LabView上机实验指导书.docx
《LabView上机实验指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LabView上机实验指导书.docx（67页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
LabView上机实验指导书
实验1LabVIEW编程环境与基本操作实验
一、实验目的
●了解LabVIEW８的编程环境；
●掌握LabVIEW的基本操作方法，并编制简单的程序；
●学习建立子程序的过程。
二、实验设备
安装有LabVIEW8的计算机。
三、LabVIEW介绍
LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench，实验室虚拟仪器工作平台）是美国NI（NationalInstrument）公司推出的一种基于G语言（GraphicsLanguage，图形化编程语言）的虚拟仪器软件开发工具，是目前国际上应用最广的虚拟仪器开发环境之一，主要应用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示等领域，并适用于Windows、Macintosh、UNIX等多种操作系统平台。
与传统程序语言不同，LabVIEW采用强大的图形化语言（G语言）编程，面向测试工程师而非专业程序员，编程方便，人机交互界面直观、友好。
设计者可以象搭积木一样，轻松组建一个测量系统和构造自己的仪器面板，而无需进行任何繁琐的计算机代码的编写。
LabV1EW软件工具的特点可归纳为：
●图形化的编程方式，设计者无须写任何文本格式的代码，是真正的工程师的语言。
●提供了丰富的数据采集、分析及存储的库函数。
●提供了传统的程序调试手段，如设置断点、单步运行，同时提供了独到的高亮执行工具，使程序动画式运行，利于设计者观察程序运行的细节，使程序的调试和开发更为便捷。
●32位的编译器编译生成32位的编译程序，保证用户数据采集、测试和测量方案的高速执行。
●囊括了DAQ、GPIB、PXI、VXI、RS-232/485在内的各种仪器通信总线标准的所有功能函数，让不懂总线标准的开发者也能够驱动不同总线标准接口设备与仪器。
●提供大量与外部代码或软件进行连接的机制，如DLL（动态链接库）、DDE、ActiveX等。
●强大的Internet功能，支持常用网络协议，方便网络、远程测控仪器的开发。
1.LabVIEW的工作环境
我们先来介绍一下LabVIEW的工作界面和文件目录（本书以LabVIEW8为例）。
1）启动界面
启动LabVIEW后，首先出现如图1-1所示的对话框。
对话框中各按钮的作用如下：
●【New】——创建一个新的VI（VirtualInstrument）程序。
●【Open】——打开一个已有的VI程序（通过浏览器或直接选择列出的最近10次使用的VI程序）。
●【NewToLabVIEW】——学习LabVIEW的入门资料等。
●【UpgradingToLabVIEW】——LabVIEW8的最新特征及功能等。
●【WebResources】——LabVIEW8的网络资源导向等。
●【Example】——LabVIEW8的例程等。
2）前面板窗口和框图程序窗口
在LabVIEW启动对话框上单击【New…】面板中的BlankVI，
图1-1LabVIEW8启动界面
会出现两个没有标题的新窗口，其中一个为前面板（FrontPane1）窗口，另一个为框图程序（BlockDiagram）窗口，这是LabVIEW提供给用户创建/设计虚拟仪器的工作环境。
选择菜单栏的Windows菜单，在弹出的快捷菜单中选择TileLeftandright选项，可将这两个窗口平铺排列，以便在设计程序时前面板与框图程序的相互对应。
在LabVIEW8中，前面板上还增加了网格，有利于对象的排列，如图1-2所示。
前面板工具栏
图1-3前面板工具栏
前面板窗口和框图程序窗口都有各自的工具栏，工具栏包括用来控制VI的命令按钮和状态指示器。
图1-3是前面板窗口的工具栏。
下面介绍该工具栏中各按钮的作用:
●
（Run，运行）——单击它可以运行VI程序。
在这里，读者要注意运行按钮的图案变化；如果运行的VI程序为最上级程序，则该按钮变为
；如果运行的VI程序是一个被调用程序（如子程序），则该按钮变为
；当程序出错，无法执行下去时，该按钮变为
，表示VI程序由于出错而不能运行。
如果想了解出错原因，可以单击该按钮，系统将弹出一个帮助窗口，列出所有错误。
