LabVIEW教程課件資料

1、計算機仿真和可視化設(shè)計計算機仿真和可視化設(shè)計基于LabVIEW的工程軟件應(yīng)用 蔡建安 陳潔華 張文藝目錄v1LABVIEW概述概述v2LABVIEW模板簡介模板簡介v3創(chuàng)建創(chuàng)建VI程序程序v4LABVIEW結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)v5LABVIEW 數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型v6圖表及圖形圖表及圖形v7字符串和文件字符串和文件I/Ov8數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集v9工程仿真和設(shè)計常用編程技法工程仿真和設(shè)計常用編程技法v10 虛擬設(shè)備實例水環(huán)境工程仿真軟件虛擬設(shè)備實例水環(huán)境工程仿真軟件v11附錄附錄4LABVIEW結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)4.1While Loop循環(huán)循環(huán)4.2For Loop 循環(huán)循環(huán)4.3移位寄存器移位寄存器4.4Case結(jié)構(gòu)

2、結(jié)構(gòu)4.5順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)4.6結(jié)構(gòu)連線中的常見問題結(jié)構(gòu)連線中的常見問題4.7公式節(jié)點公式節(jié)點4.8局部變量和全局變量局部變量和全局變量學(xué)習(xí)指導(dǎo)vLabVIEW 有四種結(jié)構(gòu)控制程序流程：While Loop循環(huán)，F(xiàn)or Loop循環(huán)，Case結(jié)構(gòu)和Sequence結(jié)構(gòu)。公式節(jié)點、局部和全局變量等特殊結(jié)構(gòu)對簡化程序和傳遞數(shù)據(jù)有重要意義。學(xué)習(xí)要點vWhile循環(huán)的執(zhí)行是根據(jù)條件端子上輸入的布爾值是 TRUE或 FALSE確定的，用布爾開關(guān)人工控制時需了解對應(yīng)的機械操作模式；For循環(huán)將子框圖執(zhí)行N次，N為計數(shù)端的輸入值；v在For 或 While Loop循環(huán)中，應(yīng)掌握移位寄存器的用法；vCase

3、結(jié)構(gòu)是執(zhí)行條件語句的一種方法，能代替常規(guī)語言的 IFThenElse和多項選擇語句，需要關(guān)注Case下多選子框圖標(biāo)識符的用法；v順序結(jié)構(gòu)為控制節(jié)點按順序執(zhí)行的方法。該結(jié)構(gòu)只有數(shù)據(jù)相關(guān)性不足以控制數(shù)據(jù)流，而又必需強調(diào)執(zhí)行順序時才使用；學(xué)習(xí)要點v解決結(jié)構(gòu)連線問題往往是結(jié)構(gòu)編程的關(guān)鍵，特別要掌握結(jié)構(gòu)下數(shù)據(jù)隧道的正確使用；v公式節(jié)點是種允許用文本語言編寫一個或多個代數(shù)公式的結(jié)構(gòu)。在公式節(jié)點上建立輸入和輸出端子后，用公式節(jié)點支持的運算符和函數(shù)寫出以分號結(jié)尾的語句；v局部變量用于程序中控制初始化、協(xié)調(diào)控制功能、臨時保存數(shù)據(jù)和傳遞數(shù)據(jù)。全局變量可在不同VI之間交換數(shù)據(jù)。 4.1While Loop循環(huán)循環(huán)W

4、hile循環(huán)有兩個端子：條件端子循環(huán)有兩個端子：條件端子(輸入端子輸入端子)和重復(fù)端子和重復(fù)端子(輸出端子輸出端子)。重復(fù)端子的作用。重復(fù)端子的作用是輸出循環(huán)已執(zhí)行次數(shù)的數(shù)字。條件端子是輸出循環(huán)已執(zhí)行次數(shù)的數(shù)字。條件端子輸入的是布爾值輸入的是布爾值 TRUE 或或 FALSE。在每。在每一次重復(fù)執(zhí)行后，一次重復(fù)執(zhí)行后， 檢查條件端子，如檢查條件端子，如果條件端子值為果條件端子值為 TRUE 那么執(zhí)行下一個那么執(zhí)行下一個重復(fù)，直到條件端子變成重復(fù)，直到條件端子變成 FALSE。條件。條件端子的默認(rèn)值是端子的默認(rèn)值是 FALSE。由于。由于檢查條件檢查條件端子輸入值是循環(huán)結(jié)束后端子輸入值是循環(huán)結(jié)束

