实验指导书.docx

1、实验指导书虚拟仪器程序设计实验指导书电气信息学院 目 录实验1 熟悉LabVIEW编程环境实验1-1 LabVIEW的基本操作 1实验1-2 练习 4实验2 控件与程序框图应用实验2-1 虚拟仪器前面板的设计 5实验2-2 编写简单的LabVIEW 程序 6实验3 子VI程序设计及调试程序技巧实验3-1 创建子程序 8实验3-2 子程序的调用 10实验3-3 程序调试技巧 12实验4 程序结构（1）实验4-1 使用for循环结构 14实验4-2 使用while循环结构 16实验5 程序结构（2）实验5-1 使用条件结构18实验5-2 使用顺序结构19实验5-3 使用事件结构20实验6 数据的表

2、达与图形显示实验6-1 Waveform Graph的应用23实验6-2 比较Waveform Chart和Waveform Graph 24实验6-3 使用XY Graph显示图形 26实验6-4 公式节点及图形显示27实验6-5 虚拟信号发生器28实验7 非连线的数据传递方式实验7-1 控制仿真30实验7-2 数制变换及计数仿真32实验7-3 全局变量编程33实验8 文件操作实验8-1 文本文件操作34实验8-2 电子表格文件操作35实验8-3 仿真温度数据的记录36实验8-4 仿真温度数据的读取37实验9 应用程序设计 实验9-1 构建简单的信号分析与处理系统38实验9-2 频率响应函数

3、与数字滤波实验38实验一 LabVIEW操作、控件与程序框图应用实验1-1 LabVIEW的基本操作目的：创建一个VI程序，完成两个数加、减、乘、除法的运算功能。在数值输入控件中输入两个操作数A和B，运行程序计算出这两个数的加、减、乘、除法运算结果，并且显示到相应的数值显示控件中。实验步骤：前面板1. 打开LabVIEW，点击New按钮，再选择Blanck VI并确定，新建一空白VI。2. 在前面板上单击鼠标右键，从打开的控件模板中选择数值输入控件，并放置在前面板上。3. 鼠标左键双击该控件上方的标签，待标签处于可改写状态时，将标签改写为“A”。4. 重复上面2，3的步骤，建立另一个数值输入控

4、件并改名为“B”。5. 建立4个数值显示控件，分别用来显示加、减、乘、除的运算结果。该控件位置见下图：6. 将前面板上所有控件按图对齐排列，完成后的前面板如下图。框图程序1. 从Windows菜单下选择Show Diagram功能打开框图程序窗口。2. 将图标按图示进行排列。3. 点击框图程序窗口的空白处，弹出功能模板，从弹出的菜单中选择所需的对象放置到框图中。本程序用到下面的对象：加运算节点、减运算节点、乘运算节点、除运算节点。4. 将所有对象用连线连接起来，完成后的程序框图如下。运行、测试程序1 选择前面板窗口，使之变成当前窗口。在数值输入控件A和B中各输入一各数值，然后单击工具栏上运行按

5、钮运行VI程序，观察运算结果。修改A和B的值，再次运行程序。2 点击连续运行按钮，便程序运行于连续运行模式。此时修改A、B的值，则立即会运算出相应的结果。3 再点击连续运行按钮，关闭连续运行模式。4 文件命名为Computer.Vi并保存。实验2 控件与程序框图应用实验2-1 虚拟仪器前面板的设计目的：掌握虚拟仪器前面板的设计。通过此实验熟悉常用控件的取用，对其进行简单设置以及界面布局。实验步骤：前面板1. 最终完成的界面如上图。从控件模板中找到各个控件，并放置到前面板上。2. 对各个控件外观、类型和行为进行设置，设置结果如图所示。 调节步长：修改其刻度颜色、标度数值颜色； 设定高度：显示数值