●
（AbortExecution，终止运行）——当VI程序执行时，工具栏上将出现
，单击它就会立即停止程序的运行。
注意：
使用该按钮停止VI程序的运行，是强制性的停止，可能会错过一些有用的信息。
通常在设计程序时，可以通过设置按钮来控制VI程序的运行，这样就使得VI程序执行的是完整的、有序的过程。
●
（Pause/Continue，暂停/继续）——单击该按钮可使VI程序暂停执行，再单击它，则VI程序继续执行。
●
（RunContinuous1y，连续运行）——单击该按钮，此按钮变为
，VI程序连续地重复执行，再次单击一下该按钮可以停止程序的连续运行。
●
（TextSettings，字体设置）——单击该按钮将弹出一个下拉列表，从中可以设置字体的格式，如字体类型、大小、形状和颜色等。
●
（AlignObjects，排列方式）——首先选定需要对齐的对象，然后单击该按钮，将弹出一个下拉列表，该列表可以设置选定对象的对齐方式，如竖直对齐、上边对齐、左边对齐等。
●
（DistributeObjects，分布方式）——选定需要排列的对象，然后单击该按钮，将弹出一个下拉列表，从中可以设置选定对象的排列方式，如间距、紧缩等。
●
（Reorder，重叠方式）——当几个对象重叠肘，可以重新排列每个对象的叠放次序，如前移、后移等。
②框图程序工具栏
图1-4框图程序工具栏
框图程序窗口的工具栏按钮大多数与前面板工具栏相同，另外还增加了4个调试按钮。
框图程序窗口的工具栏如图1-4所示。
下面介绍4个调试按钮的作用:
●
（HighlightExecution，高亮执行）——单击该按钮，此按钮转换成为
，VI程序以一种缓慢的节奏一步一步地执行，所执行到的节点都以高亮方式显示，这样用户可以清楚地了解到程序的运行过程，也可以很方便地查找错误。
当再次单击该按钮时，即可以停止VI程序的这种执行方式，恢复到原来的执行方式。
●
（RetainWireValue，返回连线上的数值）——单击此按钮，此按钮转换为
。
此时，当程序运行时，将保存流过数据线的数值。
●
（StartSing]eStepping，单步执行）——单击此按钮，程序将以单步方式运行，如果节点为一个子程序或结构，则进入子程序或结构内部执行单步运行方式。
●
（StartSingleStepping）——也是一种单步执行的按钮，与上面按钮不同的是：
以一个节点为执行单位，即单击一次按钮执行一个节点。
如果节点为一个子程序或结构，也作为一个执行单位，一次执行完，然后转到下一个节点，而不会进入节点内部执行。
闪烁的节点表示该节点等待执行。
●
（StepOut）——当在一个节点（如子程序或结构）内部执行单步运行方式时，单击该按钮可一次执行完该节点，并直接跳出该节点转到下一个节点。
3）快捷菜单
LabV1EW菜单中使用最多的是快捷菜单，几乎所有用来创建虚拟仪器的对象都有可选择的快捷菜单。
在对象上单击右键即可访问快捷菜单。
4）下拉式菜单
LabVIEW窗口上部的菜单栏为下拉式菜单。
下拉式菜单包括最普通的选项如Open、Save、Copy、Paste以及LabVIEW的其他特殊选项。
我们将在后面的使用中进行简单介绍。
2．LabVIEW模板简介
LabVIEW作为一种图形化的设计语言，主要提供3种图像化的模板来帮助创建VI:
工具模板（ToolsPalette），控制模板（ControlsPalette）和功能模板（FunctionsPalette）。
前面板窗口和框图程序窗口都提供工具模板，而控制模板只出现在前面板窗口中，功能模板只出现在框图程序窗口中。
前面板所需的各种“控件”均由控制模板提供。
前面板的设计过程就是利用工具模板中的相应工具，从控制模板中取出所需的“控件”并摆放在前面板窗口中的适当的位置。
框图程序设计时所需的各种“功能函数”均由功能模板提供，利用工具模板中的工具，从功能模板中选出相应的“图标”放置在框图程序窗口中。
1）工具模板（ToolsPalette）
图1-5工具模板
选择Windows菜单下的ShowToolsPalette选项可显示出工具模板，如图1-5所示。
工具模板提供了用来操作、编辑前面板和框图程序上的对象所需的各种工具，可用来创建、修改和调试VI。
当从工具模板中选择了某种工具后，鼠标光标就变为该工具的形状，表示可以进行某类操作。
下面简单介绍各种工具的作用：
●
（AutomaticToolSelection，自动工具选择）——绿灯亮时，开启工具自动选择功能，此时系统会根据鼠标所指对象的位置，自动变换成相应的操作工具。
