连接工具放在节点端口上时，该端口区域将会闪

13、烁，表示连线将会接通该端口。当把连接工具从1端口接到另外一端口时，不需要按住鼠标键。当需要连线曲折时，单击1次鼠标键，便可以正交垂直方向的曲折连线，按空格键可以改变转角的方向。 图11 框图程序连接1 图12 框图程序连接2 5、运行程序 进入前面板，单击快捷工具栏“运行”按钮，运行程序。用鼠标“转动”调压旋钮，可以看到仪表指针随着转动；当调剂值大于等于8时，上限灯变换色彩。程序运行画面如图12所示。 图12 程序运行画面 练习2 构建VI，产生两个随机数（在0到1之间）并在仪表上显示两个随机数。仪表上分别设置标签“Random number1”和“Random number2”，使其中1个仪

14、表呈蓝色而另外一个仪表呈红色。当红色仪表上随机数值比蓝色仪表数值大时，用1个方形LED显示绿色，否则LED显示黑色。运行VI几次并视察结果。 1、在前面板创建两个输入控件Random1和Random2，输出控件唆使灯。 2、在程序框图中添加随机数，并把图标连接。 练习3 构建停车信号灯。创建从0到2变化的刻度盘控件，该控件具有3个LED显示：绿色、黄色和红色。当在刻度盘0位置时，使VI打开绿色LED；当在刻度1上时，变成黄色；当在刻度2上时，变成红色。（注意：将表盘数据类型设置为长整型） 1、在前面板添加旋钮控件，3个布尔控件绿、黄、红 2、在程序框图中，找到数值常量，并和图标连接。 练习4

15、构造VI产生1个0到10间的随机数。在VI的前面板上用唆使器来显示随机数的值，然后点亮随机数所在范围对应的LED。用1个LED显示负的随机数，1个LED显示在0到4范围内的随机数，1个LED显示大于等于5的随机数。改变LED的属性使其点亮时为亮黄色，关闭时为暗黄色。(实现方法：（0之间的）随机数*200，为布尔型数据“与”) 1、 在前面板创建3个布尔控件，分别为负数、0、=5 2、在程序框图中添加随机数，数值常量，比较函数等，并连接。 6、思考题 如何创建上限灯的局部变量？ 7、对学生实验报告要求 1、实验前做好预习，明确目的、原理、方法，避免和减少毛病 2、实验进程中持严肃认真的态度 3、

16、对实验结果必须进行仔细视察和认真记录，得出恰当的结论 4、独立认真完成实验报告 实验3 数组、簇、字符串 1、实验目的 1、掌握创建和使用数组的方法 2、能够使用多种数组内部函数 3、掌握簇、字符串的创建和使用方法 4、学会使用内部函数处理簇和字符串 2、实验仪器装备 计算机，labview8.6软件 3、实验原理 1、数组是同类型元素的集合，1个数组可以是1维或多维，可通过数组索引访问其中的每一个元素。索引的范围是0-n，n是数组中元素的个数，数组中的元素可以是数据、字符串等，所有元素的数据类型必须1致。 2、簇的元素可以是不同类型的数据，类似于c语言中的struct，簇可以把散布在流程图中

17、各个位置的数据元素组合起来，额可以减少连线的拥堵程度。 3、数组靠拖动产生行和列，数组最开始被创建时只是1个框架，不包括任何内容，可将相应数据类型的前面板对象放入数组框架中。 4、在前面板上，要得到数组的输出数值时，只要将Express数值显示控件 拖动到数组框架中便可。 5、字符串是ASCII 字符的集合。犹如其他语言1样，LabVIEW 也提供了各种处理字符串的功能，如果想取得字符串的例子，可查看ExamplesGeneralstrings.llb。下面扼要介绍1些内容。 4、实验内容及注意事项 1、字符串练习 2、利用全局变量实现字符串的传递。 3、创建波形数组 4、创建子VI对两个输入

18、矩阵A和B履行矩阵乘。矩阵A是nm矩阵，而矩阵B是mp矩阵。产生的矩阵C是np矩阵，这里C=AB。 5、利用簇摹拟汽车控制 6、设计1个公式波形产生器 5、实验步骤： 练习1字符串练习 设计1个字符串联接与子字符串显示窗口，其前面板设计和程序框图设计如图所示。 1、创建字符串a和字符串b的字符串输入控件，创建偏移量和长度的数值输入控件，创建连接字符串的字符串显示控件，创建length的数值显示控件，创建子字符串的字符串显示控件。 2、在程序框图中，找到连接字符串函数，截取字符串函数，字符串长度函数 3、把图标和字符串函数连接 练习2利用全局变量实现字符串的传递 步骤： （创建全局变量） 1.

