電氣測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告-實(shí)驗(yàn)三

1、電 子 科 技 大 學(xué)標(biāo)準(zhǔn)實(shí) 驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名： 鐘治瑤 學(xué) 號(hào)： 26 指導(dǎo)教師： 李曉寧一、實(shí)驗(yàn)室名稱(chēng)： 工訓(xùn)中心三樓西門(mén)子實(shí)驗(yàn)室 二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)： LABVIEW基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)原理：1.LABVIEWLabVIEW是美國(guó)國(guó)家儀器（National Instruments，簡(jiǎn)稱(chēng)NI）公司最早于1986年推出的一款軟件，最初主要是為了簡(jiǎn)化工程人員開(kāi)發(fā)PC與儀器設(shè)備之間數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)處理的相關(guān)應(yīng)用，所以一開(kāi)始就提供了非常方便的程序界面設(shè)計(jì)工具以及基于數(shù)據(jù)流的圖形化編程方式。隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的拓展，LabVIEW本身也不斷發(fā)展，通過(guò)每年的升級(jí)添加更多功能，進(jìn)一步簡(jiǎn)化科學(xué)家和工程師用其實(shí)現(xiàn)復(fù)

2、雜應(yīng)用的難度。時(shí)至今日，除了傳統(tǒng)的儀器控制和數(shù)據(jù)采集應(yīng)用，LabVIEW在嵌入式控制、信號(hào)處理、射頻和軟件無(wú)線電等領(lǐng)域也有越來(lái)越多的應(yīng)用。2. LabVIEW基本開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介使用LabVIEW編程時(shí)，最基本的程序文件形式是VI（Virtual Instruments的縮寫(xiě)）, 默認(rèn)保存的LabVIEW程序后綴名為“.vi”。每個(gè)VI由“前面板”和“程序框圖”兩個(gè)部分組成，因此每次新建VI也會(huì)彈出兩個(gè)窗口，分別是VI的前面板和程序框圖。其中前面板可以理解為用戶(hù)界面，而程序框圖則可以理解為程序部分,如下圖所示。 圖3-1 一個(gè)簡(jiǎn)單的LabVIEW程序前面板和程序框圖（1）前面板LabVIEW的前面

3、板相當(dāng)于程序的界面。在LabVIEW前面板的空白處點(diǎn)擊右鍵，會(huì)彈出一個(gè)控件選板（圖3-2），包含了不同類(lèi)型的用戶(hù)界面元素（稱(chēng)為“控件”），按照不同的控件類(lèi)型又分為不同的子選板。LabVIEW的控件有多種類(lèi)型，最基本的包括數(shù)值型，布爾型、字符串型等。每種類(lèi)型又包含不同的具體控件形式，例如數(shù)值型就又包括了多種不同的具體類(lèi)型（圖3-3）。（2）程序框圖LabVIEW的程序框圖決定了程序的運(yùn)行行為，框圖中可以包含終端（Terminal）、常數(shù)（Constant）、函數(shù)（Function）、連線（Wire）、結(jié)構(gòu)（Structure）、子VI（subVI）等元素。圖3-3 “新式”控件類(lèi)型中“數(shù)值” 圖

4、3-2 LabVIEW的控件選板子選板所包含的不同類(lèi)型的控件（3） 函數(shù)LabVIEW的一個(gè)特點(diǎn)是提供了大量的現(xiàn)成函數(shù)，既包括加減乘除等非常基本的運(yùn)算函數(shù)，也包含文件操作等功能性函數(shù)以及統(tǒng)計(jì)、信號(hào)處理等較復(fù)雜的函數(shù)。這些函數(shù)都位于程序框圖的函數(shù)選板中，在LabVIEW程序框圖的空白位置單擊右鍵即可彈出函數(shù)選板。在函數(shù)選板中，不同的函數(shù)按照類(lèi)別歸類(lèi)，組成子選板，例如“編程”、“測(cè)量I/O”、“數(shù)學(xué)”、“信號(hào)處理”等等。每一個(gè)大類(lèi)下面又分為不同的小類(lèi)，例如“數(shù)學(xué)”中又分為“數(shù)值”、“初等與特殊函數(shù)”等，將鼠標(biāo)懸停在某一子類(lèi)上又可彈出下一級(jí)子選板，下面可能還有更下一級(jí)的子選板。如果安裝了LabVIE

