虛擬儀器實(shí)驗(yàn)三

1、實(shí)驗(yàn)三 LabVIEW編程的數(shù)組和簇與圖形顯示（一） LabVIEW編程的數(shù)組和簇一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握如何創(chuàng)建、使用數(shù)組；數(shù)組函數(shù)的功能和應(yīng)用，掌握它們的區(qū)別以及相應(yīng)操作。2掌握如何創(chuàng)建、使用簇；簇函數(shù)的功能和應(yīng)用，掌握它們的區(qū)別以及相應(yīng)操作。二、實(shí)驗(yàn)原理1數(shù)組是一些具有相同類型的元素組成的集合。數(shù)組包含兩方面的內(nèi)容：元素和維數(shù)。 數(shù)組中的元素可以是數(shù)字、布爾、字符、路徑、波形和簇等數(shù)據(jù)類型。一個(gè)數(shù)組可以是一維或 者多維，如果必要，每維最多可有231-1個(gè)元素?？梢酝ㄟ^數(shù)組索引訪問其中的每個(gè)元素。數(shù)組元素不能是數(shù)組、圖表或者圖形。LabVIEW 提供了很多用于操作數(shù)組的功能函數(shù)，位于函數(shù)Func

2、tions? 數(shù)Array中。其中包括創(chuàng)建數(shù)組、初始化數(shù)組、數(shù)組大小、數(shù)組子集、索引數(shù)組等。創(chuàng)建數(shù)組：用于根據(jù)標(biāo)量值或者其他的數(shù)組創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組。初始化數(shù)組：創(chuàng)建所有元素值都相等的數(shù)組。數(shù)組大小：返回輸入數(shù)組中的元素個(gè)數(shù)。數(shù)組子集：選取數(shù)組或者矩陣的某個(gè)部分。索引數(shù)組：用于訪問數(shù)組中的某個(gè)元素。建立數(shù)組的步驟如下：1） 從數(shù)組和類子模板（Controls-All Controls-Array & Cluster ）上選中數(shù)組，放置在前面板中，此時(shí)為數(shù)組空殼，可以向里邊添加（用拖拽的方法）數(shù)字、布爾、字符等數(shù)據(jù)類型的控制 器或指示器，來建立相應(yīng)的數(shù)組控制器和指示器。此時(shí)可以看到數(shù)組上有兩個(gè)顯示窗口

3、：標(biāo)號顯示窗：標(biāo)號從 0開始，每單擊一次“增加”鍵，標(biāo)號顯示值順序遞增。這個(gè)標(biāo) 號就是數(shù)組元素的序號；對于一個(gè)含n個(gè)元素的數(shù)組，其標(biāo)號為 0n-1。元素顯示窗：用來顯示元素的數(shù)值。數(shù)組中的元素按序號排列。數(shù)組元素的查找按行 /列標(biāo)號進(jìn)行。2） 右鍵單擊標(biāo)號窗口，彈出一個(gè)快捷菜單，選擇Add Dimension來增加數(shù)組的維數(shù)。2簇（Cluster）是另一種數(shù)據(jù)類型，它的元素可以是不同類型的數(shù)據(jù)。它類似于C語言中的structure。使用簇可以把分布在框圖中各個(gè)位置的數(shù)據(jù)元素組合起來，這樣可以減少連線 的擁擠程度，減少子 VI的連接端子的數(shù)量。簇相當(dāng)于一個(gè)容器， 容器中的元素可以是各種不同的數(shù)據(jù)

4、類型。也就是說，可以在一個(gè)簇中放置控制模板上的各種控件，如數(shù)字控件、布爾控件、數(shù)組控件等，但是不能將輸入控件和輸出控件同時(shí)放入其中。因此，在編輯流程圖時(shí)，可以減少連線數(shù)以及連線的節(jié)點(diǎn)數(shù)，最終簡化流程圖。它有多個(gè)輸入，一個(gè)輸出。要建立簇，可以選擇控制模板中數(shù)組和類子模板上的Cluster,將其調(diào)入前面板。向類控件中放入元素，即將控制模板中的相應(yīng)控件放入其中，俗稱把元素“捆綁”在一起。捆綁（Bundle）數(shù)據(jù)iCLL1LJ.IBun die功能將分散的元件集合為一個(gè)新的簇，或允許你重置一個(gè)已有的簇中的元素?？梢杂梦恢霉ぞ咄弦菲鋱D標(biāo)的右下角以增加輸入端子的個(gè)數(shù)。最終簇的序是取決于被捆綁的輸入的順序。

