虚拟仪器课本知识点整理.docx

1、虚拟仪器课本知识点整理虚拟仪器考点整理第3章 虚拟仪器基础1.LabVIEW是图形化编程语言和开发环境。LabVIEW :Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbeach2.LabVIEW采用数据流执行顺序，按照每个函数是否数据满足，若满足则执行，若两个函数数据都满足则同时运行3.课程使用LabVIEW版本是8.5版本 美国国家仪器公司 National Instrument Corporation4.LabVIEW基于计算机资源第4章 LabVIEW基础1.LabVIEW中开发的应用程序被称为VI（虚拟仪器），其扩展名均为vi。2.VI包

2、括 前面板、框图、图标和连接器窗格。3.LabVIEW包含三个选板：工具选板 控件选板 函数选板4.控件选板包含前面板所需所有控件：输入控件和显示控件5.快捷方式： Ctrl+ H 快捷方式打开帮助窗口 Ctrl+对象 快速复制对象Ctrl+ E 程序框图与前面板快速切换Ctrl+ 单步步入 Ctrl+ 单步步过 Ctrl+ 单步步出F1或者Ctrl+? LabVIEW帮助窗口Ctrl+ C 复制 Ctrl+ V 粘贴 Ctrl +Z 撤销Back Space或Delete 删除Ctrl+ B 移除所有的错误连线 Ctrl+ L 错误列表窗口6.LabVIEW 的基本数据类型数值数据类型：浮点

3、数、整数和复数（实部和虚部都是浮点数）。布尔数据类型：真和假两种取值。7.各种数据类型的特征颜色数值类型：浮点类型 橙色；整型 蓝色。布尔类型：绿色。字符串类型：紫色。数组类型：颜色随着数据类型而变化。簇类型：元素都是数值数据类型 棕色；元素不都是数值类型 紫色。第5章 VI创建、编辑和调试1.VI调试技术：单步执行 设置执行程序高亮 探针工具 断点2.子VI 比一般VI多 图标（辨别功能）和连接器（判别输入端）3.子VI输入接线端类型：必须、推荐和可选。必须：必须连接的端子在“即时帮助”窗口中 粗体 表示，调用子VI时必须有输入数据连线与之相连。推荐：推荐连接的端子在“即时帮助”窗口中以 普

4、通字体 显示，可以不连接。可选：可选连接的端子在“即时帮助”窗口中被默认为 隐藏，相应的端子以 灰色字体 显示。输出端子不允许被指定为“必须”类型。第6章 程序结构1.数据类型：数值型 布尔型 2.特征颜色：整型 蓝色 、 浮点数 橙色 、 布尔型 绿色3.属性设置（重要）：布尔型机械动作特性、（单击时转换、释放时转换、保持转换直至释放）、 数值格式 、最大最小值等等4.程序结构：While循环、For循环 （1）While循环循环条件端子：真时停止（默认条件）和真时继续。While循环中的代码至少执行一次。（2）For循环要设置循环次数N 左下角I为当前循环次数。5.循环结构内外的数据交换与

5、自动索引位于循环内部的“停止”按钮每次循环都检查；位于循环外的“停止”按钮只在进入循环时读取一次。6.While循环和For循环均有一种特殊的自动索引功能；对于For循环，自动索引被默认打开；对于While循环，自动索引被默认关闭。7.索引 数据输出通道，数据输入通道索引打开：在循环没结束之前将数据排队，等循环结束后一次性输出， 输出为数组索引关闭：只保存一个值，输出最后一个值如果为For循环接入多个数组，每个数组的输入隧道上都打开自动索引，且“循环总数”端子也接入一个正的整型常量，For循环的实际执行次数由这些可能的执行次数中最小值决定。8.移位寄存器和反馈节点一个移位寄存器可以有多个左端子