6、显示框； 实际液位：显示数值显示框； 压力：增加指针，并修改刻度颜色，显示指针数值； 温度：显示数值显示框； 液位超标：为一LED控件。当为True时，显示绿色；当为False时，显示红色；3. 将第一行5个控件顶端对齐，水平中心分布，并组合在一起。4. 将左下角3个控件左对齐，垂直中心分布，并组合在一起。5. 将这两组控件和图像显示件组合在一起并锁定。6. 文件命名为FrontPanel.Vi并保存。实验2-2 编写简单的LabVIEW 程序目的：编写程序，实现将一华氏温度(F)转换成摄氏温度(C)的功能。已知摄氏温度与华氏温度的关系C5(F32)/9。实验步骤：前面板：1. 程序界面如上图

7、，放置一数值输入控件和一温度计显示件，然后再放置一个STOP按钮。2. 如图修改设置各控件的数值范围，并显示各控件的数值显示框。框图程序： 程序框图如上图。注意将STOP按钮同While循环的控制端口相连接。运行、测试程序1 单击工具栏上运行按钮运行VI程序，更改数值输入控件的值，观察程序运行的情况。2 文件命名为F2C.Vi并保存。实验二 子VI程序设计及调试程序技巧实验3 子VI程序设计及调试程序技巧实验3-1 创建子程序目的：创建一个VI程序，以便以后作为子VI程序使用。创建一个VI程序模拟温度测量，也可以用摄氏温度来代替华氏温度显示。本程序用软件代替了DAQ数据采集卡。使用Random

8、 Number来仿真电压的测量值，然后转换成摄氏或华氏温度读数。前面板：1 用File菜单的New选项打开一个新的前面板窗口。2 把温度计指示部件放入前面板窗口。 在前面板窗口的空白处点击鼠标键，然后从弹出的Numeric子模板中选择Thermometer。 在高亮的文本框中输入“温度计”,再点击鼠标键按钮。3 在前面板窗口中放入竖直开关控制。 在面板窗口的空白处点击鼠标键，然后弹出的Boolean子模板中选择Vertical Slide Switch，在文本框中输入“温度值单位”,再点击鼠标键或者工具栏中的“”按钮。 使用标签工具，在开关的“条件真”（true）位置旁边输入自由标签“摄氏”,

9、再在“条件假”（false）位置旁边输入自由标签“华氏”。框图程序：1 从Windows菜单下选择Show Diagram功能打开框图程序窗口。2 点击框图程序窗口的空白处，弹出功能模板，从弹出的菜单中选择所需的对象。本程序用到下面的对象：Random Number（随机数）。在本例中，模拟从DAQ卡读取01V电压值。Multiply（乘法）功能（ProgrammingNumeric子模板）。在本例中，将读取电压值乘以100.00，以获得华氏温度。Subtract（减法）功能（ProgrammingNumeric子模板）。在本例中，从华氏温度中减去32.0，以转换成摄氏温度。Divide（除法

10、）功能（ProgrammingNumeric子模板）。在本例中，把相减的结果除以1.8以转换成摄氏温度。Select（选择）功能（ProgrammingComparison子模板）。取决于温标选择开关的值。该功能输出华氏温度（当选择开关为false）或者摄氏温度（选择开关为True）数值。3 使用移位工具（Positioning tool），把图标移至图示的位置，再用连线工具连接起来。4 选择前面板窗口，使之变成当前窗口，并运行VI程序。点击连续运行按钮，便程序运行于连续运行模式。5 再点击连续运行按钮，关闭连续运行模式。6 创建图标Temp：此图标可以将现程序作为子程序在其他程序中调用。创建

11、方法如下： 在面板窗口的右上角的图标框中点击鼠标，从弹出菜单中选择Edit Icon功能。 双点选择工具，并按下Delete键，消除缺省的图标图案。 用画图工具画出温度计的图标。 使用文本工具写入文字，双击文本工具把字体换成Small Font。当图标创建完成后，点击OK以关闭图标编辑。生成的图标在面板窗口的右上角。7 创建联接器端口： 点击右上角的图标面板，从弹出菜单中选择Show Connector功能。LabVIEW将会根据控制和显示的数量选择一种联接器端口模式。在本例中，只有两个端口，一个是竖直开关，另一个是温度指示。 把联接器端口定义给开关和温度指示。 使用连线工具，在左边的联接器端