5、后，因此，因此While循循環(huán)至少也要執(zhí)行環(huán)至少也要執(zhí)行次。次。 布爾開關(guān)機械操作模式v六種模式vSwitch When Pressed(按下時啟動）v Switch When Released(松開時啟動)v Switch Until Released(按下啟動直到松開)v Latch When Pressed(按下時鎖定)vLatch When Released(松開時鎖定)vLatch Until Released(直到松開時才鎖定)4.2 For Loop 循環(huán)循環(huán)v在指定次數(shù)的重復(fù)操作完成之前，在指定次數(shù)的重復(fù)操作完成之前，F(xiàn)or循環(huán)控循環(huán)控制制VI執(zhí)行重復(fù)操作。執(zhí)行重復(fù)操作。vFo

6、r循環(huán)和循環(huán)和While 循環(huán)之間的差別是：循環(huán)之間的差別是：For循循環(huán)的次數(shù)是預(yù)先指定的；環(huán)的次數(shù)是預(yù)先指定的； While 循環(huán)則一直循環(huán)則一直執(zhí)行，直到輸入條件變?yōu)閳?zhí)行，直到輸入條件變?yōu)镕alse為止。為止。For循循環(huán)與環(huán)與While 循環(huán)都可以在循環(huán)都可以在Function菜單的菜單的Structures選項板中可找到選項板中可找到 4.3 移位寄存器移位寄存器移位寄存器移位寄存器(Shifiregister)用于用于 For循環(huán)或循環(huán)或 While循環(huán)循環(huán)中從一個迭代傳輸數(shù)據(jù)到下一個迭代，它由循環(huán)垂中從一個迭代傳輸數(shù)據(jù)到下一個迭代，它由循環(huán)垂直邊框上一對方向相反的端子組成，通過從

7、左或右直邊框上一對方向相反的端子組成，通過從左或右循環(huán)邊框上彈出快捷菜單并選擇循環(huán)邊框上彈出快捷菜單并選擇Add Shift Register，可以創(chuàng)建移位寄存器。右端子，可以創(chuàng)建移位寄存器。右端子(帶向上箭帶向上箭頭的矩形頭的矩形)在每完成一次迭代后存儲數(shù)據(jù)，移位寄存在每完成一次迭代后存儲數(shù)據(jù)，移位寄存器將上次迭代的存儲數(shù)據(jù)在下一次迭代開始時移動器將上次迭代的存儲數(shù)據(jù)在下一次迭代開始時移動到左端子到左端子(具有向下箭頭的矩形具有向下箭頭的矩形)上，同一個寄存器上，同一個寄存器端子上數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)必須是同一類型。端子上數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)必須是同一類型。建立循環(huán)結(jié)構(gòu)演示建立循環(huán)結(jié)構(gòu)演示建立循環(huán)結(jié)構(gòu)和

8、移位寄存器演示建立循環(huán)結(jié)構(gòu)和移位寄存器演示4.4 Case結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)Case結(jié)構(gòu)是執(zhí)行條件語句的一種方法。這結(jié)構(gòu)是執(zhí)行條件語句的一種方法。這類似于常規(guī)的文本編程語言中常見的類似于常規(guī)的文本編程語言中常見的 IFThenElse語句。從語句。從Functions選項選項板的板的Structures子選項板中選擇子選項板中選擇Case結(jié)結(jié)構(gòu)并將其放置在框圖上。構(gòu)并將其放置在框圖上。 4.5 順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)用于順序地執(zhí)行子框圖。這些子框圖順序結(jié)構(gòu)用于順序地執(zhí)行子框圖。這些子框圖看起來像一幀電影膠片，因此稱為幀看起來像一幀電影膠片，因此稱為幀(frame)。將最先要執(zhí)行的代碼放置在順序結(jié)構(gòu)幀將

