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)Function

2、s»數(shù)組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。l 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。l 初始化數(shù)組：創(chuàng)建所有元素值都相等的數(shù)組。l 數(shù)組大小：返回輸入數(shù)組中的元素個(gè)數(shù)。l 數(shù)組子集：選取數(shù)組或者矩陣的某個(gè)部分。l 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

3、看到數(shù)組上有兩個(gè)顯示窗口：u 標(biāo)號(hào)顯示窗：標(biāo)號(hào)從0開始，每單擊一次“增加”鍵，標(biāo)號(hào)顯示值順序遞增。這個(gè)標(biāo)號(hào)就是數(shù)組元素的序號(hào)；對(duì)于一個(gè)含n個(gè)元素的數(shù)組，其標(biāo)號(hào)為0n-1。u 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(hào)排列。數(shù)組元素的查找按行/列標(biāo)號(hào)進(jìn)行。2）右鍵單擊標(biāo)號(hào)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

4、是各種不同的數(shù)據(jù)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(jiǎn)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。l 捆綁（Bundle）數(shù)據(jù)Bundle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Bundle圖標(biāo)中部的Cluster端子用于用新元素重置原簇中的元素。圖3-1 簇控件快捷菜單l 分解（Unbundle）簇 Unbundle是Bundle的逆過程，它將一個(gè)簇分解為若干分離的元素。如果要對(duì)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(hào)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

6、該選項(xiàng)后，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3-2 Reorder Controls In Cluster設(shè)置圖3-3 AutoSizing設(shè)置Properties：用來定義類控件的一些屬性，如“AutoSizing”，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(jiǎn)單的配置對(duì)話框中。數(shù)組和簇的區(qū)別如下：u 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；u 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

7、出該數(shù)組索引為3、長(zhǎng)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、輸出的子數(shù)組。2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Practice with Arrays .vi文件。 圖3-5 Practi

8、ce 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。 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)

9、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(cè)物理量的變化趨勢(shì)，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(duì)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

10、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。1Graph控件（波形圖）曲線圖例刻度圖例(Scale Legend)圖形模板(Graph Palette)光標(biāo)圖例(Cursor Legend)標(biāo)簽(Label)說明(Caption)以Graph為例，

11、圖3-7為它的控件，這些控件都包含在圖形菜單的Visible Items選項(xiàng)下。圖3-7 Graph的圖形控件曲線圖例可用來設(shè)置曲線的各種屬性，包括線型（實(shí)線、虛線、點(diǎn)劃線等）、線粗細(xì)、顏色以及數(shù)據(jù)點(diǎn)的形狀等。圖形模板可用來對(duì)曲線進(jìn)行操作，包括移動(dòng)、對(duì)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。2Chart（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

12、，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)。l 滾動(dòng)條(Scrollbar)它直接對(duì)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)。l 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)數(shù)據(jù)值。l 刷新模式(Update Mode)Chart提供了三種畫面的刷新模式，分別是：Ø 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。Ø Scope Char

13、t 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。Ø 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)在左邊畫出新的數(shù)據(jù)點(diǎn)。如此循環(huán)下去。l 堆疊式圖區(qū)（Stack Plots）在相同的縱坐標(biāo)下，由于各種測(cè)量信號(hào)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1Chart（波形圖表）和Graph（波形圖）的比較

14、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，跳出循環(huán)，然后一次顯示出整個(gè)曲線。從運(yùn)行過程可以看到這一點(diǎn)。還有For循環(huán)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(cè)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(cè)一次，共測(cè)定10秒。在數(shù)據(jù)采集過程中，VI將在波形圖表Chart上實(shí)時(shí)地顯示測(cè)量結(jié)果。在采集過程結(jié)束后，在波形圖Graph上一次性畫出數(shù)據(jù)波形曲線，并算出溫度的最大值、最小值和平均值。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(cè)量點(diǎn)序號(hào)、時(shí)間間隔等，Y是測(cè)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)