12、口框内按鼠标键，则端口将会变黑。再点击开关控制件，一个闪烁的虚线框将包围住该开关。 现在再点击右边的联接器端口框，使它变黑。再点击温度指示部件，一个闪烁的虚线框将包围住温度指示部件，这即表示着右边的联接器端口对应温度指示部件的数据输入。8 文件命名为Thermometer.Vi并保存。实验3-2 子程序的调用目的：使用一个条件循环结构和一个被测波形图表实时地采集数据。创建一个VI程序，进行温度测量，并把结果在波形图表上显示。该VI程序使用我们前面创建的温度计程序（Thermometer.VI）作为子程序。前面板：打开一个新的前面板窗口，在里面放一个开关（在Boolean逻辑部件子模板），给该开

13、关标注为“Enable”。你可以用该开关来开始/停止数据采集。1. 在前面板内再放置一个趋势图（Graph子模板中的Waveform Chart），标注为“温度历史趋势”。该图表将实时地显示温度值。2. 由于趋势图将它的图标注解plot自动地标注为“plot 0”，用标注工具将其重新标注为“Temp”。3. 因为趋势图用于显示室内温度,需要对它的标尺进行重新定标。将Y轴的最大值改为“90”，而将最小值改为“20”。4. 此时暂时不要创建模式转换开关，我们将从框图程序窗口创建前面板的部件。框图程序：1. 打开框图程序窗口。2. 从结构（Structures）工具模板选择条件循环结构“While

14、Loop”放入框图程序窗口，调整该条件循环框的大小，把先前从前面板创建的两个节点放入循环框内。3. 放入其它的框图程序对象。Thermometer VI，这个VI程序是你在上个练习中创建的 (从Select a VI子模板)。4. 按照上图的框图程序连好线。5. 创建“温度值单位”开关。把连线工具放在Thermometer VI的“温度值单位”输入端口上，按鼠标右键并选择Creat Control，这样就可以自动创建“温度值单位”转换开关，并将它与Thermometer VI子程序相连线，再转换到前面板窗口，将“温度值单位”开关的位置重新调整。6. 在前面板窗口，使用标注工具，为“温度值单位”

15、创建“摄氏”、“华氏”标签。7. 运行程序。要停止数据采集，点击Enable开关，使其状态变为OFF，循环结束。8. 修改Enable开关缺省设置，使你运行VI程序时不必每次打开该开关。 若程序在运行状态，则关闭程序运行。 把开关设置为ON状态。 点击开关，从弹出菜单中选择Data OperationsMake Current Value Default选项，这将使ON状态变为缺省值。 再点击开关，从弹出菜单中选择Mechanical ActionLatch When Pressed选项。9. 运行该程序，观察Enable开关的变化。10. 如图所示，使VI程序采样间隔为500毫秒。11. 使

16、用Time & Dialog子模板中的Wait Until Next ms Multiple功能，再加上时间常数Numeric Constant，把它设置为500。12. 运行上述程序，试用不同的时间间隔值。13. 关闭并保存上述程序，文件名为Temperature Monitor.vi实验3-3 程序调试技巧目的：使用LabVIEW内置调试工具。加载一个断开的VI，并纠正错误。使用单步执行和高亮显示执行过程分步执行VI。1. 打开和检查调试练习.vi。 这时出现以下的前面板： 注意：工具栏上的运行按钮将显示为断开，提示该VI已断开，无法运行。2. 显示并检查调试练习.vi的程序框图。3. 找

17、出并修改每一个错误。 单击断开的运行按钮，打开错误列表窗口，该窗口列出了所有错误。 在错误列表窗口中选择一个错误说明。详细信息描述了错误信息，有时还会建议如何纠正错误。 单击帮助按钮，可显示LabVIEW 帮助中对错误的详细描述和纠正错误步骤的相关主题。 单击显示错误按钮或双击错误描述，可高亮显示程序框图或前面板中包含错误的区域。4. 选择文件保存保存VI。5. 单击前面板或选择窗口显示前面板，打开VI的前面板。6. 单击运行按钮。7. 选择窗口显示程序框图，打开程序框图。8. 通过程序框图可以观察到数据的流动情况。 单击工具栏上的高亮显示执行过程按钮，启用高亮显示执行过程。 单击单步步入按钮