19、在labview的启动界面中的new选择创建全局变量global 2. 放置字符串输入控件。标签改成字符串全局变量 3. 将光标放在该控件上，点右键，设置键入时刷新 4. 保存，命名为：字符串实例.vi （创建发送端） 5. 新建vi，在前面板放置字符串输入控件，标签为“字符串发送端”，点右键，设置键入时刷新。 6. 进入程序框图，点击右键选择已建立的全局变量文件 7. 照上述框图编写。 8. 接收端同理。 9. 其前面板设计和程序框图设计如图所示。 练习3创建波形数组 1、在前面板中放置1个波形图控件。 2、在程序框图中找到for循环函数和捆绑函数，并在for循环内放置波形产生器(编程-数学

20、-初等与特殊函数-3角函数-余弦)。 3、函数的连接，（捆绑函数不是按名称捆绑，否则出错） 练习4创建子VI对两个输入矩阵A和B履行矩阵乘。矩阵A是nm矩阵，而矩阵B是mp矩阵。产生的矩阵C是np矩阵，这里C=AB。 1、在前面板创建两个矩阵。 2、在前面板创建矩阵A和B、C，在程序框图中找到矩阵相乘函数，在线性代数子选板中。 练习5利用簇摹拟汽车控制，如右图所示，控制面板可以对显示面板中的参量进行控制。油门控制转速，转速油门*100，档位控制时速,时速档位*40，油量随VI运行时间减少。 练习6设计1个公式波形产生器，其前面板设计和程序框图设计如图所示。 1、 在前面板添加控件 2、 在程序

21、框图中连接图标。 6、思考题 1、全局变量和局部变量分别如何创建？ 2、参考联机帮助文档，了解其他操作函数 7、对学生实验报告要求 1、实验前做好预习，明确目的、原理、方法，避免和减少毛病 2、实验进程中持严肃认真的态度 3、对实验结果必须进行仔细视察和认真记录，得出恰当的结论 4、独立认真完成实验报告 实验4 程序结构实验 1、实验目的 1.学习并掌握For循环和While循环和它们的不同点 2.学习使用移位寄存器和反馈节点 2、实验仪器装备 计算机，labview8.6软件 3、实验原理 1. While 循环 While 循环可以反复履行循环体的程序，直至到达某个边界条件。它类似于普通编

22、程语言中的 Do 循环和 Repeat-Until 循环。While 循环的框图是1个大小可变的方框，用于履行框中的程序，直到条件端子接收到的布尔值为 FALSE。 该循环有以下特点： 1)计数从0开始（i=0）。 2)先履行循环体，而后i+1，如果循环只履行1次，那末循环输出值i=0。 3)循环最少要运行1次。 图While 循环示意图 2. For循环 For循环用于将某段程序履行指定次数。和While 循环1样，它不会立刻出现在流程图中，而是出现1个小的图标，而后您可以修改它的大小和位置。具体的方法是，先单击所有端子的左上方，然后按下鼠标，拖曳出1个包括所有端子的矩形。释放鼠标时就创建了

23、1个指定大小和位置的For循环。 For循环将把它的框图中的程序履行指定的次数，For循环具有下面这两个端子： N: 计数端子（输入端子）用于指定循环履行的次数。 I: 周期端子（输出端子）含有循环已履行的次数。 上图显示了1可以产生100个随机数并将数据显示在1个图表上的For循环。在该例中，i 的初值是0，终值是99。 3. 移位寄存器（Shift Register） 移位寄存器可以将数据从1个循环周期传递到另外1个周期。在程序设计中，常常要用到它创建1个移位寄存器的方法是，用鼠标右键单击循环的左侧或右侧，在快捷菜单当选择 Add Shift Register。移位寄存器在流程图上用在循环