5、右圖中Bun die圖標(biāo)中部的Cluster端子用于用新元素重置原簇中的元素。分解(Unbundle )簇 EBUnbun die是Bun die的逆過程，它將一個(gè)簇分解為若干分離的 元素。如果要對一個(gè)簇分解，就必須知道它的元素個(gè)數(shù)。LabVIEW還提供一種可以根據(jù)元素的名字來捆綁或分解簇的方法。右鍵單擊簇控件的邊緣，彈出快捷菜單，如圖3-1。其中：Reorder Controls In Cluster :用于設(shè)置類控件中各元素的排列順序，這個(gè)排列順序是輸出信號順序，如圖3-2所示。在Cluster輸出1和輸出2兩個(gè)簇控件中，元素輸出的排列順序不一樣。AutoSizing :右鍵單擊該選項(xiàng)后，

6、出現(xiàn)如圖3-3所示的菜單，選擇相應(yīng)的選項(xiàng)，可自動(dòng)調(diào)節(jié)類控制的邊框大小及排列方式。圖 3-3 AutoSizing 設(shè)置Properties:用來定義類控件的一些屬性，如AutoSizi ng，改變標(biāo)簽的名稱，是否顯示標(biāo)簽等內(nèi)容及填入描述信息。屬性頁將前面板的屬性特征集中到了一些簡單的配置對話框中。數(shù)組和簇的區(qū)別如下：簇可以包含不同的數(shù)據(jù)類型，而數(shù)組僅可以包含相同的數(shù)據(jù)類型；簇具有固定的大小。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 練習(xí)數(shù)組的基本創(chuàng)建。利用循環(huán)的自動(dòng)索引功能創(chuàng)建一個(gè)裝有 10個(gè)隨機(jī)數(shù)的一維數(shù)組, 并計(jì)算數(shù)組元素的平方和，同時(shí)求出該數(shù)組索引為 3、長度為2的子數(shù)組。要求前面板顯示該 一維數(shù)組及平方和結(jié)果、

7、輸出的子數(shù)組。平亡和毛眾朝旳干儲(chǔ)S.912550 |c.8ti2S7a |o.W799*3QK2 |1907 |0979 |0l?30 |0.7&lo.32. 編輯下列 VI，理解一維數(shù)組和二維數(shù)組的產(chǎn)生，存為Two Dimensional Array Demo.vi 。3-4 Two Dimensional Array3. 創(chuàng)建一個(gè)VI，實(shí)現(xiàn)將輸入控件值與輸入數(shù)組合并連接起來生成新的數(shù)組。該VI使用數(shù)組大小和初始化數(shù)組兩函數(shù)來創(chuàng)建維數(shù)合適的新數(shù)組，并將新數(shù)組的所有元素初始化為1。最后，VI計(jì)算兩新數(shù)組間的差，并將結(jié)果顯示在前面板中。前面板和基本程序框圖組成如圖3-5所示，最后將該 VI保存為

8、Practice with Arrays .vi文件。圖3-5 Practice with Arrays前面板和程序框圖4創(chuàng)建由一個(gè)控件簇和一個(gè)顯示簇所組成的VI。要求輸入控件數(shù)值加一，開關(guān)二反相,顯示簇同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的顯示。前面板組成如圖3-6,最后將該 VI保存為Cluster.vi文件。vu-Jth 9圖3-6 Cluster前面板和程序框圖五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1調(diào)試編輯以上 VI，按順序打印以上 VI的前面板與程序框圖后，貼在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上；實(shí) 驗(yàn)報(bào)告中要求詳細(xì)說明設(shè)計(jì)步驟要點(diǎn)。2. 心得體會(huì)及其它。（二） LabVIEW編程的圖形顯示一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)并掌握 Chart和Graph的使用，理解

