虚拟仪器2-labview要点课件

仪器学院测控系第第2章章 虚拟仪器开发平台虚拟仪器开发平台LabVIEW l LabVIEW概述概述l 前面板及控制选板l 程序框图及函数选板 l基本数据类型第二章虚拟仪器开发平台2.1 LabVIEW 概述l一、什么是一、什么是LabVIEW Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench实验室虚拟仪器工程平台 LabVIEW的程序称为虚拟仪器(简称VI）高效的图形化程序设计环境 针对测试测量和过程控制领域第二章虚拟仪器开发平台LabVIEW 无处不在传感器传感器PC,Mac,Linux,Sun网络网络 I/OPC板卡板卡工作站工作站掌上电脑掌上电脑FPGA工业计算机工业计算机(PXI)无线无线第二章虚拟仪器开发平台二、二、LabVIEW的特点的特点使用图形编程方法来生成VI；用于过程控制和工业自动化系统的通用工具；使用内嵌库来完善应用程序 a)仪器控制 b)数据采集和分析、表达；既提供了传统的程序调试手段，如设置断点、单步运行，同时提供有独到的高亮执行工具；提供大量与外部代码或软件进行连接的机制；强大的Internet功能，支持常用网络协议。第二章虚拟仪器开发平台图图形化开发环境形化开发环境l图形化的编译语言l4到10倍地节约开发时间l采集、分析、表达你的数据的工具第二章虚拟仪器开发平台三、LabVIEW简介简介 l执行LabVIEW第二章虚拟仪器开发平台点击第二章虚拟仪器开发平台前前面面板板程程序序框框图图第二章虚拟仪器开发平台LabVIEW应用程序的构成应用程序的构成 l所有的LabVIEW应用程序，即虚拟仪器（VI），它包括前面板（front panel）、程序框图（block diagram）以及图标/连结器(icon/connector)三部分。前面板前面板程序框图程序框图图标/连结器第二章虚拟仪器开发平台功能等效于传统测试仪器的前面板功能等效于传统测试仪器的前面板控制控制(输入输入)显示显示(输出输出)VI要素之一前面板控制（控制（control)显示显示(Indicator)第二章虚拟仪器开发平台结构：循环与前面板控件对应的连线端子与与前前面面板板控控件件对对应的连线端子应的连线端子VI要素之二要素之二程序框图程序框图l功能等效于传统测试仪器与前面板相联系的硬件电路功能等效于传统测试仪器与前面板相联系的硬件电路控件的连线端子控件的连线端子节点（函数、结构）节点（函数、结构）连线连线第二章虚拟仪器开发平台VI要素之三要素之三图标和连线板图标和连线板l创建VI的前面板和程序框图后，可创建图标和连线板，以便将该VI作为子VI调用。l图标和连线板图形：图标是图标是VIVI的图形化表的图形化表示，可包含文字、图示，可包含文字、图形或图文组合。形或图文组合。连线板用于显示连线板用于显示VIVI中所有输入控件中所有输入控件和显示控件的接线端，类似于文本和显示控件的接线端，类似于文本编程语言中调用函数时使用的参数编程语言中调用函数时使用的参数列表。列表。第二章虚拟仪器开发平台设计制作虚拟仪器前面板，就是设计制作虚拟仪器前面板，就是借助于工具（借助于工具（ToolTool）选板中的相）选板中的相应工具将应工具将Controls(Controls(控制控制)选板选板上的有关控件，摆放到窗口中的上的有关控件，摆放到窗口中的适当位置，来组成虚拟仪器前面适当位置，来组成虚拟仪器前面板板。快捷工具栏1）前面板开发窗口主菜单栏第二章虚拟仪器开发平台2）程序框图 及其编辑窗口 虚拟仪器软件编程分两种：一种为基于传统的文本式编程方式，如Labwindows/CVI；另一种是图形化编程方式。