9、最先要執(zhí)行的代碼放置在順序結(jié)構(gòu)幀0(0.x)邊框內(nèi)，然后依次將執(zhí)行代碼放在幀邊框內(nèi)，然后依次將執(zhí)行代碼放在幀1、幀、幀2 框內(nèi)。只有當(dāng)最后一幀完成后，數(shù)據(jù)才離開框內(nèi)。只有當(dāng)最后一幀完成后，數(shù)據(jù)才離開結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 4.6 結(jié)構(gòu)連線中的常見問題結(jié)構(gòu)連線中的常見問題v1、給順序結(jié)構(gòu)局部變量多次賦值、給順序結(jié)構(gòu)局部變量多次賦值v2、對順序結(jié)構(gòu)中的多個幀進(jìn)行連線、對順序結(jié)構(gòu)中的多個幀進(jìn)行連線v3、未在、未在Case結(jié)構(gòu)的所有分支中連接隧道結(jié)構(gòu)的所有分支中連接隧道v4、隧道重疊、隧道重疊v5、連線從結(jié)構(gòu)下面通過而不是從結(jié)構(gòu)上、連線從結(jié)構(gòu)下面通過而不是從結(jié)構(gòu)上穿過穿過例4-5 Case結(jié)構(gòu)演示v1、設(shè)當(dāng)水中溶解

10、氧濃度超過2mg/L時，反應(yīng)速度為K0，否則降低為0.1K0。v2、添加分支，設(shè)當(dāng)水中溶解氧濃度超過4mg/L時，反應(yīng)速度為K0；超過2mg/L時，反應(yīng)速度為0.5K0，否則降低為0.1K0。例4-5 Case結(jié)構(gòu)演示4.7 公式節(jié)點公式節(jié)點公式節(jié)點公式節(jié)點(Formula Node)是是種結(jié)構(gòu)，允許用種結(jié)構(gòu)，允許用戶使用類似于多數(shù)文本編程語言的句法，編戶使用類似于多數(shù)文本編程語言的句法，編寫一個或多個代數(shù)公式。寫一個或多個代數(shù)公式。這對于實現(xiàn)有多個變量的公式來說很有用。否這對于實現(xiàn)有多個變量的公式來說很有用。否則需要使用復(fù)雜的框圖模型。則需要使用復(fù)雜的框圖模型。 通過在框中直接鍵人公式代碼來

11、代替創(chuàng)建框圖通過在框中直接鍵人公式代碼來代替創(chuàng)建框圖部分。部分。公式節(jié)點的輸入、輸出變量v從公式節(jié)點邊框上彈出快捷菜單，從中選擇Add Input 或 Add Output。vChange to Output可將輸入改變?yōu)檩敵?，Change to Input可將輸出改變?yōu)檩斎?。v在公式節(jié)點上有了I/O端子，使用Labeling 工具鍵入I/O變量的名字。v節(jié)點中每一個變量不能具有相同的名字。用于內(nèi)部計算的中間變量必須聲明為輸出，但不一定要連接到外部節(jié)點。LabVIEW 7.1 一級反應(yīng)VI公式語句v公式語句使用的算術(shù)表達(dá)式，句法類似于多數(shù)文本編程語言?？山o語句添加注釋，注釋用一對 “*” 封閉

12、起來(/*注釋*/ )。v使用Labeling工具在公式節(jié)點內(nèi)輸入公式，每個公式一定要用分號結(jié)束，并且變量的名字是大小寫敏感的。函數(shù)名函數(shù)名說明說明函數(shù)名函數(shù)名說明說明abs(x)絕對值lnp1(x)返回ln(x)+1acos(x)反余弦，x弧度log(x)以10為底對數(shù)acosh(x)反雙曲余弦，x弧度log2(x)以2為底對數(shù)asin(x)反正弦max(x,y)xy中最大值者asinh(x)反雙曲正弦min(x,y)xy中最小值者atan(x)反正切函數(shù)mod(x,y)求模，xy的整數(shù)值 atanh(x)反雙曲正切pi(x)X*ceil(x)返回大于1的最小整數(shù)pow(x,y)xyci(x