24、边框上相应的1对端子来表示。右侧的端子中存储了1个周期完成后的数据，这些数据在这个周期完成以后将被转移到左侧的端子，赋给下1个周期。移位寄存器可以转移各种类型的数据数值、布尔数、数组、字符串等等。它会自动适应与它连接的第1个对象的数据类型。下图表示了它的工作进程 图Shift Register的工作进程 可以令移位寄存器记忆前面的多个周期的数值。这个功能对计算数据均值非常有用。还可以创建其他的端子访问先前的周期的数据，方法是用鼠标右键单击左侧或右侧的端子，在快捷菜单当选择Add Element。例如，如果某个移位寄存器左侧的端口含有3个元素，那末就能够访问前3个周期的数据。 4. 分支结构：C

25、ase Case结构含有两个或更多的子程序（Case）,履行那1个取决于与选择端子或选择对象的外部接口相连接的某个整数、布尔数、字符串或标识的值。必须选择1个默许的Case以处理超越范围的数值，或直接列出所有可能的输入数值。Case结构见下图，各个子程序占有各自的流程框，在其上沿中央有相应的子程序标识：Ture、False或、。按钮用来改变当前显示的子程序（各子程序是堆叠放在屏幕同1位置上的）。 子程序标识 按钮 条件端子 5. 顺序结构（Sequence Structure） 在代码式的传统编程语言中，默许的情况是，程序语句依照排列顺序履行，但LabVIEW中不同，它是1种图形化的数据流式编

26、程语言。在左图中，假定有A、B、C、D个节点，其数据流向如右图所示。依照数据流式语言的约定， 图顺序结构的说明 任何1个节点只有在所有的输入数据有效时才会履行，所以图中，当且仅当A、B、C个节点履行完，使得D节点的个输入数据都到达D节点后，D节点才履行。但是你要注意，这里并没有规定A、B、C个节点的履行顺序。在LabVIEW中这类情况下，A、B、C的履行顺序是不肯定的，如果你需要对它们规定1个肯定的顺序，那就需要使用本节介绍的“顺序结构”。 图中的右侧是顺序结构的图标，它看上去像是电影胶片。它可以按1定顺序履行多个子程序。首先履行0帧中的程序，然后履行1帧中的程序，逐一履行下去。与Case结构

27、类似，这多帧程序在流程图中占有同1个位置。 5、实验步骤： 练习1 写出1234100的程序。（利用移位寄存器实现） 提示：进行第1次运算的是0+0，For循环中的重复端子是从0开始计数，移位即寄存器在没有初始化的情况下，默许的数值是0，所以第1次运算的是0+0，第2次运算的是寄存器的0与重复端子的1相加，所以循环要进行101次。移位寄存器的初始化：移位寄存器的初始化是非常必要的，由于只要用户不退出VI，移位寄存器即可记录上次运算完时的结果，所以上面的程序在第2次履行时输出的结果不是5050，而是10100！添加初始化便可。 1、在前面板创建数值显示控件 2、在程序框图中创建for循环结构，并

28、在结构上添加移位寄存器 3、将程序框图中各图标连接。 练习2 利用While循环和移位寄存器，设计1个控制LED灯闪烁的VI，LED灯闪烁的时间可以在程序中设定。 1、在前面板上创建停止的布尔逻辑控件，等待时间的数值输入控件，boolean的布尔逻辑控件。 2、在程序框图上，创建while循环，并添加移位寄存器，循环体内添加等待时间、boolean、停止的图标，并连线 3、运行 练习3利用case结构的多分支，进行以下简单程序设计 要求：星期1显示：新的1周开始了，好好学习！ 星期2显示：今天是星期2，继续努力！ 星期3显示：今天是星期3，生活愉快！ 星期4显示：周4了，继续努力！ 星期5显示