LabVIEWLabVIEW是图形化编程语言。流程是图形化编程语言。流程图是图形化的源代码。图是图形化的源代码。在流程图编辑窗口，在流程图编辑窗口，用工具用工具（ToolTool）模板中的相应工具）模板中的相应工具取用取用Functions(Functions(功能功能)模板上的有关图标模板上的有关图标来设计制作虚拟仪器流程图，以完成虚来设计制作虚拟仪器流程图，以完成虚拟仪器的设计工作。拟仪器的设计工作。第二章虚拟仪器开发平台3)工具选板、控制选板和函数选板工具选板、控制选板和函数选板用于前面板编程用于前面板编程用于程序框图编程用于程序框图编程第二章虚拟仪器开发平台工具选板工具选板当从工具选板当从工具选板中选择了任一中选择了任一种工具后，鼠种工具后，鼠标箭头就会变标箭头就会变成该工具相应成该工具相应的形状。的形状。第二章虚拟仪器开发平台4)LabVIEW8.2LabVIEW8.2的菜单和工具栏的菜单和工具栏 lVI窗口顶部的菜单为通用菜单。LabVIEW8.2菜单包括文件、编辑、查看、项目、操作、工具、窗口、帮助八大项。lLabVIEW8.2的工具栏 第二章虚拟仪器开发平台快捷工具栏简介VI启动运启动运行按钮行按钮VI连续运连续运行按钮行按钮终止终止VI程序程序运行按钮运行按钮暂停暂停VI程序程序运行按钮运行按钮高亮执行单步执行单步执行第二章虚拟仪器开发平台帮助和范例帮助和范例学会更多的和正确使用相关知识可以借助于帮助和范例第二章虚拟仪器开发平台l范例仪器学院测控系2.2 前面板前面板l 控件类型l 控制选板l 控件设置 第二章虚拟仪器开发平台LabVIEW中的数据类型中的数据类型lLabVIEW中的数据类型与传统编程语言中的数据类型基本类似，有数值型NumericNumeric、布尔型BooleanBoolean、数组型、字符串型StringString、构造数据类型包括数组和簇；构造数据类型包括数组和簇；其他的数据类型包括枚举（其他的数据类型包括枚举（RefNumRefNum ）、空心类型等）、空心类型等，还有一些独特的数据类型，如波形数据类型等。第二章虚拟仪器开发平台一一.控件的类型控件的类型l输入控件u用户用来向程序中输入数据的前面板控件l显示控件u程序向用户输出运行结果用的前面板控件l两者间接线端区别u输入控件的接线端边框比显示控件的接线端边框粗；u输入控件接线端上的空心小三角图标在右侧，而显示控件的在左侧。第二章虚拟仪器开发平台一一.控件的类型控件的类型l修饰：美化、使之象真的仪器面板第二章虚拟仪器开发平台二二.控件选板控件选板图标功能功能弹出一个对话框，以文本形式查找选板上的控件。进入搜索模式以后，此钮转换为返回钮。弹出一个菜单，可以分别设置控件选板的形式；“类别”形式的选板上显示的类别；文本形式的选板是否按字母排序；以及LabVIEW环境的选项。第二章虚拟仪器开发平台控件选板控件选板续续图标名称名称内容内容数值数值输入控件、各种滑动杆、旋钮、转盘、颜色盒、数值显示控件、各种进度条、各种刻度条、仪表、量表、液罐、温度计；各种滚动条、时间标识控件。布尔各种按钮、开关和指示灯。字符串与路径字符串输入控件、字符串显示控件、文件路径输入控件、文件路径显示控件、组合框。数组、矩阵与簇数组壳、簇壳、实数矩阵、复数矩阵、错误信息输入控件和错误信息显示控件。列表与表格列表框、多列列表框、表格、树形控件和Express表格。图形波形图表、波形图、XY图、Express XY图、强度图表、强度图、数字波形图、混合信号图、三维曲面图、三维参数图、三维曲线图、三维图片控件和其它图形、图线、图片控件。