5、W的一些附加模塊和工具包，在函數(shù)選板中將會(huì)體現(xiàn)出相應(yīng)的更多子選板，也就是提供了更多的現(xiàn)成函數(shù)。如果不知道希望使用的函數(shù)具體位于哪個(gè)子選板中，可點(diǎn)擊函數(shù)選板右上方“搜索”按鈕根據(jù)函數(shù)名稱(chēng)或名稱(chēng)的一部分進(jìn)行搜索。A數(shù)組在LabVIEW中，數(shù)組中的元素是同一類(lèi)型的數(shù)據(jù)集合，而且必須都是控件或者都是指示控件。這些數(shù)據(jù)的類(lèi)型可以是數(shù)值型、布爾型、字符串型等。一個(gè)數(shù)組可以是一維、二維或者多維，每維最多可以有個(gè)元素。數(shù)組的索引是從0開(kāi)始的，范圍介于0到之間，其中是數(shù)組中元素的個(gè)數(shù)。B移位寄存器 移位寄存器可用于將上一次循環(huán)的值傳遞至下一次循環(huán)。移位寄存器以一對(duì)接線端的形式出現(xiàn)，分別位于循環(huán)兩側(cè)的邊框上，位置

6、相對(duì)。右側(cè)接線端含有一個(gè)向上的箭頭，用于存儲(chǔ)每次循環(huán)結(jié)束時(shí)的數(shù)據(jù)。LabVIEW將數(shù)據(jù)從移位寄器右側(cè)接線端傳遞到左側(cè)接線端。循環(huán)將使用左側(cè)接線端的數(shù)據(jù)作為下一此循環(huán)的初始值。該過(guò)程在所有循環(huán)執(zhí)行完畢后結(jié)束。循環(huán)執(zhí)行后，右側(cè)接線端將返回移位寄存器保存的值。移位寄存器可以傳遞任何數(shù)據(jù)類(lèi)型，并和與其連接的第一個(gè)對(duì)象的數(shù)據(jù)類(lèi)型自動(dòng)保持一致。連接到各個(gè)移位寄存器接線端的數(shù)據(jù)必須屬于同一種數(shù)據(jù)類(lèi)型。循環(huán)中可添加多個(gè)移位寄存器。如循環(huán)中的多個(gè)操作都需使用之上一次循環(huán)的值，可以通過(guò)多個(gè)移位寄存器保存結(jié)構(gòu)中不同操作的數(shù)據(jù)值。本次設(shè)計(jì)中移位寄存器傳遞的是一個(gè)初始化的數(shù)組，將滿(mǎn)足條件的存入到該數(shù)組一次循環(huán)時(shí)，將該數(shù)

7、組傳遞到左側(cè)接線端，作為下一次循環(huán)的初始值。移位寄存器函數(shù)如圖3-6所示： 圖3-6 移位寄存器函數(shù)C初始化數(shù)組該函數(shù)的作用是創(chuàng)建維數(shù)組，其中的每個(gè)元素都被初始化為“元素”的值。通過(guò)定位工具可調(diào)整函數(shù)的大小，增加輸出數(shù)組的維數(shù)。連線板可顯示該多態(tài)函數(shù)的默認(rèn)數(shù)據(jù)類(lèi)型。“元素”是用于初始化“初始化的數(shù)組”中所有元素的值。“元素”可以是任意類(lèi)型的標(biāo)量數(shù)據(jù)。“維數(shù)大小”須為數(shù)值。如維數(shù)大小為0，函數(shù)將創(chuàng)建空數(shù)組。維數(shù)組的“維數(shù)大小”接線端必須為?！俺跏蓟臄?shù)組”的數(shù)據(jù)類(lèi)型與“元素”一致17。本次設(shè)計(jì)中，初始化一個(gè)數(shù)組，用來(lái)存放滿(mǎn)足條件的。初始化數(shù)組函數(shù)面板如圖3-7所示。D索引數(shù)組索引數(shù)組函數(shù)通過(guò)設(shè)定