13、)余弦積分，x為非負(fù)實數(shù)rand( )(0,1)區(qū)間的隨機數(shù)cos(x)余弦函數(shù)rem(x,y)返回xy的余數(shù)cosh(x)雙曲余弦sec(x)正割cot(x)余切函數(shù)sign(x)符號csc(x)余割函數(shù)sin(x)正弦，x弧度exp(x)指數(shù)函數(shù)sinc(x)sin(x)/xexpm1(x)exp(x)-1sinh(x)雙曲正弦floor(x)返回小于x的最大整數(shù)sqrt(x)平方根int(x)返回距x最近的整數(shù)tan(x)正切intrz(x)返回0-x間最近的整數(shù)tanh(x)雙曲正切l(wèi)n(x)自然對數(shù)函數(shù)公式節(jié)點的運算符 運算符運算符說明說明運算符運算符說明說明？：條件賦值大于等于&a

14、mp;邏輯與小于等于邏輯或算術(shù)移位（右移）!邏輯非算術(shù)移位（左移）&位與加位或減位異或*乘！不等于除等于加1大于減1小于*乘方例例 4.9均布載荷簡支梁受力和變形均布載荷簡支梁受力和變形baLc )2( );2(abLqbRcbLqbRba)(4241)(4241442442LaqLcLqLREIThBLcqLaLqLREIThAba , ),(;0 , )()(21 , 2LxbaRbaxaaxqRaxRQxlRaxqxRxRMbaaxbaax4)()()(42410002/ 424443LxqcxLRLxaLqbaxqaxqxREIyLxbaaa時的橈度函數(shù)為：在 局部變量局部變量

15、的創(chuàng)建和使用方法v局部變量的創(chuàng)建既可以通過圖示右鍵彈出菜單獲得，也可以在功能模板上選擇Function/Structures/Local Variable將其拖到框圖上，得到一個代“？”的圖標(biāo)，再將其與框圖中已有的變量建立關(guān)聯(lián)。 4.8 局部變量和全局變量局部變量和全局變量v局部變量用于程序中控制初始化、協(xié)調(diào)控制功能、臨時保存數(shù)據(jù)和傳遞數(shù)據(jù)。v全局變量可在不同VI之間交換數(shù)據(jù)。局部變量和公式節(jié)點局部變量和公式節(jié)點例4.7 LabVIEW 7.1全局變量全局變量v全局變量與VI地位等同，以獨立文件的形式保存在磁盤中。v全局變量只有面板沒有框圖。通過全局變量不同VI之間交換數(shù)據(jù)。v全局變量的創(chuàng)建步

16、驟：在Function Structures下選擇Global Variable，將其圖標(biāo)拖到框圖中。雙擊Global Variable圖標(biāo)，得到其前面板在其前面板上放上所需要的變量，例如數(shù)組、布爾量、字符串變量。命名和保存這個變量。5LABVIEW 數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型v5.1LabVIEW的數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)類型v5.2數(shù)值類型數(shù)值類型v5.3LabVIEW的數(shù)組的數(shù)組5.3.1 創(chuàng)建控制器數(shù)組和指示器數(shù)組5.3.2 用循環(huán)創(chuàng)建數(shù)組5.3.3 數(shù)組功能5LABVIEW 數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型v5.4函數(shù)的多態(tài)性操作函數(shù)的多態(tài)性操作v5.5簇簇5.5.1 創(chuàng)建簇控件和指示器5.5.2 簇順序5.5.3 簇

17、函數(shù)5.5.4 數(shù)組和簇的互換學(xué)習(xí)指導(dǎo)學(xué)習(xí)指導(dǎo)vLabVIEW的數(shù)據(jù)按類型有數(shù)值量、邏輯的數(shù)據(jù)按類型有數(shù)值量、邏輯量、字符串、文件路徑等幾類，在結(jié)構(gòu)量、字符串、文件路徑等幾類，在結(jié)構(gòu)上有標(biāo)量、一維、多維和簇，編程需要上有標(biāo)量、一維、多維和簇，編程需要使數(shù)據(jù)連線匹配。使數(shù)據(jù)連線匹配。學(xué)習(xí)要點學(xué)習(xí)要點1.認(rèn)識數(shù)據(jù)類型的概念，編程時需要明認(rèn)識數(shù)據(jù)類型的概念，編程時需要明確函數(shù)和子確函數(shù)和子VI每一個數(shù)據(jù)結(jié)點的數(shù)據(jù)每一個數(shù)據(jù)結(jié)點的數(shù)據(jù)匹配；匹配；2.數(shù)組是同類數(shù)據(jù)元素的集合，簇是混數(shù)組是同類數(shù)據(jù)元素的集合，簇是混合元素的集合。熟悉數(shù)組的建立和使合元素的集合。熟悉數(shù)組的建立和使用過程，掌握數(shù)據(jù)類型及其結(jié)

