《计算机虚拟仪器技术》实验指导书.docx

1、计算机虚拟仪器技术实验指导书计算机虚拟仪器技术实验指导书机械与电气工程学院 舒华 胡晓 编2010年秋季2007级信息工程专业1班用广州大学 2010年实验1 熟悉LabVIEW编程环境实验1-1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，点击文件(F)菜单，再选择新建VI并确定，新建一空白VI。2. 在前面板上单击鼠标右键，从打开的控件选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

2、标签处于可改写状态时，将起改写为“A”。4. 重复上面2，3的步骤，建立另一个数值输入控件并改名为“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. 从窗口菜单下选择显示程序框图功能打开程序框图窗口。2. 将图标按图示进行排列。3. 点击程序框图窗口的空白处，弹出函数选板，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

3、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1-2完成教材第一章例程：生成和显示信号（P3P10）。最终完成的程序如图119所示。文件命名为Generate and Display.Vi并保存。实验2 控件与程序框图应用实验2-1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，其简单设置以及界面的布局。实验步骤：前面板

4、5. 最终完成的界面如上图。从控件选板中找到各个控件，并放置到前面板上。6. 对各个控件外观、类型和行为进行设置，设置结果如图所示。A） 调节步长：修改其刻度颜色、标度数值颜色；B） 设定高度：显示数值显示框；C） 实际液位：显示数值显示框；D） 压力：增加指针，并修改刻度颜色，显示指针数值；E） 温度：显示数值显示框；F） 液位超标：为一方形指示灯控件。当为True时，显示绿色；当为False时，显示红色；7. 将第一行5个控件顶端对齐，水平中心分布，并组合在一起。8. 将左下角3个控件左对齐，垂直中心分布，并组合在一起。9. 将这两组控件和图像显示件组合在一起并锁定。10. 文件命名为Fr

5、ontPanel.Vi并保存。实验2-2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，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1. 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3 子VI程序设计实验3-1目的：创建一个VI程序，以便以后作为子V

6、I程序使用。创建一个VI程序模拟温度测量。假设传感器输出电压与温度成正比。例如，当温度为70F时，传感器输出电压为0.7V。本程序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Demo Read Voltage子程序来仿真电压测量，然后把所测得的电压值转换成摄氏或华氏温度读数。前面板：1. 用文件菜单的新建VI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。a. 在前面板窗口的空白处点击鼠标键，然后从弹出的数值子模板中选择温度计。b. 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开关控制。a. 在面板窗口的空白处点击

7、鼠标键，然后弹出的布尔子模板中选择垂直滑动杆开关,在文本框中输入“温度值单位”。b. 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”,再在“条件假”（false）位置旁边输入自由标签“华氏”。框图程序：1. 从窗口菜单下选择显示程序框图功能打开框图程序窗口。2. 点击框图程序窗口的空白处，弹出函数选板，从弹出的菜单中选择所需的对象。本程序用到下面的对象：Demo Read Voltage VI程序（教师提供）：在本例中，该程序模拟从DAQ卡的0通道读取电压值。乘：在本例中，将读取电压值乘以100.00，以获得华氏温度。减：在本例中，从华氏温度中减去32.0，以转换成摄

8、氏温度。除：在本例中，把相减的结果除以1.8以转换成摄氏温度。选择：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. 把图标移至图示的位置，再用连线工具连接起来。Demo Read Voltage VI子程序模拟从数据采集卡的0通道读取电压，我们的程序再将读数乘以100.0转换成华氏温度读数，或者再把华氏温度转换成摄氏温度。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：此图标可以将本程序作为子程序在其他程序中调

9、用。创建方法如下：a. 在面板窗口的右上角的图标框中点击鼠标，从弹出菜单中选择编辑图标功能。b. 双点选择工具，并按下Delete键，消除缺省的图标图案。c. 用画图工具画出温度计的图标。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. 创建连线板端口：a. 点击右上角的图标面板，从弹出菜单中选择显示连线板功能。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。b. 把连线板端口定义给开关和温度指示。c. 使用连线工具，在左边的连线板端口框内按鼠标键，则端口将会变黑。再点击开关控制件，一个闪烁的虚

10、线框将包围住该开关。d. 现在再点击右边的连线板端口框，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：1. 打开一个新的前面板窗口，放置一个开关，并给该开关标注为“Enable”。该开关用来开始/停止数据采集。2. 在前面板内再放置一个波形图表（图形子模

11、板中），标注为“温度历史趋势”。该图表将实时地显示温度值。3. 由于波形图标的图标注解自动地标注为“曲线 0”，用标注工具将其重新标注为“Temp”。4. 因为波形图标用于显示室内温度,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”。5. 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. 从结构工具模板选择条件循环结构“While循环”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