8、索引值得到 維數(shù)組的元素或子數(shù)組，該函數(shù)功能為訪問(wèn)數(shù)組中的某個(gè)元素或子數(shù)組。數(shù)組是一維數(shù)組，索引功能為設(shè)定某一具體數(shù)值，索引后的結(jié)果是數(shù)組的某一元素。如果數(shù)組是二維數(shù)組，則索引功能增添為索引行和索引列，索引后的結(jié)果是數(shù)組的某一子數(shù)組。本次設(shè)計(jì)中，用該函數(shù)來(lái)索引找到的離過(guò)零點(diǎn)前后兩個(gè)點(diǎn)后計(jì)算頻率。索引數(shù)組函數(shù)面板如圖3-8所示。 圖3-7 初始化數(shù)組 圖3-8 索引數(shù)組（4）連線作為一種圖形化的編程開(kāi)發(fā)環(huán)境，LabVIEW通過(guò)連線將終端、常量、函數(shù)、結(jié)構(gòu)、子VI等元素連接在一起，并定義了它們的執(zhí)行順序，從而實(shí)現(xiàn)程序功能。根據(jù)數(shù)據(jù)類(lèi)型的不同，連線體現(xiàn)出不同的顏色和粗細(xì)，一些常見(jiàn)的形式如表3-1所示

9、。 表3-1 LabVIEW中的連線浮點(diǎn)數(shù)值整形數(shù)值布爾型字符串型標(biāo)量一維數(shù)組二維數(shù)組如果將數(shù)據(jù)類(lèi)型沖突的兩種終端、常量或函數(shù)接線端連接在一起，就會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，LabVIEW會(huì)顯示連線錯(cuò)誤（如圖3-6所示），通過(guò)快捷鍵Ctrl+B可以清除程序框圖中的所有錯(cuò)誤連線。通過(guò)程序框圖窗口工具欄上的按鈕可以自動(dòng)整理連線。圖3-6 數(shù)據(jù)類(lèi)型沖突的錯(cuò)誤連線（數(shù)值類(lèi)型與字符串類(lèi)型連接在一起）（5） LabVIEW程序的運(yùn)行與調(diào)試A. 運(yùn)行在LabVIEW中，點(diǎn)擊前面板或程序框圖工具欄中的運(yùn)行按鈕，就可以運(yùn)行VI一次。點(diǎn)擊連續(xù)運(yùn)行按鈕，就可以連續(xù)運(yùn)行程序。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，單擊停止按鈕可以停止程序運(yùn)行。單擊暫停按鈕可

10、暫停程序運(yùn)行，再次單擊此按鈕可恢復(fù)運(yùn)行。B. 查找VI不可執(zhí)行的原因 如果一個(gè)VI程序存在不可編譯的錯(cuò)誤，VI是不能運(yùn)行的，此時(shí)工具欄中的運(yùn)行按鈕會(huì)由變?yōu)閿嗔褷顟B(tài)，表示程序存在錯(cuò)誤。此時(shí)點(diǎn)擊按鈕，會(huì)彈出“錯(cuò)誤列表”對(duì)話框（圖8-20），用戶(hù)可以根據(jù)對(duì)話框中的信息定位錯(cuò)誤并加以改正。 圖3-7 錯(cuò)誤列表對(duì)話框C. 高亮顯示程序運(yùn)行過(guò)程單擊程序框圖工具欄上的高亮執(zhí)行按鈕，該按鈕會(huì)變?yōu)?，此時(shí)再點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，程序就會(huì)在高亮方式下運(yùn)行，可以實(shí)時(shí)顯示流過(guò)每條連線和每個(gè)接線端的數(shù)據(jù)，這就給我們調(diào)試程序帶來(lái)了便利。但是使用高亮執(zhí)行方式將使程序執(zhí)行速度明顯降低。如果要取消高亮執(zhí)行方式，只需要再次單擊高亮執(zhí)行按鈕