第二章虚拟仪器开发平台控件选板控件选板续续图标名称名称内容内容下拉列表与枚举文本下拉列表、菜单下拉列表、枚举、图片下拉列表、文本与图片下拉列表。容器分隔栏、.NET容器、选项卡控件、子面板控件和ActiveX容器。I/O波形、数字波形、数字数据、通道名、FP资源名、VISA资源名、IVI逻辑名以及图象、运动等各种与硬件输入输出有关的控件。引用句柄LabVIEW对很多对象的操作都需要一个句柄标识被操作的对象，这一个子选板包括各类引用句柄。变体与类 包括变体与LabVIEW对象。修饰用于前面板装饰的一些图形。第二章虚拟仪器开发平台三三.控件设置控件设置l快捷菜单 l属性对话框 l布尔型控件 的设置 l快捷键的设 置与键盘焦 点顺序编辑 l其它设置 布尔型布尔型控件控件图形图形控件控件数值数值型控型控件件第二章虚拟仪器开发平台数字式控件滑动式控件 旋转式和表盘式控件色彩类控件数值子模板这些控件外观各不相同，有数字量、滚动条、水、温度计、旋钮、表头、刻度盘等，但本质都是完全相同的，都是数字型。只要理解了其中一个的用法，就可以掌握其他全部数字类型的前面板对象的用法。第二章虚拟仪器开发平台1 数值型控件设置数值型控件设置快捷菜单第二章虚拟仪器开发平台数值型数值型属性属性对话框对话框-外观设置外观设置第二章虚拟仪器开发平台数字型数字型属性属性对话框对话框-标尺设置标尺设置第二章虚拟仪器开发平台数字型数字型属性属性对话框对话框-格式与精度设置格式与精度设置第二章虚拟仪器开发平台数字型数字型属性属性对话框对话框-数据范围设数据范围设置置程序打开时显示的数字第二章虚拟仪器开发平台图形化控件的数字显示图形化控件的数字显示第二章虚拟仪器开发平台2.布尔量(Boolean)子模板旧版本旧版本6.1版本第二章虚拟仪器开发平台l从所完成的功能上讲，布尔量子模板上的控件主要用于完成“命令”、“状态指示”等操作。如启动仪器运行、仪器故障指示、仪器运行状态指示等等。l从控件的外观形式上，布尔量子模板上的控件可分为：命令按钮(Command Button)类、开关(Switch)类、指示灯(Led)类等。l它们有丰富的外观形式，内涵相同，即是：控件只有两个状态，分别对应布尔量的两个值True或False。第二章虚拟仪器开发平台布尔型控件的设置布尔型控件的设置l1）外观设置l2）机械动作设置（1）单击时转换（2）释放时转换（3）保持转换直到释放（4）单击时触发（5）释放时触发（6）保持触发直到释放第二章虚拟仪器开发平台例：例：开关动作开关动作.vi单击时转换带自锁的按钮保持转换直到释放按钮第二章虚拟仪器开发平台3 其它设置其它设置l默认值设置l可见性设置l颜色设置和颜色梯度条第二章虚拟仪器开发平台设置默认值设置默认值将当前显示值设置为默认值将当前显示值设置为默认值第二章虚拟仪器开发平台隐藏隐藏后重新显示第二章虚拟仪器开发平台颜色设置颜色设置着色工具用着色工具直接设置（颜色和梯度条.vi）第二章虚拟仪器开发平台 颜色梯度条第二章虚拟仪器开发平台4 控件的布置控件的布置l替换与删除控件 l改变控件大小和控件比例化 l控件排列 l组合与锁定控件 对齐按钮对齐按钮排列方式排列方式组合与锁定组合与锁定重叠方式重叠方式第二章虚拟仪器开发平台练习与思考练习与思考u2.1 浏览控件选板，熟悉各个控件的位置。u2.2 按以下要求完成图2-2前面板设计：（1）对各个控件的外观、类型和行为进行设置；（2）将第一行5个控件顶端对齐，水平中心分布，组合在一起；（3）将左下角3个控件左对齐，垂直中心分布，组合在一起；（4）将这两组控件和图形显示控件组合在一起并锁定。（5）为stop钮设置一个快捷键。