6、，但只能有一个右端子；在多个左端子中将保留前面多次循环的数据值，能够保存的数据值数目与左端子数目相同。反馈节点和只有一个左端子的移位寄存器的功能完全一样，用于在两次循环之间传递数据。9.条件结构分支选择器端子的值：布尔型、字符串型、整型和枚举型。默认的分支选择器为布尔型。跨越条件结构边框的连线，会在边框上生成隧道；输入隧道在每个分支中都可以用，输出隧道必须从每一个分支都得到明确的输入值；输出隧道是空心的，表示有些分支中没有接入输入值，程序无法执行；隧道是实心的，表示每个分支都有接入值；对输出隧道上没有接入输入值的分支采用默认值。10.顺序结构为 数据流控制的顺序执行 提供更强的 顺序执行控制结

7、构。11.层叠式顺序结构层叠式顺序结构有一种称为 局部变量 的机制，用于在不同的帧之间传递数据；只能在某一个帧中向输出隧道写入数据，如果在超过一个帧中对同一个输出隧道赋值，会引起多个数据源的错误；输出隧道的值在整个顺序结构执行完后才会输出。12.平铺式顺序结构层叠式顺序结构优点是节省框图窗口空间；平铺式顺序结构占用的空间比较大，但是直观，方便代码的阅读。13.公式节点以文本编程形式实现程序逻辑，解决复杂的算法。14.事件结构指定事件结构中的 事件源和事件类型 的过程称为注册事件；注册事件有两种：静态事件注册和动态事件注册；第7章 数组、簇和波形1.数组是相同类型元素的集合2.簇是不同类型元素的

8、集合 用捆绑（bundle）捆绑数据3.数组操作函数（1）数组的大小“数组”为任意维数的数组，“大小”返回各维的长度。如果数组为一维，“大小”返回一个整数值；如果为多维，“大小”返回一维整型数组，每个元素为输入数组对应维的长度。（2）索引数组输出端口“元素或子数组”返回索引值对应标量或数组。（3）替换数组子集用“新元素或子数组”的内容替换索引值的索引目标。（4）数组插入函数把“n或n-1维数组”的内容插入到索引值指示的位置；每组n个输入索引参数只能连接1个，其他的索引参数不能使用。（5）删除数组元素（6）初始化数组（7）创建数组当“连接输入”被选中时，“添加的数组”是把所有的输入进行连接的结果

9、，其维数与所有输入参数中的最高维数相同；当“连接输入”被关闭时，所有的输入参数的维数必须相同，输出数组比输入数组高一维。如果输入参数维数不同，则“连接输入”被打开且不能关闭；如果所有的参数都是标量，“连接输入”自动关闭且不能被打开，输出一维数组，按顺序包含所有输入参数。（8）数组子集此函数的功能是返回从“索引”参数指定的位置开始，“长度”参数指定长度的数组子集。（9）数组最大值与最小值函数的功能是返回数组中元素的最大值，最小值以及最大值的索引，最小值的索引。（10）一维数组排序函数的功能是对数组元素按升序重新排列，排列结果在“以排序的数组”中返回。（11）反转一维数组函数的功能是颠倒一维数组元

10、素排列的顺序。（12）一维数组移位函数的功能是把元素循环右移n个位置；如果n为负整数，则循环左移（-n）个位置。（13）二维数组转置函数的功能是对二维数组进行转置操作，转置结果在“以转置的数组”中返回。4.簇的操作函数（1）捆绑（2）解除捆绑（3）按名称捆绑“输入簇”参数必须接入，而且要求其元素至少一个有标签。（4）按名称解除捆绑 函数的功能是把“已命名簇”输入簇中的元素按标签解包，只能获得拥有标签的元素。5.波形数据的类型波形数据含有4个组成部分：T0为时间标识常量类型，表示波形数据的时间起点；Dt为双精度浮点类型，表示波形相邻数据点之间的时间间隔，以秒为单位；Y为双精度浮点数组，按照时间先