18、，开始单步执行。高亮显示执行过程通过沿连线移动的圆点，显示数据在程序框图上从一个节点移动到另一个节点的过程。闪烁的节点表示已经准备好开始执行。 在每一个节点后单击单步步过按钮，单步执行整个程序框图。每次单击单步步过按钮，当前节点就会执行，并在下一个节点处暂停。 单步执行VI时，数据会显示在前面板上。 当闪烁边界出现在整个程序框图的周围时，单击单步步出按钮，可停止单步执行调试练习.vi。9. 单步执行VI和其子VI。 单击单步步入按钮，开始单步执行。 调试练习子程序.vi闪烁时，单击单步步入按钮，注意子VI上的运行按钮。 单击调试练习.vi的程序框图，在该框图的子VI图标上会出现一个绿色的符合，

19、提示子VI正在运行。 单击单步步出按钮两次，完成单步执行子VI程序框图，主程序的框图处于活动状态。 单击单步步出按钮，结束单步执行。10. VI运行时，使用探针检查连线上的中间值。 使用探针工具单击任意连线。显示探针窗口。 LabVIEW将自动计算探针窗口数，并在单击的连线上的符号中显示相同的值。 再次单步执行VI。探针窗口会显示经过连线的数据。11. 在程序框图上放置断点，以便在该位置中止执行。 使用断点工具单击节点或连线。在程序框图上放置一个断点，程序框图会在所有节点执行后暂停执行。 单击运行按钮，运行VI。程序执行到一个断点时，VI将暂停执行，同时工具栏上的暂停按钮将显示为红色。 单击继

20、续按钮，继续运行到下一个断点处或直到VI运行结束。 使用断点工具单击设置的断点，并删除它。12. 单击高亮显示执行过程按钮，禁止执行过程高亮显示。13. 选择文件关闭，关闭VI和所有打开的窗口。实验三 循环结构（for，while循环结构）实验4 程序结构（1）实验4-1 使用for循环结构目的：学习使用for循环结构。使用3种编程算法，计算0到99之间所有偶数的和。前面板：1. 放置三个数值显示件。2. 将三个数值显示件分别命名为计算方法1、2、3。框图程序：1. 按图示分别完成三种算法的程序框图，掌握移位寄存器的使用，并注意编程同时分析比较三种算法。2. 计算方法3中使用了函数Quotie

21、nt & Remainder，其功能是求输入两数的余数，在此用作计算循环变量i与2的余数是否为0（即判断i是否为偶数）。3. 将程序命名为ForLoop.vi，并保存。【练习与思考】：用For循环产生4行100列的二维数组，数组成员如下： 1，2，3100 100，99，981 6，7，8105 105，104，1036从这个数组中提取出2行50列的二维数组，数组成员如下： 50，59，481 56，57，58105将这两个数组用数组显示件显示在前面板上。实验4-2 使用while循环结构目的：学习使用while循环结构。用while循环，实现输入数N，计算N！。前面板：如上图完成前面板并给控

22、件命名。框图程序：1. 按图示分别完成程序框图，掌握反馈节点的应用。2. 将程序命名为WhileLoop.vi，并保存。实验四 程序结构（Case ，Sequence Structure）实验5 程序结构（2）实验5-1 使用条件结构目的：学习使用条件结构(Case Structure)。建立程序以检测温度是否超出范围，当温度超出上限时或下限时，前面板上的报警LED将点亮，并显示当前的温度状态为“温度过高”或“温度过低”。在范围内时温度状态为“温度正常”。前面板：1. 使用Waveform Chart显示实时温度和上、下限值。并且如图进行配置。2. 添加两个数值输入件，作为“温度上限”、“温度