9、它們的區(qū)別。2. 掌握Chart的三種顯示模式。3. 了解其它二維圖形的繪制。二、實(shí)驗(yàn)原理圖形顯示是虛擬儀器面板設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。圖形是以曲線來顯示數(shù)組中的數(shù)據(jù)，常用的二維圖形控件有 Chart、Graph和XY Graph，可顯示多條曲線。并可以改變曲線顯示的格式。在LabVIEW的圖形顯示中 Graph和Chart是兩個(gè)基本的概念。一般說來Chart是將數(shù)據(jù)源（例如采集得到的數(shù)據(jù)）在某一坐標(biāo)系中，實(shí)時(shí)、逐點(diǎn)地顯示出來，它可以反映被測物理量的 變化趨勢，例如顯示一個(gè)實(shí)時(shí)變化的波形或曲線，傳統(tǒng)的模擬示波器、波形記錄儀就是這樣。 而Graph則是對已采集數(shù)據(jù)進(jìn)行事后處理的結(jié)果。它先將被采集數(shù)據(jù)存放

10、在一個(gè)數(shù)組之中， 然后根據(jù)需要組織成所需的圖形顯示出來。它的缺點(diǎn)是沒有實(shí)時(shí)顯示，但是它的表現(xiàn)形式要豐富得多。例如采集了一個(gè)波形后，經(jīng)處理可以顯示出其頻譜圖。如數(shù)字示波器。LabVIEW的Graph子模板中有許多可供選用的控件，其中常用的見下表：ChartGraphWaveform (波形)*XY*Intensity (強(qiáng)度圖)*Digital （數(shù)字圖）*3D Curve （三維曲線）*由表中可以看出，Chart方式盡管能實(shí)時(shí)、直接地顯示結(jié)果，但其表現(xiàn)形式有限，而Graph 方式表現(xiàn)形式要遠(yuǎn)為豐富，但這是以犧牲實(shí)時(shí)為代價(jià)的。1. Graph控件（波形圖）以Graph為例，圖3-7為它的控件，這

11、些控件都包含在圖形菜單的Visible Items選項(xiàng)下。| 標(biāo)簽(Label)1虐弋a(chǎn) tauafiir ii Gt apt.說明(Caption)0Q-曲線圖例刻度圖例十翳W |r光P標(biāo)網(wǎng)(ScaleQatipI i in 1 JM/(Cursor Legend)Legend)o JOfl OD1I5m彷 EE t.”1旳圖形模板（Graph圖3-7 Graph的圖形控件、線粗細(xì)、顏曲線圖例可用來設(shè)置曲線的各種屬性，包括線型（實(shí)線、虛線、點(diǎn)劃線等） 色以及數(shù)據(jù)點(diǎn)的形狀等。圖形模板可用來對曲線進(jìn)行操作，包括移動(dòng)、對感興趣的區(qū)域放大和縮小等。光標(biāo)圖例用來設(shè)置光標(biāo)、移動(dòng)光標(biāo)，幫助你用光標(biāo)直接從曲

12、線上讀取感興趣的數(shù)據(jù)?？潭葓D例用來設(shè)置坐標(biāo)刻度的數(shù)據(jù)格式、類型（普通坐標(biāo)或?qū)?shù)坐標(biāo)），坐標(biāo)軸名稱以及刻度柵格的顏色等。2. Chart （波形圖表）的獨(dú)有控件Chart的數(shù)據(jù)并沒有事先存在一個(gè)數(shù)組中，它是實(shí)時(shí)顯示的，為了能夠看到先前的數(shù)據(jù)， Chart控件內(nèi)部含有一個(gè)顯示緩沖器，其中保留了一些歷史數(shù)據(jù)。這個(gè)緩沖器按照先進(jìn)先出的 原則管理，其最大容量是 1024個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。滾動(dòng)條（Scrollbar） 丿卜它直接對應(yīng)于顯示緩沖器，通過它可以前后觀察緩沖器內(nèi)任何位置的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)顯示（Digital Display）選中它，可以在圖形右上角出現(xiàn)一個(gè)數(shù)字顯示器，這樣可以在畫出曲線的同時(shí)顯示當(dāng)前最新的一個(gè)

