虚拟仪器设计与应用7课件.ppt

1、a1虚拟仪器设计与应用光电工程系a2虚拟仪器的概念n硬件功能软件化n计算机+应用软件+模块化硬件n用户可自定义仪器功能n模块化、开放性、重复使用a3一台完整的虚拟仪器a4虚拟仪器设计的利器 LabVIEWnLaboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台 n图形化编程语言，也叫G语言n搭积木式的编程n丰富的函数库（积木）和各种控件n开放式环境，与多种标准兼容a5第一讲 虚拟仪器设计的利器 LabVIEW走进走进LabVIEWLabVIEWa6第一个界面a7接下来a8VI程序工作间前面板设计窗口有关虚拟仪器操作面板的设

2、计工作都在该窗口内完成框图程序设计窗口与前面板对应的“源程序”都在该窗口内设计完成，是实现仪器功能的主战场。a9走近看看前面板窗口菜单工具栏设计工作区缺省图标a10框图窗口菜单工具栏设计工作区缺省图标a11菜单a12Run Continuous RunAbort ExecutionPause/Continue Text SettingsAlign ObjectsDistribute ObjectsReorderResize front panel objectsExecution Highlighting Button Step IntoStep Over Step Out 框图窗口独有的按钮

3、框图窗口独有的按钮工具栏a13控制模板(Controls)a14控制模板子模板简介Num Ctrls数值控制子模板，包含各种数值输入控制，用来作为VI程序的数值输入端；Buttons按钮子模板，包含各种各样的按钮和开关，是布尔逻辑型数据的输入端；Text Ctrls文本控制子模板，包含各种文本输入控制，用来输入字符串、文本、菜单和路径等文本信息；User Ctrls用户自定义控制子模板，用于放置用户自定义的控制和指示器；Num Inds数值显示子模板，包含各种数值指示器，用于数值型数据的显示；LEDs指示灯子模板，包含各种指示灯，是布尔逻辑型数据的显示端；Text Inds文本显示子模板，包含

4、各种文本指示器，用来显示字符串、表格和路径等文本信息；Graph Inds图形显示子模板，包含各种图形指示器，用来显示各种波形数据；All Controls所有控件子模板，包含全部控制和指示器子模板以及其他子模板。a15函数模板(Functions)a16函数模板子模板简介Input输入函数子模板，包含各种信号输入、文件读取等函数；Analysis信号分析子模板：包括信号的时域、频域分析、滤波、曲线拟合等函数；Output输出函数子模板，包含了文本输出、信号输出、报表输出等函数；User Libraries用户自定义函数库，用于放置用户自定义的函数；Exec Ctrls 程序结构子模板,包括各

5、种程序控制结构，例如循环结构、顺序结构等,以及时间控制函数等。Arith/Compare 数值/比较子模板，包含一些数学运算函数、数值运算符子模板、布尔逻辑运算符子模板和比较运算符子模板等；Sig Manip 信号操作子模板，包含各种信号操作函数，如信号合成、分割、触发、延迟等。All Functions所有函数子模板，包含了全部LabVIEW函数。a17操作工具操作工具选择工具选择工具标签工具标签工具连线工具连线工具对象菜单弹出工具对象菜单弹出工具 浮动模板浮动模板 用于操作或修改前面板和框图程用于操作或修改前面板和框图程序对象序对象滚动工具滚动工具断点工具断点工具探针工具探针工具颜色提取工

6、具颜色提取工具颜色工具颜色工具工具模板自动选择工具自动选择工具a18第一个LabVIEW程序n任务描述n设计正弦波发生器，要求输出波形幅度在13V范围内可调，频率在（51000Hz）范围内可调。n任务分析n正弦波信号数学描述:y=Asin(t+)，n式中A为幅度，为角频率，=2f，为初始相位，设为0。a19第一个LabVIEW程序（续）n程序设计n前面板设计n根据任务分析，可确定输入参数：幅度A；频率f；它们都为数字型数据。n从控制模板中选择2个数值型control，并将其拖放到前面板中。n输出参数：生成的正弦波y，考虑这里只作软件仿真，只需在屏幕上显示出波形即可，所以可以选一个图形显示器作为