23、下限”的输入。3. 添加一个LED显示件，作为报警指示。报警时为红色，正常时为绿色。4. 添加文本显示件，命名为“当前温度状态”。框图程序：1. 上图为不完整的程序框图，其中Case结构只给出了True分支。请分析程序功能，完成未给出的程序实现功能。主要实现温度值与上下限的比较，然后输出“温度过高”，“温度过低”，“温度正常”的状态文本，实现对“报警”指示灯的控制。2. 将程序重新命名为Temperature Control.vi，并保存起来。【练习与思考】：创建一个VI，计算用户输入数值的平方根。如果输入数值是负数，向用户显示下列信息：错误负数没有平方根。实验5-2 使用顺序结构目的：学习使

24、用顺序结构(Sequence Structure)。用For循环产生一个长度为1000000（1百万）点的随机波形，并计算所用时间。前面板：1. 使用Waveform Chart显示随机数波形，并且如图进行配置。2. 添加一个数值显示件，命名为“用时”。框图程序：1. 使用顺序结构实现，其中用Tick Count函数获得当前时间。2. 试将上图的平铺式顺序结构(Flat Sequence Structure)改为层叠式顺序结构(Stacked Sequence Structure)。3. 将程序命名为Sequence.vi，并保存起来。实验5-3 使用事件结构目的：学习使用事件结构（Event

25、 Structure）。使用事件结构实现对定义事件的响应，并把响应事件在“捕获的事件”字符串显示件中进行显示说明，若等待超过3秒仍然无事件发生，则显示“3秒等待超时”。前面板：1、 添加控件：（1） 字符串控件，命名为“文本框”（2） 开关控件，命名为“开关”（3） 滚动条控件，命名为“滚动条”（4） 字符串显示件，命名为“捕获的事件”（5） STOP按钮控件2、 “捕获的事件”上点击鼠标右键，选择Visible Items Scrollbar，显示滚动条。框图程序：1程序框图采用While循环和事件结构嵌套的结构实现。2Concatenate Strings函数：合成字符串。3将事件结构超时

26、等待端口赋值为3000，即等待3秒。4编辑事件结构，添加需要响应的事件，总计5个事件，完成后如下图：5对每个事件子框图分别编程。如下列图示：6完成程序所有连线，运行程序检测分析程序功能。7将程序命名为Event Tracking.vi，并保存起来。实验五 数据的表达与图形显示实验6 数据的表达与图形显示实验6-1 Waveform Graph的应用目的： 学习Waveform Graph节点的用法。功能描述：见教材P209214页。以不同参数显示正弦和余弦曲线。前面板：框图程序：1.完成程序所有连线，运行程序。2.按照教材P213214页的方法将当前显示的波形存储为图片文件。3.保存为Use

27、Waveform Graph.vi。实验6-2 比较Waveform Chart和Waveform Graph目的：以图表方式显示数据并使用分析功能子程序。利用Thermometer.vi子程序，在数据采集过程中，实时地显示数据。当采集过程结束后，在图表上画出数据波形，并算出最大值、最小值和平均值。该练习只使用华氏温度单位。前面板：1. 添加Waveform Chart，命名为“实时曲线”；添加Waveform Graph，命名为“分析曲线”。2. 按照上图添加最大值、最小值、平均值三个数值显示件。“实时曲线”显示实时采集的数据。采集过程结束后，在“分析曲线”中画出数据曲线，同时在“最大值”、

28、“最小值”和“平均值”数字显示件中显示出温度的最大值、最小值和平均值。框图程序：1. 完成上面的框图程序。使用While循环，且输出端口使用索引功能。其中：Array Max & Min函数：求数组最大、最小值。Mean函数：求平均值。2. 程序命名为Temperature Analysis.vi并存盘。【练习与思考】：在一个Chart中显示3条曲线，分别用红、绿、蓝3种颜色表示范围01、05和010的3个随机数。实验6-3 使用XY Graph显示图形目的：了解XY Graph节点的用法。功能描述：使用XY Graph控件显示两个同心圆，圆半径分别为5和10。前面板： (1) 前面板设计。 （2）自行设计后面板程序，实现上述功能。（3）保存为Use XY Graph.vi。 实验6-4 公式节点及图形显示目的：学