29、：今天是星期5，站好最后1班岗！ 星期6显示：周末愉快！ 星期日显示：好好休息！ 练习4 创建VI，在前面板上放置3个LED。程序运行时，第1个LED打开并保持打开状态。1秒以后，第2个LED打开并保持打开状态；再过2秒，第3个LED打开并保持打开状态。所有LED都保持打开状态3秒，然后程序结束。 提示：使用3帧单层顺序结构，每帧包括延时函数。 6、思考题 1、移位寄存器的作用是甚么？ 2、for循环和while循环的区分 7、对学生实验报告要求 1、实验前做好预习，明确目的、原理、方法，避免和减少毛病 2、实验进程中持严肃认真的态度 3、对实验结果必须进行仔细视察和认真记录，得出恰当的结论

30、4、独立认真完成实验报告 实验5 创建子VI 1、实验目的 熟习构建和使用子VI，掌握使用Icon Editor和指定端子 2、实验仪器装备 计算机，labview8.6软件 3、实验原理 子VI（SubVI）相当于普通编程语言中的子程序，也就是被其他的 VI 调用的VI。可以将任何1个定义了图标和联接器的 VI 作为另外一个 VI 的子程序。在流程图中打开FunctionsSelect a VI. ，就能够选择要调用的子 VI 。构造1个子VI 主要的工作就是定义它的图标和联接器。 每一个VI 在前面板和流程图窗口的右上角都显示了1个默许的图标。启动图标编辑器的方法是，用鼠标右键单击面板窗口

31、的右上角的默许图标，在弹出菜单当选择 Edit Icon。 4、实验内容及注意事项 1、构建VI，使用LabVIEW固有函数计算用户输入3个数的平均值。 2、创建子VI将华氏温度转化为摄氏温度，其转换关系为：C=(F2)/1.8。 5、实验步骤： 练习1构建VI，使用LabVIEW固有函数计算用户输入3个数的平均值。 在程序中，首先将3个数求和，接着再除以3，得出的平均值显示在前面板上。另外，再添加1段程序，将平均值乘以0,.,1范围内的随机数。将计算平均值的1组代码创建成子VI，并编辑图标以便表示子VI的功能，即计算3个数的平均值。 1、 在前面板上创建3个输入控件，1个输出控件 2、 在程

32、序框图中将3个输入控件的图标用相加函数连接，再除以3，与数值输出控件相连接。 3、 在前面板上右上角把模式改成3个输入，1个输出，并分别与输入控件和输出控件连接。 4、 将以上VI保存为子VI，然后新建1个VI，重新建立3个输入控件和1个输出控件，并在程序框图中调用AVE 练习2创建子VI将华氏温度转化为摄氏温度，其转换关系为：C=(F2)/1.8。另外添加Select函数（位于Function选项板的Programming-Comparisons子选项板上），Select函数将返回连接到True或False输入端子上的输入值，具体返回哪个取决于布尔型输入的值。 1、 在前面板创建1个数值输入

33、控件F、1个数值输出控件C，并修改右上角模式为1个数入1个输出，并分别连线。 2、在程序框图中，添加公式计算的Express VI函数，并连接。然后保存程序为子VI 3、新建1个VI，建立华氏温度输入控件，摄氏温度输出控件，布尔函数Boolean，并找到刚创建的子VI连接。 6、思考题 创建子VI时有哪些注意事项？ 7、对学生实验报告要求 1、实验前做好预习，明确目的、原理、方法，避免和减少毛病 2、实验进程中持严肃认真的态度 3、对实验结果必须进行仔细视察和认真记录，得出恰当的结论 4、独立认真完成实验报告 实验6 图表和图形实验 1、实验目的 1、掌握Chart和Graph的特点； 2、学会利用XY Graph构成利萨育图形。 2、实验仪器装备 计算机，labview8.6软件 3、实验原理 1、为了方便地显示波形，LabVIEW专门预定义了波形数据类型。它实际上就是依照1定格式预定义的簇，在信号收集，处理和分析进程中常常会用到它。 2、波形数据控件携带的数据包括了时间波形的基本信息，因此可以直接作为Chart和Graph的输入。横坐标代