7、输出端口。a20前面板1a21框图1a22第一个LabVIEW程序（续）n框图程序设计n根据分析，为产生正弦波，所以需要一个能生成正弦波的VI或函数，这里选择All Functions Analyze Waveform generation Basic Function Generator.VIn程序结构选择While 循环结构n在Functions模板中选择相应VI函数和While 循环结构连线。a23Basic Function Generator.VIn功能：生成基本函数波形数据并输出n图标：主要输入端：主要输出端：频率（双精度型）幅度（双精度型）相位（双精度型）采样信息（cluster

8、,簇型）采样频率（双精度型）采样点数（双精度型）输出信号（波形数据）a24框图a25现场操作演示n注意看，开始了a26第二讲 LabVIEW的基本概念nVI的概念n节点、端点、图框和连线n数据流驱动a27VI的概念n在LabVIEW环境下开发的应用程序称之为VI。n每个VI都有一个前面板和对应的框图程序n如果前面板相当于传统仪器的操作面板，那么框图程序就是仪器箱里的东西。a28VI的概念n前面板是程序的界面，也是仪器的操作面板，用户通过它来操作仪器。n前面板包含控制量（Controls）和显示量（Indicators）两类对象n控制量模拟仪器的输入装置，并把数据提供给VI的框图程序n显示量模拟

9、仪器的输出装置，并显示由框图程序获得或产生的数据。a29控制量和显示量图示控制量控制量显示量a30VI的概念（续）n框图程序是实现仪器功能的核心，相当于C语言的源程序。n编写框图程序的目的就是要控制和操纵定义在前面板上的输入输出量，实现仪器功能。n框图程序由输入输出端点、节点（VI、函数或属性）、图框（程序结构）和连线构成。a31节点、端点、图框和连线图框连线节点端点a32节点n节点节点类似于文本语言程序的语句、函数或者子程序，被用来实现函数和功能调用。nLabVIEW有二类节点类型-函数节点和子VI节点。n二者区别：函数节点是LabVIEW已编译好了的机器代码供用户使用的，而子VI节点是以图

10、形语言形式提供给用户的。用户可以访问和修改任一子VI节点的代码，但无法对函数节点进行修改。a33节点图示子VI节点a34端点n端点端点是只有一路输入/输出，且方向固定的节点。nLabVIEW有三类端点-前面板对象端点、全局与局部变量端点和常量端点n前面板对象端点是连接前面板和框图程序的桥梁，是数据在框图程序和前面板的控制量与显示量之间传递的接口。n常量端点永远只能在框图程序中作为数据流的源点。a35端点图示控制对象端点显示对象端点常量端点a36图框n图框图框是LabVIEW实现程序结构控制命令的图形表示。n如循环控制、条件分支控制和顺序控制等，编程人员可以使用它们控制VI程序的执行方式。a37

11、图框图示While循环For循环顺序结构Case结构a38连线n连线连线是端口间的数据通道，代表程序执行过程中的数据流，定义了框图程序内的数据流动方向。n它们类似于普通程序中的变量。数据是单向流动的，从源端口向一个或多个目的端口流动。n不同的线型和颜色代表不同的数据类型。a39连线图示标量一维数组二维数组整型数 兰色浮点数 橙色逻辑量 绿色字符串 粉色文件路径 青色 a40编制框图程序的过程n根据要实现的功能（或算法），通过将端点、节点几种元素相应的输入输出端口用连线连接起来就完成了主要程序的编制过程。n连接连线的顺序可以按从输入到输出的顺序执行。但是连接的先后顺序不影响连线上数据的流动方向。a41问题nVI程序是如何执行的呢？n数据流驱动a42数据流驱动n框图程序的执行取决于数据流；而并非从左到右执行。n只有节点上的所有输入端口的数据都有效时，节点才执行。n节点执行完成后，才给它的输出端口提供数据。a43小结nVI程序设计的一般方法n分析任务要实现何种功能，确定算法n分析任务有哪些输入输出参数，据此设计前面板n分解任务功能或算法，直到可用LabVIEW中提供的VI或函数实现，然后据此设计框图程序。n调试，运行