仪器学院测控系2.3 构建程序框图构建程序框图l 程序框图里的对象 l 函数选板 l 基本数据类型l 程序的层次结构 l Express VI l 多态 l 程序框图设计原则 l 修复程序创建中的错误 l 程序调试 第二章虚拟仪器开发平台一一.程序框图里的对象程序框图里的对象l节点l接线端l常量l连线 第二章虚拟仪器开发平台框图程序由节点和数据连线组成框图程序由节点和数据连线组成节点之间由数据连线按照一定的逻辑关系相连接。节点之间、节点与前面板控件之间是通过数据端口和数据连线来传递数据的。第二章虚拟仪器开发平台1.节点类型节点类型l函数函数 函数是完成LabVIEW程序功能的最基本成员，它相当于文本编程语言的操作符或语句，完成的功能相对简单，输入输出接线端相对较少。l子子VI 用于另一个VI中的VI叫子VI，这实际就是供其它程序调用的子程序。lExpress VI Express VI是一类特殊子VI，可以通过对话框配置参数，执行常规的测试任务。Express VI的默认图标形式为可扩展节点，蓝色背景。l结构结构 结构是控制代码执行的元素，LabVIEW有For循环、While循环、条件、顺序、事件等几种结构。第二章虚拟仪器开发平台子子VI节点节点l子VI节点在程序框图中的显示形式，通过快捷菜单选择 第二章虚拟仪器开发平台2.接线端口接线端口第二章虚拟仪器开发平台LabVIEW 中有两种类型的数据端口中有两种类型的数据端口1控件控件-控制端口和指示端口控制端口和指示端口用于前面板对象，当VI程序运行时，从控制输入的数据通过控制端口传递到框图程序，供其中的程序使用，产生的输出数据再通过指示端口传输到前面板中对应的指示中显示。2节点端口为了与外界交换数据，每个节点都有一个或数个数据端口用以输入或输出数据。第二章虚拟仪器开发平台3.连线连线 l连线是程序设计中较为复杂的问题。流程图上的每一个对象都带有自己的连线端口；l数据连线是数据端口之间的数据通道，数据单向流动，是从源端口流向一个或多个目的端口：l连线时要用到连线工具。第二章虚拟仪器开发平台l线型 LabVIEW用连线的形状与连线的颜色表示不同的数据类型。例如橙色代表浮点数、绿色代表布尔量、粉红色代表字符串、蓝色代表整型数等。细线代表单个数据，点线代表布尔量，粗线代表数组，双线代表二维数组，网格线代表簇等。第二章虚拟仪器开发平台二二.函数选板函数选板 标准形式的函数选板标准形式的函数选板将程序框图节点按类别划分为若干子选板，每个子选板在顶层选板上显示为一个文本条目，最上面一个“编程”子选板是展开为图标形式的。点击每个条目左侧的黑色箭头 都可以将这个子选板展开为图标形式；展开为图标形式以后，点击子选板左上角的黑色箭头 可以将其折叠为一个文本条目。第二章虚拟仪器开发平台函数选板函数选板图标名称名称内容内容结构包括For循环、While循环、定时结构、条件结构、事件结构、平铺和层叠两种顺序结构、公式节点、反馈节点、全局变量、局部变量等。数组包括操作数组的各种函数、数组外框、数组与簇的转换函数和数组与矩阵的转换函数等。簇与变体包括操作簇的各种函数、簇外框、簇与数组的转换函数；变体与数据的转换函数、变体属性操作VI等。数值包括算术运算符、数值类型转换函数、三角函数、对数函数、复数函数、数值常数、数据操作函数、与信号调理有关的量值转换VI等。文件I/O包括对各种格式文件读写的函数和VI,对文件及路径进行操作的各种函数和VI。布尔包括逻辑运算符、布尔型常数、布尔量与数值的转换函数等。第二章虚拟仪器开发平台函数选板函数选板图标名称名称内容内容字符串包括对字符串操作的各种函数,字符串与数值、数组和路径的转换函数，字符串常量和创建文本VI等。