配套课件-虚拟仪器与LabVIEW程序设计.ppt

1、第1章 虚拟仪器概述检测与质量教研室主要内容 2.LabVIEW开发开发平台平台 1.虚拟仪虚拟仪器的基本器的基本概概念念 3.基于基于虚拟仪虚拟仪器技器技术术的的测试测试系系统统虚拟仪器的基本概念 测量仪器的发展历程 什么是虚拟仪器 虚拟仪器与传统仪器的比较 虚拟仪器的基本功能 虚拟仪器的基本组成测量仪器的发展历程什么是虚拟仪器？虚拟仪器是指在以计算机为核心的硬件平台上，其功能由用户设计和定义，具有虚拟仪器面板，其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。TPS2014B数字存储示波器数字存储示波器虚拟示波器虚拟仪器与传统仪器的比较虚拟仪器的基本功能虚拟仪器的基本组成虚拟仪器硬件平台计算机

2、模块化仪器软件平台测试管理层 应用程序开发层 仪器驱动层 I/O总线驱动层 LabVIEW开发开发平台平台 两个工作窗口启动界面程序框图前面板 三个选板工具选板控件选板函数选板 菜单数值控件的快捷菜单FOR循环结构的快捷菜单主菜单主菜单快捷快捷菜单菜单 数据类型基于基于虚拟仪虚拟仪器技器技术术的的测试测试系系统统第2章 一个简单VI的设计 检测与质量教研室主要内容 2.数数据流据流编编程模式程模式 1.常用常用数数据据类类型型 3.子子VI的的创创建建与调与调用用 4.VI编辑调试编辑调试技技术术数据对象名称 前面板：控件（输入控件/输出控件）程序框图：接线端（与前面板的控件一一对应）、常量（

3、在前面板无对应控件）常用数据类型 数据类型：数值型、布尔型、数组、字符串、路径、波形、参考号、簇等 数值型数据类型图标存储位数和数值范围扩展精度扩展实数，精度取决于平台，但至少为15位。双精度双64位实数，15位精度。单精度单精度32位实数，6位精度。定点（定点64，32-2.147484E+9，2.147484E+9：2.328306E-10）64位整型64位整型（近似于-le19至+le19）长整型长32位整型（-2147483648至2147483647）双字节整型双字节16位整型（-32768至32767）单字节整型单字节8位整型（-128至127）无符号64位整型无符号64位64位整

4、型（0至4294967295）无符号长整型无符号长整型32位整型（0至4294967295）无符号双字节整型无符号字符16位整型（0至65535）无符号单字节整型无符号字节8位整型（0至255）扩展精度复数扩展复数精度取决于平台，但至少为15位双精度复数15位精度单精度复数6位精度 数值型 数值控件表现形式：如数值、波形、滑竿、旋钮、量表等。输入/输出控件转换：数值控件快捷菜单、显示选项、进制选项、说明提示对话框 属性布尔型 值：真/假，8位二进制数存储，非零数值代表TURE强制转换点 存在条件：同一节点存在不同类型的数值数据 存在形式：红色点 如何对待：尽量避免数据流编程模式 数据流：一个节

5、点运行，需要其所有输入数据全部到达；多个节点之间没有约束（只要输入数据到达就执行该节点），可能会同时有多个节点同时运行（自动多线程）VI的创建的创建（插视频）（插视频）子VI：能独立运行且能被其它VI所调用 子VI构成：前面板、程序框图、图标/连线板 子VI的创建方法：直接法（1.前面板，2.程序框图，3.图标/连线板）、间接法（1.主VI的前面板，2.主VI的程序框图，3.在主VI程序框图中选择需要创建为子VI的部分后，点击菜单：编辑/创建子VI，4.双击主VI程序框图中的子VI图标，打开子VI的前面板，编辑图标）编辑图标 图标位置：打开图标编辑器：编辑图标：注：无论直接法创建子VI还是间接

6、法创建子VI，都建议编辑图标（相当于C中的函数名称），编辑图标便于用户自己和阅读者阅读设置连线板 选择合适的模式 端口和控件关联 注：间接法创建子VI时不需要设置连线板调用子VI 子VI调用方法 子VI设置 同一VI中可以对同一子VI进行多次调用，但在内存中只拷贝一次 VI编辑调试技术 VI编辑技术（主菜单）VI调试技术1、错误列表（存在语法错误）VI调试技术2、高亮显示执行过程3、断点与单步执行 VI调试技术4、探针第3章 几种常用的程序结构检测与质量教研室主要内容 2.while循循环环 1.for循循环环 3.移位寄存器移位寄存器 4.条条件件结构结构 5.顺顺序序结构结构 6.事件事件