12、创建的 (从选择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，按鼠标右键并选择创建输入控件，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”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。a. 若程序在运行状态，

13、则关闭程序运行。b. 把开关设置为ON状态。c. 点击开关，从弹出菜单中选择数据操作当前值设定为默认值选项，这将使ON状态变为缺省值。d. 再点击开关，从弹出菜单中选择机械动作单击时触发选项。9. 运行该程序，观察Enabel开关的变化。10. 如图所示，使VI程序采样间隔为500毫秒。使用定时子模板中的等待下一个整数倍毫秒函数，再加上时间常量，把它设置为500。11. 运行上述程序，试用不同的时间间隔值。12. 关闭并保存上述程序，文件名为Temperature Monitor.vi实验4 程序结构（1）实验4-1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。

14、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中使用了函数商与余数，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。实验4-2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：1. 如上图完成前面板并给控件命名。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，

15、并保存。实验4-3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. 添加波形图表，命名为“实时曲线”；添加波形图，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”、“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。其中使用While循环，且输

16、出端口使用索引功能。其中：求数组最大、最小值。：求平均值。2. 程序命名为Temperature Analysis.vi并存盘。实验5 程序结构（2）实验5-1目的：学习使用Case结构。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. 使用波形图表显示实时温度和上、下限值。并且如图进行配置。2. 添加两个数值输入控件，作为“温度上限”、“温度下限”的输入。3. 添加一个LED指示灯控件，作为报警指示。报警时为红色，正常时为绿色。4. 添加字符串显示控件，命名为

17、“当前温度状态”。框图程序：1. 上图为不完整的程序框图，其中条件结构只给出了真分支。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。实验5-2目的：学习使用顺序结构。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. 使用波形图表控件显示随机数波形，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，其中用函数获得当前时

18、间。2. 将程序命名为Sequence.vi，并保存起来。实验6 数据的图形显示实验6-1目的：使用XY图显示图形。功能描述：使用XY图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6-2目的： 学习波形图控件应用。功能描述：见教材P115页第6.2题。以不同参数显示正弦和余弦曲线。前面板：框图程序：（1）保存为Use Waveform Graph.vi。实验6-3目的：学习使用公式节点及图形显示。功能描述：见教材P94页第5.5题。输入m，b，输出结果数组，并以图形方式显示。

19、前面板：框图程序：1、 保存为FormulaVI.vi。实验6-4目的：制作一个虚拟正弦波仿真信号生成器。功能描述：该正弦波仿真信号发生器可产生正弦信号。指标如下：频率范围：0 Hz100 Hz, 可选。初始相位：0180，可选。幅值：05.0 V，可选。前面板：框图程序： (1)调整不同数值输入，观察波形变化。文件保存为SinVI.vi。实验7 非连线的数据传递方式实验7-1 控制仿真1. 功能描述简单模拟工业控制过程，以动画形式显示。2. 设计提示（1）前面板设计。枚举控件 前面板上放置枚举控件，在该控件中输入4个选择项：准备、加水、加压和加热。该控件实际用来控制4个条件的选择，进而控制3

20、个指示灯和水罐、压力表和温度计的自动加1调整。（2）后面板设计。 左侧的顺序结构用来进行初始化工作，将初值设置为0。右边从条件子框图见以下4图。（3）保存为Sim.vi。 实验7-2 数制变换及计数仿真1. 功能描述模拟十进制数到二进制数的转换过程，以LED来模拟各个二进制位，并能以动画方式模拟计数的过程。 选择手动方式时，将8个LED变成滑动条中数字的二进制（基数2）表示。例如，如果滑动条设置为数字10（在二进制中表示为00001010=（23）+（21）， LED的1和3点亮，其他LED为熄灭。 选择自动方式时，滑动条自动进行加1操作，实现0到255的循环计数；同时8个LED会实时显示滑动

21、条数值所对应二进制数值。当滑动条大于255时，自动回0并重新由0开始计数。2. 设计提示（1）前面板设计。创建前面板，该前面板具有1个开关控件、1个水平滑动条控件和8个LED指示器。显示滑动条的数字指示器，确保LED均匀分布并且排列在底部。【提示】可利用对象的复制功能完成8个LED并利用对象的对齐功能将其摆放整齐。将水平滑动条控件的数据精度设置为无符号单字节整型（U8）类型，且数值范围为0，255。（2）后面板设计。 部分程序框图如下： 该框图只给出了“手动方式”时的程序框图，请补充完成最左边的条件结构，实现“自动方式”的自动计数功能。（3）保存为LED.vi。 实验7-3 全局变量编程请完成