11、后顺序给出整个波形的所有数据点；“属性”为变体类型，用于携带任意的属性信息。波形操作函数（1）创建波形函数的功能是建立或修改已有波形。默认情况下该函数只有“波形”和Y输入端子。向上退拽增加dt和t0 输入端，向下退拽增加attributes即属性输入端子。（2）获取波形成分函数的功能是把波形解包。默认情况下只有Y输入端子；向上退拽增加dt和t0 输入端子；向下退拽增加attributes输入端子。（3）设置波形属性执行此函数可为波形添加元素“名称”和“值”。（4）获取波形属性函数可用于获取波形中名为“名称”的属性，可以认为，该函数中封装了“获取变体属性”函数。第8章 图形显示控件1.波形图和波

12、形图表的区别？波形图表将数据在图形显示器中实时、逐点（或者一次多个点）地显示出来，可反映被测物理量的变化趋势，类似于传统的模拟示波器、波形记录仪；波形图对已采集数据进行事后显示处理，根据实际要求将数据组织成所需的图形一次显示出来波形图表保存了旧数据，且所保存的旧数据长度可以自行指定，新传给波形图表的数据被接续在旧数据的后面，这样就可以在保持一部分旧数据的同时显示新数据。波形图在接收到新数据时，先把已有的数据曲线完全清除，根据新数据重新绘制整条曲线。2.波形图波形图的基本显示模式是按等时间间隔显示数据点，每一时刻只对应一个数据值。绘制一条曲线时，波形图接收两种数据格式（1）一维数组。默认时间从0

13、开始，且相邻数据点之间的时间间隔为1秒。（2）簇数据类型。簇中应包括时间起点、时间间隔和数值数组3个元素。绘制多条曲线时，波形图可以接收如下数据格式（1）二维数组。数组的每一行反应的是一条曲线的数据，时间从0开始，相邻数据点之间的时间间隔是1秒。（2）由簇作为元素的一维数组。每个簇元素都由数值类型元素t0、dt和数值类型数组3个元素组成。T0作为时间起点，dt作为相邻数据点之间的时间间隔，数值数组代表一条曲线的数据点。 这是最通用的一种多曲线数据格式，因为其允许每条曲线有不同的时间起点、数据点时间间隔和数据点长度。（3）数值类型元素t0、dt以及数值类型二维数组Y组成的簇。其中t0作为时间起点

14、，dt为相邻数据点之间的之间间隔，二维数据Y的每一行为一条曲线的数据。（4）把数组打包成簇，然后以簇作为元素组成数组。每个簇里包含的数组都是一条曲线。当多条曲线的数据点的个数不同时，可以使用这种数据组织方式。时间起点从0开始，相邻数据点之间的时间间隔为1秒。（5）数值类型元素t0、dt以及簇为元素的数组这三者组成簇，该簇中的元素的每一个簇元素都由一个一维数组打包而成，每一个一维数组都是一条曲线。所有的曲线共用最外层簇提供的起始时间t0和时间间隔dt参数。波形图还可以直接接受波形数据类型（单曲线）或者元素为波形数据的数组（多曲线）作为输入数据。3.波形图表绘制单曲线时，波形图表可以接收的数据格式

15、两种：标量数据和数组。绘制多条曲线时，波形图表可以接收的数据格式两种：（1）每条曲线的一个新数据点（数值类型）打包成簇，然后输入到波形图表中，波形图表为所有曲线同时推进一个点。（2）每条曲线的一个数据点打包成簇，若干个这样的簇作为元素构建数组，数组在传送到波形图表，波形图表为所有的曲线同时推进多个点；数组中元素的个数决定了每次跟新的数据长度。4.XY图XY图不要求水平坐标等间隔分布，而且允许绘制一对多的映射关系，比如绘制封闭曲线。XY图绘制单曲线，可以接收两种数据组织格式：（1）x数组和y数组打包成的簇。（2）簇组成的数组，每个数组元素都是由一个x坐标值和一个y坐标值打包生成的。XY图绘制多条