11、即可。D. 斷點(diǎn)與探針在LabVIEW程序框圖中需要設(shè)置斷點(diǎn)的連線、節(jié)點(diǎn)或子VI上點(diǎn)擊右鍵，在彈出快捷菜單中選擇“斷點(diǎn)>>設(shè)置斷點(diǎn)”即可設(shè)置斷點(diǎn)（圖8-21），同樣的位置再次點(diǎn)擊彈出快捷菜單，如果選擇“清除斷點(diǎn)”則可以刪除已經(jīng)設(shè)置的斷點(diǎn)。當(dāng)程序運(yùn)行到斷點(diǎn)處，會(huì)自動(dòng)暫停，此時(shí)如果點(diǎn)擊工具欄上的暫停按鈕，程序就會(huì)繼續(xù)運(yùn)行到結(jié)束或下一個(gè)斷點(diǎn)處。圖3-8 在輸入連線處和加法節(jié)點(diǎn)處設(shè)置了斷點(diǎn)的LabVIEW程序使用探針可以觀察程序運(yùn)行時(shí)連線上的數(shù)據(jù)。在需要添加探針的連線上單擊右鍵，在彈出快捷菜單中選擇“探針”即可設(shè)置探針，此時(shí)會(huì)彈出一個(gè)“探針監(jiān)視窗口”對(duì)話框，同時(shí)在連線上出現(xiàn)一個(gè)探針號(hào)（圖3

12、-9）。關(guān)閉探針監(jiān)視窗口就會(huì)自動(dòng)清除掉探針。探針可以幫助我們?cè)诔绦蜻\(yùn)行過(guò)程中或運(yùn)行結(jié)束后觀察一些中間運(yùn)算的結(jié)果。在一些較復(fù)雜的程序調(diào)試過(guò)程中，探針和斷點(diǎn)常常配合在一起使用。圖3-9 設(shè)置一個(gè)探針觀察乘法運(yùn)行之后的數(shù)據(jù)E. 單步運(yùn)行點(diǎn)擊程序框圖工具欄上的按鈕，將按照單步執(zhí)行的方式執(zhí)行VI。每點(diǎn)擊一次執(zhí)行一步，遇到循環(huán)結(jié)構(gòu)時(shí)，將跳入循環(huán)或子VI繼續(xù)單步執(zhí)行。按鈕實(shí)現(xiàn)的同樣是單步執(zhí)行功能，與按鈕的區(qū)別是遇到循環(huán)結(jié)構(gòu)或子VI不會(huì)跳入，而將它們也當(dāng)做一個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)一步完成執(zhí)行。在程序單步運(yùn)行時(shí)，點(diǎn)擊程序框圖工具欄上的按鈕，可以跳出單步執(zhí)行VI的狀態(tài)，暫停程序運(yùn)行。（6） LabVIEW中的條件結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)

13、條件結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)是LabVIEW里非常重要的兩種程序結(jié)構(gòu)，如果僅靠連線，那么程序的執(zhí)行順序永遠(yuǎn)是順序執(zhí)行，正是有了條件結(jié)構(gòu)與循環(huán)結(jié)構(gòu)，我們才可以控制LabVIEW的數(shù)據(jù)流產(chǎn)生復(fù)雜的分支和循環(huán)。AFor循環(huán)如果已經(jīng)知道循環(huán)要執(zhí)行的次數(shù)，可以使用For循環(huán)。對(duì)For循環(huán)左上方的“N”賦值，就可以限定循環(huán)執(zhí)行的次數(shù)。例如圖8-31的程序所實(shí)現(xiàn)的功能就是每100ms產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)并刷新輸出，連續(xù)產(chǎn)生10次后停止。圖3-10 For循環(huán)舉例如果For循環(huán)的循環(huán)總數(shù)“N”設(shè)置為0，那么For循環(huán)可以一次也不執(zhí)行。For循環(huán)將連接到總數(shù)N接線端的值作為執(zhí)行次數(shù)的子程序框圖。計(jì)數(shù)接線端可提供當(dāng)前的循環(huán)總數(shù)，