7、结构结构For循环 按照指定的次数执行循环体 两个接线端：总数（输入端子），表示执行子程序框图的次数。计数（输出端子），表示已运行循环体的次数。（注意：其值范围0-N-1，N循环总数）For循环 自动索引：指使For循环或While循环在循环边框上对数组自动建立索引的功能。启用/关闭自动索引功能 左右边框自动索引功能的区别 思考：左边框存在自动索引，但是N值与数组元素个数不同，循环体运行次数如何确定？While循环 循环执行循环体直至满足某一个条件或出现错误 两个端子条件接线端（输入端子），具有两种状态。计数接线端（输出端子）l自动索引（与for循环类似）l布尔开关的机械动作While循环 循

8、环定时时间控制函数函数共性共性区别区别设定循环时间间隔设定循环时间间隔通常用来同步多个并行循环的执行（等待时间周期性）移位寄存器 作用：将上一次循环体或循环的结果传递给下一次循环体或循环。工作过程：创建移位寄存器 初始化（每次运行循环程序的结果相同）未初始化（每次循环程序运行的结果不同）应用举例 求n!For 循环体每次运行各端口的数据变换循环次数循环次数计数端口计数端口i输出的数据输出的数据i+1左侧移位寄存器输出的数据左侧移位寄存器输出的数据右侧移位寄存器输入的数据右侧移位寄存器输入的数据101112121232326434624移位寄存器 层叠式移位寄存器 举例反馈节点 两种创建方法 初

9、始化初始化反馈节点的程序运行情况初始化反馈节点的程序运行情况未初始化反馈节点的程序运行情况未初始化反馈节点的程序运行情况第一次执行程序第一次执行程序第二次执行程序第一次执行程序第二次执行程序第二次执行程序循环次数循环次数X+1值循环次数X+1值循环次数X+1值循环次数X+1值值13131116242422273535333846464449575755510移位寄存器与反馈节点互换 反馈节点可以减少连线 注意替换后初始值的连线条件结构 类型：布尔型、整形、字符串型、枚举型 条件结构的类型选择器接线端的数据类型决定 条件使用注意事项：1）应用时，先确定选择器的数据并连线2）选择器和标签在类别上完

10、全匹配3）注意输出隧道（一旦一个分支有数据输出隧道，其他所有分支均需要为此隧道赋值）4）输出隧道的赋值方法顺序结构 规定程序执行先后顺序 顺序结构由多个“帧”构成 顺序结构形式：平铺式、层叠式 顺序结构帧之间数据传递1）平铺式：通过连线传递数据2）层叠式：顺序局部变量3）顺序局部变量的创建事件结构 事件结构构成 事件分类：通知事件（静态事件）过滤事件 l编辑事件公式节点 支持文本编辑 公式节点的语法 公式节点的使用说明 表达式节点运算符号运算符号意义意义*指数指数+、！、！、+、加、减、逻辑非、补位、前向加、后向加加、减、逻辑非、补位、前向加、后向加*、/、%乘、除、取模（求余）乘、除、取模（

11、求余）、=、=大于、小于、大于等于、小于等于大于、小于、大于等于、小于等于!=、=不相等、相等不相等、相等&、|、按位与、按位或、按位异或按位与、按位或、按位异或&、|逻辑与、逻辑或逻辑与、逻辑或?:条件判断条件判断=、op=赋值、计算并赋值赋值、计算并赋值第4章 数组、簇与波形显示检测与质量教研室主要内容 2.簇簇 1.数组数组 3.波形波形图图表表 4.波形波形图图数组 概念：相同类型数据元素的集合 类型：数值型、布尔型、字符型、簇等各种类型，但是不能是数组。构成：元素和维度 元素访问：索引值（如一维数组有N个元素则索引值范围是0-N-1)容量：每维最多可有2311个元素。维度可以是一维或

12、多维。创建数组 在前面板创建数组对象1）在前面板放置数组框2）定义数组类型3）数组赋值l在程序框图中创建数组常量1）在程序框图放置数组常量框2）定义元素类型3）赋初值创建数组 创建多维数组：通过程序创建数组1)利用函数创建数组2)利用For循环创建二维数组数组函数参考数组函数一览表数组的多态性簇 概念：相同或不同类型数据元素的有序组合。创建1）在前面板创建簇控件2）在程序框图中创建簇常量 簇函数 错误簇：用于在节点之间传递错误信息。一般包含：状态、代码、源三个信息。波形 波形控件 创建波形波形图 波形图控件 在波形图中显示单条曲线 在波形图中显示多条曲线波形图表 波形图表控件1）历史数据：显示

13、缓冲器，先进先出的原则管理，其最大容量是1024个数据点。2）刷新模式：带状图表、示波器图表、扫描图表3）分格显示曲线 在波形图表中显示单条曲线 在波形图表中显示多条曲线 波形图表和波形图的比较其它类型的图形和图表其它类型的图形和图表 XY图 数字波形图第5章 字符窜与文件输入/输出检测与质量教研室主要内容 2.文件文件 1.字符串字符串字符串 概念：是可显示的或不可显示的ASCII字符序列。字符串显示类型：字符串函数文件 文件输入/输出（I/O）操作用于存储数据或从磁盘文件中读取数据。文件操作步骤：新建或者打开一个已有的文件，对文件进行读写和关闭文件。文件类型：文本文件（ASCII字节流）、