16、曲线，可以接收两种数据组织格式：（1）先由x数组和y数组打包成簇建立一条曲线，然后把多个这样的簇作为元素建立数组，即每个数组元素对应一条曲线。（2）先把x和y两个坐标值打包成簇作为一个点，以点为元素建立数组，然后把每个数组再打包成一个簇，每个簇表示一条曲线数据，最后建立由簇组成的数组。5.数字波形图数字波形图用于显示数字波形，尤其适合在定时框图或者逻辑分析器中使用。数字数据类型和数字波形数据类型数字波形数据类型：起始时间t0、时间间隔dt、数据和属性。数字波形图接收的数据类型：数字波形数据类型、数字数据类型和数据类型的数组。6.三维图形控件三维图形模块包含：CWgraph3D的ActiveX控

17、件的ActiveX容器与某个三维绘图函数。基本函数：三维曲面、三维参数图和三维曲线图。第9章 字符串和文件I/O1.字符串控件组合框：在组合框中可以有多个字符串，每个字符串称为一个“项”，并对应一个“值”。2.表格和Express表格表格是由字符串组成的二维数组，每一个单元格可以放一个字符串；Express表格可以产生二维字符串数组。4.字符串的显示方式正常显示、“代码显示”、密码显示和十六进制显示。字符代码表b 退格符 f 进格符 n 换行符 r 回车符 t 制表符 s 空格符 反斜线：” % 百分比符号5.字符串函数详情见书P168字符串大小、连接字符串、截取字符串、转换为大写字母、转换为

18、小写字母，替换子字符串、搜索替换字符串、匹配模式、格式化日期/时间字符串、扫描字符串、格式化写入字符串、电子表格字符串至字符串转换、数组至电子表格字符串转换和创建文本。 6.文件I/O一个典型的文件I/O包括3个步骤：（1）创建或者打开一个文件。（2）对以打开的文件做读取或者写入操作。（3）关闭文件，同时引用句柄会被自动释放。引用句柄是一种特殊的数据类型。7.LabVIEW文件数据格式（1）文本文件最常用和最通用的文件格式。（2）二进制文件最紧凑、最快速的存储文件格式。（3）数据记录文件记录结构的二进制格式文件，可以把不同类型的数据存储到同一个文件记录中。（4）波形文件。（5）基于文本的测量文

19、件（后缀lvm文件）。（6）二进制测量文件（后缀tdm文件）。8.LabVIEW中的格式设置字符串%g 自动选择格式 %f 十进制/浮点数 %e 科学计数法 %p 国际单位制计数法 %x 十六进制 %o 八进制 %b 二进制 %t 相对时间 %T 绝对时间 %s 字符串9.文件I/O函数 详见书P172（1）写入电子表格文件该VI可以将由数值组成的一维或二维数组转换成文本字符串，进而写入一个新建文件或已有文件。（2）读取电子表格文件该VI从文件的某个特定位置开始读取指定个数的行或列的内容，再将数据转换成二维单精度数组。（3）打开/创建/替换文件该VI用于打开或者替换已有的文件，也可以用于创建新

20、的文件。（4）关闭文件该VI可关闭引用句柄所指明的文件。（5）格式化写入文件该VI将字符串、数值、路径、布尔类型数据格式化写入文本文件。（6）写入文本文件该VI将字符串或字符串数组按行写入文件。（7）读取文本文件该VI用于从文件中读取字符或者行。该VI的输入参数“计数”采用默认值-1，意为读取整个文件数据。（8）写入二进制文件该VI将字符串或者字符串数组以二进制的形式写入文件。只能保存16位整数或者单精度浮点数。如需保存双精度等类型的数据，则要使用低级VI。（9）读取二进制文件该VI用于读取二进制文件。第十章 数据采集1.采样率Fs：每秒采集点数 采样点数#s：取多少点去显示 频率 f每个周期