18、構(gòu)在使用過程，掌握數(shù)據(jù)類型及其結(jié)構(gòu)在使用時的轉(zhuǎn)換方法；用時的轉(zhuǎn)換方法；3.掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)的自動索引功能和函數(shù)掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)的自動索引功能和函數(shù)的多態(tài)性操作方法。的多態(tài)性操作方法。5.1 LabVIEW的數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)類型整形數(shù)蘭色浮點數(shù)橙色邏輯量綠色字符串粉色文件路徑青色5.2 數(shù)值類型數(shù)值類型v最基本的數(shù)據(jù)類型是數(shù)值類型，這是一種標(biāo)量值，通常包括一個整型值或?qū)嵭蛿?shù)值(浮點)。vLabVIEW可以處理當(dāng)前32位處理器提供的可能整型和實型的表示法。v選擇合適數(shù)值表示法的關(guān)鍵是要求的范圍和精度。數(shù)據(jù)類型占用的字節(jié)越多，取值的可能范圍越大。v浮點類型和單精度類型可以處理的最大值為1038，一個無符號整型

19、數(shù)的上限為2 N-1，其中N是位的數(shù)值。 5.3 LabVIEW的數(shù)組的數(shù)組v5.3.1創(chuàng)建控制器數(shù)組和指示器數(shù)組從控制模板中的Array & Cluster子模板中選擇一個空的數(shù)組殼；將有效數(shù)據(jù)對象(諸如數(shù)字、布爾型或字符串)拖進(jìn)數(shù)組殼或者從數(shù)組殼的彈出菜單中選一個控制對象或指示器直接放入數(shù)組殼中。 v5.3.2用循環(huán)創(chuàng)建數(shù)組For循環(huán)和 While循環(huán)可以在其邊界處自動地檢索和累積數(shù)組元素，這種能力稱為自動索引。每循環(huán)一次就建立一個數(shù)組元素，在循環(huán)結(jié)束后，把數(shù)組送到一個數(shù)組指示器。 5.3.3數(shù)組功能Array Size指的是輸入數(shù)組的元素數(shù)，N維數(shù)組的輸出則是N個元素的數(shù)組。In

20、itialize Array創(chuàng)建個包含初始值的數(shù)組。初始值由Element給出。Build Array構(gòu)組數(shù)組，用于合并多個數(shù)組或給數(shù)組添加元素。5.3.3數(shù)組功能Array Subset數(shù)組子集從輸入數(shù)組中，輸出個數(shù)組子集，以index指定開始的元素，以length指定元素個數(shù)。Index Array索引數(shù)組index指定索引號，指定元素，第一個元素的索引號是0。 5.4 函數(shù)的多態(tài)性操作函數(shù)的多態(tài)性操作v多態(tài)性（Polymorphism）是LabVIEW的函數(shù)接受不同維數(shù)數(shù)組和類型輸入的能力。擁有這種能力的算術(shù)是多態(tài)函數(shù)。5.4多態(tài)函數(shù)的運算規(guī)則v標(biāo)量與標(biāo)量相加輸出結(jié)果是一個標(biāo)量。v標(biāo)量與數(shù)組相加結(jié)果每個元素被加上這個標(biāo)量。v數(shù)組與數(shù)組相加結(jié)果是每個元素被加到另一個數(shù)組。v標(biāo)量與數(shù)組相乘結(jié)果是每個元素被乘上這個標(biāo)量。v標(biāo)量與數(shù)組相除結(jié)果是每個元素被除以這個標(biāo)量。v數(shù)組與數(shù)組相乘結(jié)果是一個數(shù)組，但由于一個數(shù)組的尺寸比另一個小，故得到的輸出與輸入數(shù)組中較小的一個一樣大小，乘運算作用于兩個輸入數(shù)組中的相應(yīng)元素。5.5 簇簇v簇（cluster）是一種類似數(shù)組一樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于分組數(shù)據(jù)。v簇具有固定的大小?？梢园煌?/p>