再单击该图标可关闭此功能。
●
（OperateValue，操作工具）——可以操作前面板的控制器和指示器。
当光标经过文本控制器、字符串控制器或数字控制器时，单击它后，就可以在操作工具所在的位置输入宇符或数字。
●
（Position/Size/Select，选择工具）——用于选择、移动和改变对象的大小。
●
（EditText，标签工具）——用于输入标签文本或者创建自由标签。
使用方法：
单击标签工具，将所出现的光标移到前面板或框图程序的任意地方，输入注释文字或数字。
●
（ConnectWire，连线工具）——用于在框图程序上连接对象。
●（ObjectShortcutMenu，对象快捷菜单工具）——可弹出对象的快捷菜单，相当于在其他工具状态下单击右键。
●
（ScrollWindow，翻滚工具）——选中该工具，将它放置在窗口任意位置，使用鼠标拖动，可使窗口中的对象整体平移。
而使用窗口滚动条只能单方向移动窗口中的对象。
●
（Set/ClearBreakpoint，断点工具）——使用该工具可以在VI函数和结构内设断点，当程序执行到断点时就暂停执行。
●
（ProbeData，探针工具）——使用该工具可以在框图程序的连线上设置探针，程序调试时可以通过探针窗口来观察该连线上的数据变化情况。
●
（GetColor，颜色提取）——使用该工具可以提取对象的颜色，以便用于编辑其他对象。
●
（SetColor，颜色工具）——使用该工具可以改变对的颜色，包括改变对象的前景色和背景色。
2）控制模板（ControlsPaletle）
图1-6控制模板
选择前面板窗口的Windows菜单下的ShowControlsPalette选项或在前面板窗口上单击右键，可显示出控制模板，如图1-6所示。
控制模板只用于前面板，用来创建控制器和指示器。
下面简单介绍一些按钮和子模板的作用 ：
●
（图钉）——把控制模板固定在桌面上。
●
（Search）——用于查找前面板控件或框图程序函数。
●
（Options）——当控制模板固定桌面上时候出现，用于定制控制面板视图。
●
（Numeric，数字）——包括一些数字控制器和指示器。
●
（Boolean，布尔）——包括一些布尔值的控制器和指示器。
●
（String&Path，字符串和文件路径）——包括一些字符串及文件路径的控制器和指示器。
●
（Array&Cluster，数组和簇）——包括一些数组型的控制器和指示器。
●
（List&Table，清单和列表）——包括一些清单和列表的控制器和指示器。
●
（Graph，图形）——提供各种显示数据图形的指示器。
●
（Ring&Enum，选项环和枚举）——包括一些选项环和枚举型控制器。
●
（Containers，容器）——包括分页控件、子面板控件、ActiveX控件容器。
●
（I/O，输入/输出）——包括一些输入/输出操作的控制器。
●
（Refnum，文件标识）——包括一些用于文件操作的文件标识控制器和指示器。
●
（Decorations，修饰）——包括一些图形对象，用于前面板的修饰。
3）功能模板（FunctionsPalette）
图1-7功能模板
选择框图程序窗口的Windows菜单下的ShowFunctionsPalette选项或在框图程序窗口单击右键，可显示出功能模板，如图1-7所示。
功能模板只用于框图程序窗口，用来创建框图程序。
模板中显示的是一些子模板的图标，单击图标即可弹出相应的子模板。
功能模板主要包含各种函数（子VI）及控制程序流程的结构。
下面简单介绍一些子模板的作用：
●
（Structure，结构）——包括一些程序控制结构，如For循环、While循环、Case结构等以及全局变量、局部变量。
●
（Numeric，数字）——包括一些常用的数值运算符、数值运算式、数值常量以及数制转换、三角函数、对数、复数等运算。
●
（Boolean，布尔）——包括各种逻辑和布尔函数。
●
（String，字符串）——包括一些对字符串进行处理的函数。
●
（Array，数组）——包括一些数组运算函数、数组转换函数以及常数数组等。
●
（Cluster，簇）——包括一些簇处理函数以及簇常数等。
●
（Comparison，比较）——提供各种比较运算函数。
●
（Timing）——包括一些时间处理函数。
●
（Dialog&UserInterface，对话框和用户接口）——包括一些对话框窗口、用户接口的函数。
●
（FileI/O，文件输入/输出）——包括一些对文件输入/输出进行处理的程序和函数。
●