21、的点数=Fs/f例如：比如采样率为100Hz 信号周期10Hz 则一秒钟采样10个周期，则要显示50个点就显示了五个周期2.MAX的功能：MAX: Measurement & Automation Explorer（1）浏览系统中的设备和仪器，并快速检测及配置硬件和软件（2）通过测试面板诊断硬件状态（3）创建新的通道、任务、接口和比例等实验数据采集使用的函数为 DAQ助手 DAQ助手函数在函数选板 “Express”中的“输入”一类中3.测量系统接地方式：差分模式（Diff）、参考地单端测量模式（RSE）无参考地单端测量模式（NRSE）4.数据采集卡PCI-6221有关信息：模拟输入接入方式分

22、为两种：（1）单端输入（参考的单端输入模式（RSE）和无参考的单端输入模式（NRSE） 16路模拟信号 （2）差分输入(DIFF) 8路模拟信号模拟输入为16路 16位的A/D转换器 工作电压为05V采样率为FS=250ks/s模拟输出有2个 16位D/A转换器 采样率FS=833ks/s数字输入/输出 DI/O 共有24个引脚I/C 定时计数器 2个 32位存储单元 内部集成80MHZ晶振元十一章 LabVIEW的信号分析与处理函数注意：此类函数放在信号处理函数选板详情见书上，熟悉相关例第十二章LabVIEW的高级应用1.局部变量局部变量是对前面板控件数据的一个引用；可以为一个前面板控件建立

23、任意多个局部变量；从任意一个局部变量都可以读取该控件中的数据，向其中的任何一个局部变量中写入数据都会改变包括控件本身和其他局部变量在内的所有数据拷贝；使用局部变量实现对输入控件的写操作和对显示控件的读操作；默认情况下，新创建的局部变量都是写入端子；不生成新控件的复制局部变量的方法：按住Ctrl键的同时，用鼠标退拽局部变量，松开鼠标，完成局部变量的复制。2.全局变量使用全局变量可以在同时运行的几个VI之间传递数据；全局变量是只有前面板而没有框图的特殊VI；在默认的情况下，新建的全局变量都是写端子。局部变量可能引起竞态条件，消除竞态条件的方法 使用数据流或顺序结构，以强制控制程序的运行顺序。3.属

24、性节点控件通用属性（1）可见（Visible）属性该属性为布尔型，可读可写；作为写端子，“真”可见；“假”不可见；（2）禁用（Disabled）属性该属性为整数类型，可读可写；作为写端子，0可用；1禁用，但控件外观和可用时相同；2禁用控件，同时控件加灰；（3）键选中（Key Focus）属性该属性为布尔类型，可读可写；作为写端子，“真”使控件获得键选中；“假”取消控件的键选中；（4）闪烁（Blinking）属性该属性为布尔类型，可读可写；作为写端子，“真”使控件开始闪烁；“假”使控件停止闪烁；（5）位置（Position）属性该属性是由两个整型数值组成的簇，可读可写，单位是像素；（6）边界（B

25、ounds）属性该属性是由两个整型数值组成的簇，只能读不能写；两个整型元素“高度”（Height）和“宽度”（Width）分别是控件边框的宽度和高度，单位都是像素；边框包围的区域包括控件本身及其所有附加元素如标签等；其他控件属性4.改变波形图表上的曲线的颜色波形图表的整型属性“活动曲线”（ActPlot）指定处于“活动”状态的曲线，曲线编号从0开始。“曲线：曲线颜色”（Plot.Color）整型属性指定处于活动状态的曲线的颜色。5.设置按钮的过度文本布尔类型控件的“字符串4”(Strings4)属性为长度不超过4的字符串数组，设置这个属性可以改变按钮上的文本显示内容。6.清除波形图表的历史数据