14、二进制文件、数据记录文件、波形数据文件 文件I/O函数第6章 数据采集检测与质量教研室主要内容 2.信信号号生成、生成、处处理和分析理和分析 1.数数据采集基据采集基础础知知识识 3.数数据采集系据采集系统统基本知基本知识识 4数数据采集程序的据采集程序的设计设计数据采集系统的构成 数据采集设备 驱动程序 测试应用程序数据采集设备数据采集设备 分类：插卡式的数据采集设备、分布式数据采集设备、VXI与PXI设备、GPIB或串口设备、基于计算机的仪器 主要指标：采样率、分辨率、其他主要指标（通道数、同步采样、模拟输出输入、数字输入输出、定时计数等）软件结构软件结构 基于DAQmx的数据采集系统组成

15、 硬件驱动程序：DAQmx DAQmx库 应用软件 数据采集设备的设置与测试 测试与自动化资源管理器 模入信号的连接方式 接地信号浮动信号DEF*RSE*NRSE*不带*号的方式不推荐使用。一般说来，浮动信号和差动连接方式可能较好。但实际测量时还要看情况而定。信号生成 信号生成：使用LabVIEW生成信号用于测试或者其它目的。LabVIEW中的信号生成函数 波形与信号的差别1）输出数据类型不同2）输入频率单位不同（归一化频率）信号分析处理 时域 频域数据采集程序设计 使用DAQ助手 使用DAQmx库函数编程 单值数据采集 连续数据采集 模拟输出 读取数字信号 输出数字信号第7章 仪器控制检测与

16、质量教研室主要内容 2.串口通信串口通信 1.GPIP 3.VISA 4.仪仪器器驱动驱动程序程序仪器控制系统的构成 仪器控制是指通过PC机上的软件远程控制仪器控制总线上的一台或多台仪器。一个完整的仪器控制系统都是由应用开发环境、程序开发I/O软件、仪器通信I/O总线硬件和测量仪器组成GPIB 通用接口总线(General Purpose Interface Bus，简写为GPIB)是由IEEE协会(Institute of Electrical and Electronic Engineers)规定的一种ANSI/IEEE488标准。GPIB为PC机与可编程仪器之间的连接系统定义了电气、机械

17、、功能和软件特性。GPIB系统组成 GPIP设备的作用：1）讲者：向一个或多个听者发送数据消息。2）控制器：由计算机担任，通过向所有的设备发送命令来管理GPIB上的信息流。3）听者：接收讲者发来的数据消息。GPIB消息：GPIB传送两类消息（接口消息和器件消息）总线构成：GPIB函数：串口通信 串口通信函数 VISA是虚拟仪器软件架构（Virtual Instrument Software Architecture）的简称，是VXIplug&Play系统联盟的35家最大的仪器仪表公司所统一制定的I/O接口软件标准及其相关规范的总称 通过VISA用户能与大多数仪器总线连接，包括GPIB、USB、

18、串口、PXI、VXI和以太网VISA VISA函数 使用VISA函数与GPIB设备通信仪器驱动程序 仪器驱动程序：LabVIEW仪器驱动程序是一组LabVIEW VI 典型标准仪器驱动程序结构模型 查找和安装仪器驱动程序第8章 实用编程技术检测与质量教研室主要内容 2.全局全局变变量量 1.局部局部变变量量 3.属属性性节节点点 4.VI编辑调试编辑调试技技术术局部变量 作用：在同一个VI内部访问数据 创建：1）直接为前面板对象创建局部变量2）通过函数选板创建局部变量l局部变量属性：读、写，通过快捷菜单转换 使用局部变量访问同一个控件 使用布尔开关控制两个并行的While循环同时停止运行，并使

19、开关复位全局变量全局变量 作用：在多个VI之间传递数据 创建：1）选择函数选板中的全局变量放置程序框图2）点击该图标快捷菜单中“打开前面板”3）在该前面板中放置控件并保存关闭该前面板4）关联对象l属性：读、写l应用：属性节点 属性节点：读（读取前面板对象的属性）写（在程序运行中动态修改前面板对象的属性）l创建属性节点：1）利用对象的快捷菜单创建属性节点2）将函数选板中的属性节点拖放置程序框图，再利用快捷菜单进行关联l使用属性节点：设置VI属性 常规属性 内存使用属性 说明信息属性 修订历史属性 编辑选项属性 保护属性 窗口外观属性 窗口大小属性动态加载和调用动态加载和调用VI 动态加载VI来计算两个数之和。