（Waveform，波形）——包括一些波形曲线的函数。
●（SignalProcessing，信号处理函数）——包括一些对波形数据进行分析的函数。
●（InstrumentI/O，仪器输入/输出）——提供I/O接口设备驱动程序设计中使用的各种函数，如一些串行、GPIB和V1SA仪器控制的输入/输出函数。
●
（Applicationcontrol，应用程序）——包括一些应用程序控制的函数。
●
（Graphics&Sound，图形声音）——包括一些绘制2D、3D图形以及声音播放功能的函数。
●（DataCommunication，数据通信）——包括按TCP、UDP、DDE、OLE和Apple.Events等协议进行通信的功能函数及与通信相关的函数。
●
（Report&Generation，报表）——包括一些生成报表样式及规格的功能函数。
●（SelectaVI，选择VI程序）——用来调入一个VI程序，并把该程序插入到当前VI的流程图中，作为子程序使用。
3.LabVIEW程序设计的一般过程
一个完整的VI程序由3部分组成 ：
前面板、框图程序和图标/连接口，因此一个VI程序的设计主要包括前面板的设计、框图程序的设计以及程序的调试。
用户在使用虚拟仪器时，对仪器的操作和测试结果的观察，都是在前面板中进行的，因此应根据实际中的仪器面板以及该仪器所能实现的功能来设计前面板。
前面板主要由输入控制器（Control）和输出指示器（Indicate）组成。
用户可以利用控制模板以及工具模板来添加输入控制器和输出指示器（添加后，会在框图程序窗口中出现对应的控制器和指示器的端口图标），使用控制器可以输入数据到程序中，而指示器则可用来显示程序产生的结果。
框图程序相当于程序的源代码，只有创建了框图程序以后，该程序才能真正运行。
对框图程序的设计主要是对节点、数据端口和连线的设计。
当前面板和框图程序设计好以后，我们还需要对程序进行调试，以排除程序执行过程中可能遇到的错误。
程序的调试方法主要有：
●找出错误——如果一个VI程序不能执行，运行按钮将会显示为一个折断的箭头。
单击该按钮
，则会弹出一个列有错误清单的对话框，选择任何一个所列出的错误，单击【ShowError】按钮就会显示出错的对象或端口。
●设置执行程序高亮——在执行前单击高亮按钮
，该按钮图标会变成高亮形式
。
这种执行方式一般用于单步模式，来跟踪框图程序中的数据流动。
●VI程序的单步执行——为了达到调试程序的目的，用户也许希望框图程序一个节点一个节点地执行。
要设置单步执行模式，只需单击单步按钮。
这样下一个将要执行的节点就会闪烁，指示它将被执行。
用户也可以再次单击单步按钮，这样程序将会变成连续执行方式。
●探针——从工具模板中选择探针工具
，将探针置于某根连线上，可以用来查看运行过程中数据流在该连线时的数据。
●断点——从工具模板中选择断点工具
，可以在程序的某处暂停程序执行，用探针或者单步方式查看数据。
使用断点工具时，单击希望设置或清除断点的地方，断点的显示对于节点或者框图表示为红框，连线表示为红点。
1）前面板的设计
图1-8通过菜单项改变控制器和指示器的配置
使用输入控件器和输出指示器来构成前面板。
控制器是用户输入数据到程序的方法，而指示器显示程序产生的数值。
控制器和指示器有许多种类，可以从控制模板的各个子模中选取。
两种最常用的数字对象是数字控制器和数字指示器。
当在数字控制器中输入或修改数值时，用户只需用操作工具（见工具模板）单击控制器的增减按钮，或者用操作工具或标签工具单击数值栏进行数值的修改。
图1-9前面板
图1-10框图程序
绝大多数的控制器和指示器的配置是可以改变的：
在控制器或指示器上单击右键，在弹出的快捷菜单中选择相应的选项来改变配置，如图1-8所示。
一个VI程序的前面板如图1-9所示。
2）框图程序的组成
框图程序由节点、端口和连线组成，如图1-10所示。
节点
节点是程序执行的元素，类似于文本程序中的语句、函数或者子程.序。
LabVIEW共有4种节点类型：
函数，VI子程序，结构和代码接口（CINS）。
功能函数是内置节点，用于执行一些基本操作，如加、减、乘、除等数学运算以及文件I/O、字符串格式化等。
VI子程序节点调用其他VI程序来作为子程序使用。
结构节点（如For循环控制、While循环控制等）控制程序的执行方式。
代码接口节点是框图程序与用C语言编写的用户编码之间的接口。
上面的VI程序中有一个功能函数节点，它使两个数值相加。
端口
端口是数据在框图程序部分和前面板之间传输的接口，以及数据在框图程序的节点之间传输的接口。