22、教材P155页练习与思考8.2。其中，全局变量VI保存为Global.vi；产生三角波并写全局变量的VI保存为Writer.vi；读取全局变量并显示的VI保存为Reader.vi。实验8 文件操作实验8-1 文本文件操作1. 功能描述用正弦函数产生100个幅值数据，并写入文本文件“c:a.txt”。要求数值间用两个空格分隔，且数据保留三位小数。2. 设计提示（1）前面板设计。（2）后面板设计。两个空格（3）运行程序，观察文本文件数据。（4）保存为TxtFile.vi。 实验8-2 电子表格文件操作1. 功能描述用正弦函数产生100个幅值数据，并写入电子表格文件“c:a.xls”。要求同时写入数

23、据编号和数据。2. 设计提示（1）前面板设计。（2）后面板设计。（3）运行程序，观察文件数据。（4）保存为SpreadsheetFile.vi。 实验8-3 仿真温度数据的记录1. 功能描述创建一个 VI，可以把温度数据以文本格式添加到某个文件中。该 VI 使用 For 循环产生温度数据，并将它们存储到一个文件中。在每个循环期间，都要把数据转换成字符串，添加一个逗号作为分隔符，并将字符串添加到文件中。2. 设计提示（1）前面板设计。包括一个数字式控制件和一个波形图。“数据点个数”控制对象指定了需要采集和写入文件的温度数据的数量。波形图表则用于显示温度曲线。将波形图表的Y轴范围设置为70.0到9

24、0.0，X轴范围设置为0到20。（2）后面板设计。程序框图中使用了两个SubVI，说明如下：Digital Thermometer（Functions-Select a VI-LabVIEWactivity）返回一个模拟温度测量值（仿真）。Format Into String函数（Functions-String）将温度数据转换成字符串，并且在数据后面增加一个逗号。（3）在文件路径中输入一个合法文件路径，运行程序。运行结束后，观察文件内写入的数据。（4）保存为WriteFile.vi。 实验8-4 仿真温度数据的读取1. 功能描述创建一个VI，可以从上一个练习中创建的文件中读取数据，并把这些数

25、据显示在一个波形图形中。必须按照数据保存的格式来读取它，因为原来是用字符串数据类型，把数据保存为 ASCII 格式，那么就必须用一个文件 I/O 函数把数据作为字符串读出。2. 设计提示（1）前面板设计。前面板中包括一个字符串显示对象String和一个波形图Waveform Graph。（2）后面板设计。程序框图中使用了两个SubVI，说明如下：Read Characters From File VI（Functions-File I/O）用于从文件中读取数据，以及输入字符串中的信息。如果没有指定路径名称，将出现一个文件对话框提示您输入文件名。Extract Numbers VI （LabVI

26、EWExamplesGeneralstrings.llb）用于提取由逗号、分行符号、非数值字符等分隔开的数据组成的ASCII字符串，并将它们转换成数值数组。（3）运行程序,选择由(83)生成的数据记录文件，观察读取文件的结果。（4）保存为ReadFile.vi。 实验9 网络通讯实验9-1 链接前面板1. 功能描述编制两个VI，使用链接前面板的方法链接相关控件，实现网络数据的传输。2. 设计提示（1）打开DataSocket Server。（2）编写两个VI，并编辑其DataSocket连接属性。分别保存为VI_1.vi、VI_2.vi。 VI_1.VI： VI_2.VI：（3）保存以上2个V

27、I；同时运行两个VI，调整各控件，观察运行效果。实验9-2 DataSocket编程11. 功能描述编程仿真调幅波信号，并使用DataSocket实现数据的网络共享。2. 设计提示（1）编制数据发送VI（保存为DS Writer1.vi）该VI仿真一个调幅波信号，并发送到DataSocket Server。 调幅波由2个正弦波构成，一个是高频信号（载波），另一个是低频信号（调制信号）。（2）编制数据接收VI（保存为DS Reader1.vi）（3）运行DataSocket Server，调整输入参数，观察波形变化。实验9-3 DataSocket编程21. 功能描述数据发送VI：用波形产生函数（LabVIEW目录中Activity目录中）产生数据，用Waveform Chart显示，并将数据发布到Datasocket Server。数据订户VI：接收Datasocket Server的数据，显示波形。2. 设计提示（1）数据发送VI（保存为DS Writer2.vi）（2）数据订户VI（保存为DS Reader2.vi）（3）运行DataSocket Server，再运行两个程序，观察数据传递。