14、取值范圍是0到。創(chuàng)建For循環(huán)后，可使用移位寄存器將值從上一個(gè)循環(huán)傳遞到下一個(gè)循環(huán)。如將數(shù)組連接到For循環(huán)，啟用自動(dòng)索引可讀取和處理數(shù)組中的各個(gè)元素。也可配置For循環(huán)使其返回由循環(huán)生成的值所組成的數(shù)組，啟用啟用自動(dòng)索引。循環(huán)框外面的數(shù)據(jù)可以通過(guò)數(shù)據(jù)通道進(jìn)入循環(huán)框內(nèi)，同樣，循環(huán)框內(nèi)的數(shù)據(jù)也可以通過(guò)數(shù)據(jù)通道傳送到循環(huán)框外。數(shù)據(jù)通道是用連線工具連接循環(huán)框內(nèi)外的數(shù)據(jù)端口時(shí)，在框架上自動(dòng)形成方形通道圖標(biāo)，圖標(biāo)空心表明此時(shí)數(shù)據(jù)通道具有自動(dòng)索引功能，實(shí)心圖標(biāo)不能索引，F(xiàn)or循環(huán)的數(shù)據(jù)通道默認(rèn)為能自動(dòng)索。本次實(shí)驗(yàn)中將采集到的數(shù)組送入For循環(huán)進(jìn)行處理。4）條件結(jié)構(gòu)條件結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)子程序框圖，或分支，

15、結(jié)構(gòu)執(zhí)行時(shí)，僅有一個(gè)子程序框圖或分支在執(zhí)行。連接至選擇器接線端的值可以是布爾、字符串、整數(shù)，或枚舉類(lèi)型，用于確定要執(zhí)行的分支。右鍵單擊結(jié)構(gòu)邊框，可添加或刪除分支?？墒褂脴?biāo)簽工具來(lái)輸入條件選擇器標(biāo)簽的值，并配置每個(gè)分支處理的值。當(dāng)控制條件為布爾型數(shù)值時(shí)，有Ture和False兩種選擇框架，這是LabVIEW默認(rèn)的選擇框架方式。當(dāng)控制條件為數(shù)值型時(shí)，選擇器標(biāo)簽值為整數(shù)0、1、2，選擇框架的個(gè)數(shù)可根據(jù)實(shí)際需要確定，最多可包含個(gè)條件。本次設(shè)計(jì)中如果有滿(mǎn)足條件的i則將其存入數(shù)組中，如果沒(méi)有，進(jìn)行下一次循環(huán)。 圖3-11 條件結(jié)構(gòu) 圖3-12 初始化數(shù)組4、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、熟悉虛擬儀器的基本知識(shí)掌握For

16、循環(huán)、移位寄存器的建立方法2、學(xué)習(xí)labview中典型函數(shù)的使用五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.學(xué)習(xí)LABVIEW編程方法；2.學(xué)習(xí)For循環(huán)、移位寄存器的編程；六、實(shí)驗(yàn)器材（設(shè)備、元器件）：序號(hào)名 稱(chēng)型號(hào)與規(guī)格數(shù) 量備注1信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)2計(jì)算機(jī)1臺(tái)3USB2832數(shù)據(jù)采集卡1個(gè)437芯D端子板1個(gè)5串口通信電纜1根七、實(shí)驗(yàn)步驟：1.實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，先檢查所有電源開(kāi)關(guān)及按鈕是否都處于斷開(kāi)狀態(tài)，將實(shí)驗(yàn)線路圖與實(shí)驗(yàn)裝置相對(duì)應(yīng)。2.編程進(jìn)行第一次運(yùn)算的是0+0，F(xiàn)or循環(huán)中的重復(fù)端子是從0開(kāi)始計(jì)數(shù)，移位即寄存器在沒(méi)有初始化的情況下，默認(rèn)的數(shù)值是0，所以第一次運(yùn)算的是0+0，第二次運(yùn)算的是寄存器的0與重復(fù)端子的1相加，所以循環(huán)要進(jìn)行101次。移位寄存器的初始化：移位寄存器的初始化是非常必要的，因?yàn)橹灰脩?hù)不退出VI，移位寄存器便可記錄上次運(yùn)算完時(shí)的結(jié)果，所以上面的程序在第二次執(zhí)行時(shí)輸出的結(jié)果不是5050，而是10100！添加初始化即可。3.運(yùn)行程序，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)4.恢復(fù)實(shí)驗(yàn)初始狀態(tài)八、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析：運(yùn)行程序，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：5050九、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：運(yùn)行程序，編程正確，實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合預(yù)期值。本次使用較為成功。十、總結(jié)及心得體會(huì)：通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，