端口类似于文本程序中的参数和常数。
端口有两种类型：
控制器/指示器端口和节点端口（即函数图标的连线端口）。
控制或指示端口用于前面板，当程序运行时，从控制器输入的数据就通过控制器端口传送到框图程序。
而当VI程序运行结束后，输出数据就通过指示器端口从框图程序送回到前面板的指示器。
当在前面板创建或删除控制器或指示器时，可以自动创建或删除相应的控制器/指示器端口。
前述程序的控制程序有两个控制器端口，一个指示器端口，同时在框图程序中，Add功能函数在图标下隐含着节点端口。
连线
连线是端口间的数据通道，类似于普通程序中的变量。
数据是单向流动的，从源端口向一个或多个目的端口流动。
不同的线型代表不同的数据类型，每种数据类型还以不同的颜色予以强调。
连线点（HotSpot）
连线点是连线的线头部分。
当需要连接两个端点时，在第一个端点上单击连线工具（从工具模板调用），然后移动到另一个端点，再单击第二个端点。
端点的先后次序不影响数据流动的方向。
当把连线工具放在端点上时，该端点区域将会闪烁，表示连线将会接通该端点。
当把连线工具从一个端口接到另一个端口时，不需要按住鼠标。
当需要连线转弯时，单击一次鼠标，即可以正交垂直方向的弯曲连线，按空格键可以改变转角的方向。
接线头（TipsStrip）
接线头是为了帮助端口的连线位置正确。
当把连线工具放到端口上，接线头就会弹出。
接线头还有一个黄色小标识框，显示该端口的名字。
图1-11从框图程序窗口创建前面板对象
3）从框图程序窗口创建前面板对象
用任意LabVIEW工具，用户都可以用鼠标右键单击任意的LabVIEW功能函数或者子程序，然后可以弹出其快捷菜单，如图1-11所示。
4）数据流编程
VI程序的运行是“数据流”驱动的。
对一个节点而言，只有当它的输入端口上的数据都有效以后，它才能被执行。
当节点程序运行完毕后，它把结果数据送给所有的输出端口。
“数据流”与常规程序的“控制流”相类似，相当于指令执行的顺序按照程序的编写顺序进行。
如图1-12所示，这个VI程序把两个输入数值相乘，再把乘积减去50。
在这个程序中，框图程序从左往右执行，这个执行次序不是由于对象的摆放位置，而是由于相减函数的一个输入量是相乘函数的运算结果，它只有当乘法运算完成并把结果送到减法运算的输入口后才能继续下去。
图1-12数据流举例
下面简单介绍这个VI框图程序的创建过程：
（1）选择框图程序窗口。
在功能模板中选择Numeric下的Mu1tip1y（乘法）函数，放入框图程序窗口。
（2）在此函数图标的左端输入端口上单击右键，从弹出的对话框中选择CreatControL，创建与它相连的一个控制器。
（3）重复上面的步骤，创建第二个控制器同乘法函数的连接。
（4）在功能模板中选择Numeric下的Substract（减法）函数，放入框图程序窗口。
（5）在此函数左端相应输入端口上单击右键，从弹出的对话框中选择CreatConstant，创建一个常数。
（6）在此减法（Substract）函数右端输出端口上单击右键，从弹出的对话框中选择CreatIndicator,创建指示器。
图1-13数据流举例
（7）用连线工具连线。
（8）选择工具模板中的标签（EditText）工具修改标签并添入数字。
（9）创建图标。
创建方法如下：
●在前面板窗口或框图程序窗口的右上角的图标框中单击右键，从弹出快捷菜单中选择EditIcon（或双击此图标框）。
●双击选择工具，选中默认的图标，按Delete键，清除所选图标图案。
●用画图工具画出所需的图标。
注意：
在用鼠标画线时按住Shift键，则可以画出水平或垂直方向的直线。
●用文本工具写文字，双击文本工具可改变字体及字号。
●当图标创建完成后，单击【OK】按钮以关闭图标编辑。
生成的图标将显示在前面板窗口的右上角。
（10）从File菜单中选择Save命令来保存此例子，起名为“例子1”。
再看另一个程序，框图程序如图1-l3所示，您认为哪一个节点函数将先执行，是乘法、还是除法？
这里是一个不定情况，因为所有输入量都是同时到达。
如果是这样一种相互间无数据依赖关系的情况，而又必须明确函数执行的先后次序，就必须使用顺序（Sequence）结构来明确执行次序（有关于顺序结构我们将在后续内容中介绍）。
5）创建子程序
在LabVIEW中，每个VI程序都可以将其创建成子程序，以使其他程序调用。
创建过程如下（在这里我们将上面VI程序“例子1”，创建成子VI）：
图1-14调用子程序
（1）打开VI程序“例子1”。
（2）创建接线端口。
升级会员 