比较包括各种比较运算符、选择函数、极值函数、强制范围转换函数、用于比较运算的VI等。定时包括计时、时间控制、提取系统时间的几个函数和VI。对话框与用户界面包括对话框、错误信息、菜单、光标、帮助、事件等与开发用户界面有关的函数和VI。波形包括关于波形操作的函数和VI。应用程序控制 包括打开与关闭应用程序和VI的引用、属性节点、调用节点、程序的停止和退出等应用程序控制函数，面向对象编程的函数。第二章虚拟仪器开发平台函数选板函数选板图标名称名称内容内容同步包括通知、队列、信号量、事件等与程序同步有关的函数和VI。图形和声音包括3维图形、图片和声音的函数。报表生成生成应用程序报表的函数，报表可以使用数字、文本、图像等形式，可以包括前面板、程序框图和说明等内容，可以存储、打印和网络发布。第二章虚拟仪器开发平台3-3 基本数据类型基本数据类型l1 数据类型l2 数据类型转换l3 数值型数据的单位第二章虚拟仪器开发平台一一.数据类型数据类型 数值型橙色蓝色0见后后布尔量绿色FALSE存储为8位数值（一个字节），数值0表示FALSE，其余数值代表TRUE。字符串粉红空字符串存储为一个指针，指向的结构包括一个数值和一个数组。数组每个元素表达一个字符。时间标识棕色本地日期时间存储为一个簇，前两个整数用64位表示秒的整数部分数，后两个整数用64位表示秒的小数部分。枚举蓝色列出所有的可选值，它的数字表达是无符号整型数。路径浅绿使用标准的Windows语法，可以使用相对路径和绝对路径。引用句柄浅绿LabVIEW进行操作的对象，例如文件、设备等的标识。数据数据类型类型接线端接线端图标图标图标图标颜色颜色缺省值缺省值 简要说明简要说明第二章虚拟仪器开发平台数据类型数据类型数组随成员变图标的方括号内包含数组元素的类型，图标的颜色随元素的数据类型变。簇棕或粉红包含多个不同数据类型的元素，如果元素都是数值，颜色就是棕色；否则为粉红色。波形棕色簇，元素包括t0、t和数据。数字波形深绿簇，元素包括t0、t和数字数据。数字数据深绿用表格形式显示数字信号。输入输出名紫色表示与输入输出设备有关的名称。变体紫色可以容纳各种不同的数据类型；存储控件名称、数据类型和数据本身。动态蓝色用于Express VI的数据类型。第二章虚拟仪器开发平台数值型数值型数据数据类型型标记颜色色默默认值简要要说明明单精度浮点数SGL橙色0.0内存存储格式32位双精度浮点数DBL橙色0.0内存存储格式64位扩展精度浮点数EXT橙色0.0内存存储格式80位复数单精度浮点数CSG橙色0.0+i0.0实部和虚部内存存储格式均为32位复数双精度浮点数CDB橙色0.0+i0.0实部和虚部内存存储格式均为64位复数扩展精度浮点数CXT橙色0.0+i0.0实部和虚部内存存储格式均为80位8位整型数I8蓝色0取值范围-128 12716位整型数I16蓝色0取值范围32,768 32,76732位整型数I32蓝色0取值范围2,147,483,648 2,147,483,64764位整型数I64蓝色0取值范围1e191e198位无符号位整型数U8蓝色0取值范围0 25516位无符号位整型数U16蓝色0取值范围0 65,53532位无符号位整型数U32蓝色0取值范围0 4,294,967,29564位无符号位整型数U64蓝色0取值范围2e19第二章虚拟仪器开发平台二二.数据类型转换数据类型转换 当连接到一个接线端的数据与这个接线端要求的数据类型不同但是又比较接近时，LabVIEW会对这个数据的类型进行强制转换，并在这个接线端边缘加一个红色的强制转换点。第二章虚拟仪器开发平台三三.数值型数据的单位数值型数据的单位