26、波形图表的“历史数据”（History）属性代表其历史数据数组。7.动态程序控制使用VI服务器进行动态程序控制的一般步骤：（1）打开一个控件、VI或者程序的引用。（2）执行动作或者设置属性。（3）关闭引用。8.属性节点和调用节点的用法详见书P2329.属性节点 什么叫做属性 什么叫方法？属性描述了对象本身的特征，方法描述可以在对象上进行的操作。LabVIEW的通信 四种 DataSocket、Tcp/IP、网页发布、远程设备访问PPT补充仪器资控制 靠源名来识别GPIB总线标准GPIB总线的结构和工作方式：1.GPIB总线由16根线组成，包括8根数据线，3根握手线，5根总线控制线。采用异步数据

27、传送方式的双向总线。总线是计算机与仪器之间传送数据的通道，数据在GPIB中按字节串行传输。2.GPIB总线上的仪器和设备可以处于空闲、听者、讲者/控制器中的一种角色或同时扮演多个角色。 3.GPIB系统的连接方式可以是星型或者线型。4.GPIB总线系统连接的基本配置有如下要求：（1）设备间最大距离不超过4m，平均距离不超过2m。（2）总长度不超过20m。（3）系统中设备的个数不能多于15，且要有不少于三分之二的设备上电。5.可以采用距离扩展器，这样GPIB总线的传输距离可以达到1000m以上。6.带有GPIB接口卡的计算机在系统中是控制器的角色7.GPIB接口卡可分为：PCI总线；PCMCIA

28、用于笔记本上；USB接口；ENET接口8.整个系统采用总线式连接，所有仪器直接并联在总线上，相互可以直接通信；VXI和PXI总线VXI: VMEbus eXtention for InstrumentationVXI的前身可追溯到MOTOROLA开发的68000微处理器时期，它推出了VERSA总线；基于VERSA总线的插件系列被命名为VME总线。VXI总线的特点：1.模块式的结构。 2.小型便携。 3.高速传输。4.适应性、灵活性强，仪器的结构更开放，便于组成多个CPU的分布式系统。5.VXI在工业过程控制的数据采集系统插件、军事领域、通信领域在内的诸多领域对VXI总线仪器模块的需求量都很大6

29、.VXI总线最多可以包含256个设备，并且每一个设备都有其唯一的逻辑地址，它是系统的基本逻辑成分。7.VXI总线系统的模块和主机箱都可按从小到大分为A、B、C、D四种尺寸，各个模块分别插入主机箱的插槽中。以每个主机箱为单位构成了一个VXI子系统，每个子系统最多可以放置13个模块。 VXI总线的控制方式 1.在主机箱内嵌入内部控制器。2.采用GPIB、RS-232、MXIbus、VME或局域网与外部控制器进行连接。3.PXI总线是PCI总线在仪器领域的扩展。4.与PCI总线不同，它在电气方面、机械结构方面、仪器触发和局部总线等规范上更严格，使其对温度、湿度、震动、冲击、电磁兼容性和通风散热方面具

30、有良好的适应性。5.PXI总线的仪器更适用于工业环境下的数据采集、控制、图像处理等场合。与仪器进行通信的格式有两种：1、基于寄存器的通信格式2、基于消息的通信格式基于寄存器的通信格式：PXI和很多VXI都采用此种通信格式，使用这种方式可以在一个较低层次上直接对仪器的控制寄存器读写二进制信息。基于消息的通信格式：GPIB、串口和一些VXI仪器使用此种通信格式，对这些仪器发送的命令和读回的数据都是ASCII字符串，仪器本身带有处理器，处理器负责解析命令字符串，并且根据解析结果设置内部寄存器的相应位，以完成通信操作。可编程仪器标准命令SCPI：1.SCPI于1990年由SCPI联盟提出，是一种通用的仪器命令集。2.SCPI是一个独立于硬件的纯软件标准，SCPI字符串可以通过任何仪器接口被发送，无论是GPIB、RS-232、VXIbus还是局域网都可以。3.SCPI