13、數(shù)據(jù)值。刷新模式（Update Mode）Chart提供了三種畫面的刷新模式，分別是：? Strip Chart Mode （條狀圖）：它與紙帶式圖表記錄儀類似。曲線從左到右連續(xù)繪制， 當(dāng)新的數(shù)據(jù)點(diǎn)到達(dá)右部邊界時(shí)，先前的數(shù)據(jù)點(diǎn)逐次左移。? Scope Chart Mode （示波器模式）：它與示波器類似。曲線從左到右連續(xù)繪制，當(dāng)新 的數(shù)據(jù)點(diǎn)到達(dá)右部邊界時(shí)，清屏刷新，從左邊開始新的繪制。它的速度較快。? Sweep Chart Mode （掃描模式）：與示波器模式的不同在于當(dāng)新的數(shù)據(jù)點(diǎn)到達(dá)右部邊 界時(shí)，不清屏，而是在最左邊出現(xiàn)一條垂直掃描線，以它為分界線，將原有曲線逐 點(diǎn)向右推，同時(shí)在左邊畫出新

14、的數(shù)據(jù)點(diǎn)。如此循環(huán)下去。堆疊式圖區(qū)（Stack Plots）在相同的縱坐標(biāo)下，由于各種測量信號的差異，將幾條曲線顯示在同一個(gè)圖區(qū)有困難時(shí)， 可以組織出一種縱坐標(biāo)相同，而有各自橫坐標(biāo)的堆疊式圖區(qū)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. Chart （波形圖表）和 Graph （波形圖）的比較創(chuàng)建一個(gè)VI，用Chart和Graph分別顯示40個(gè)隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生的曲線，比較程序的差別。圖3-8 Chart和Graph的比較顯示的結(jié)果是一樣的，但實(shí)現(xiàn)方法不同。Chart產(chǎn)生在循環(huán)內(nèi)，每得到一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，就立刻顯示。而Graph 在循環(huán)外，40個(gè)數(shù)都產(chǎn)生之后，跳岀循環(huán)，然后一次顯示岀整個(gè)曲線。從運(yùn)行過程可以看到這一點(diǎn)。還有For循環(huán)

15、執(zhí)行40次，產(chǎn)生的40個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)數(shù)組中， 這個(gè)數(shù)組創(chuàng)建于For循環(huán)的邊界上（使用 自動(dòng)索引功能）。在For循環(huán)結(jié)束之后，該數(shù)組就將被傳送到外面的Graph。仔細(xì)看流程圖，穿過循環(huán)邊界的連線在內(nèi)、外兩側(cè)粗細(xì)不同，內(nèi)側(cè)表示浮點(diǎn)數(shù)，外側(cè)表示 數(shù)組。2.設(shè)計(jì)一個(gè) VI來測量溫度（利用隨機(jī)數(shù)模擬產(chǎn)生溫度值：20*rand+70），每隔250ms測一次，共測定10秒。在數(shù)據(jù)采集過程中，VI將在波形據(jù)波形曲線，并算出溫度的最大值、最小值和平均值。Graph上一次性畫出數(shù)圖表Chart上實(shí)時(shí)地顯示測量結(jié)果。在采集過程結(jié)束后，在波形圖3. 利用XY Graph構(gòu)成李薩育圖形波形圖(Waveform Graph)有一個(gè)特征，其 X是測量點(diǎn)序號、時(shí)間間隔等，Y是測量數(shù)據(jù)值。但是它并不適合描述一般的Y值隨X值變化曲線，適合于這種情況的控件是XY Graph。我們通過一個(gè)構(gòu)成李薩育圖形的例子來看一下它的使用。如果控制XY方向的兩個(gè)數(shù)組分別按正弦規(guī)律變化(假設(shè)其幅值、頻率都相同)，如果它們的相位相同，則李薩育圖形是一條45度的斜線，當(dāng)它們之間相位差90度時(shí)為圓