第五章虛擬儀器導(dǎo)論-虛擬儀器設(shè)計基礎(chǔ)

第五章虛擬儀器設(shè)計基礎(chǔ)信息與控制學(xué)院自動化系薄迎春5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)五局部變量與全局變量三字符串、數(shù)組和簇5.25.3五文件操作5.4五圖形顯示5.55.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)LABVIEW提供了大量的程序設(shè)計結(jié)構(gòu)，這些程序設(shè)計結(jié)構(gòu)以圖形化的形式體現(xiàn)。圖5-1LABVIEW的程序設(shè)計結(jié)構(gòu)函數(shù)面板中選擇[結(jié)構(gòu)]5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)1、循環(huán)結(jié)構(gòu)(1)for循環(huán)循環(huán)次數(shù)端口重復(fù)端口圖5-2for循環(huán)結(jié)構(gòu)圖5-3添加了移位寄存器的for循環(huán)結(jié)構(gòu)移位寄存器功能：將i循環(huán)過程中存儲于緩沖區(qū)。5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)for循環(huán)設(shè)計實例求，N為輸入的正整數(shù)。圖5-4for循環(huán)結(jié)構(gòu)舉例◆添加數(shù)值輸入框及數(shù)值輸出框；◆在程序框圖面板添加for循環(huán)模塊；◆在for循環(huán)模塊中添加移位寄存器；子程序框圖隧道隧道5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)◆按照圖5-4添加其余函數(shù)模塊并連線。圖5-5程序運行結(jié)果5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)(2)while循環(huán)圖5-6while循環(huán)結(jié)構(gòu)重復(fù)端口條件端口StopiftrueContinueiftrue5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)while循環(huán)設(shè)計實例求，n為輸入的正整數(shù)。圖5-5while循環(huán)結(jié)構(gòu)舉例◆添加數(shù)值輸入框及數(shù)值輸出框；◆在程序框圖面板添加while循環(huán)模塊；◆在while循環(huán)模塊中添加移位寄存器；◆按照圖5-5添加其余函數(shù)模塊并連線。條件存儲乘積5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)2、條件結(jié)構(gòu)◆條件結(jié)構(gòu)相當(dāng)于c語言的switch，case語句；◆每個分支都必須有自己的輸出通道。(a)布爾分支圖5-6條件結(jié)構(gòu)模塊(b)整型分支(c)字符型分支5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)條件結(jié)構(gòu)設(shè)計實例1：求一個數(shù)的平方根，當(dāng)該數(shù)≥0時，輸出開方結(jié)果，當(dāng)該數(shù)小于0時，輸出錯誤代碼-999。(a)條件為真時(b)條件為假時圖5-7條件結(jié)構(gòu)設(shè)計實例1程序框圖面板數(shù)據(jù)類型必須一致5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)條件結(jié)構(gòu)設(shè)計實例2：當(dāng)溫度高于上限時報警圖5-8條件結(jié)構(gòu)設(shè)計實例2前面板圖5-9條件結(jié)構(gòu)設(shè)計實例2程序框圖面板(a)條件為假時(b)條件為真時5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)條件結(jié)構(gòu)設(shè)計實例2運行結(jié)果圖5-10條件結(jié)構(gòu)設(shè)計實例2運行結(jié)果5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)3、順序結(jié)構(gòu)(a)平鋪式圖5-11順序結(jié)構(gòu)類型(b)層疊式強(qiáng)制程序按照一定的順序執(zhí)行。5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)3、順序結(jié)構(gòu)(a)平鋪式圖5-11順序結(jié)構(gòu)類型(b)層疊式強(qiáng)制程序按照一定的順序執(zhí)行。5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)設(shè)計實例：計算生成等于某個給定的隨機(jī)數(shù)所用的時間。圖5-12順序結(jié)構(gòu)實例程序框圖面板設(shè)計(a)第0幀(b)第1幀(c)第2幀5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)設(shè)計實例：計算生成等于某個給定的隨機(jī)數(shù)所用的時間。圖5-12順序結(jié)構(gòu)實例程序執(zhí)行結(jié)果5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)4、事件結(jié)構(gòu)事件：也稱消息，是對某種行為發(fā)生的響應(yīng)。事件來源圖5-13事件來源5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)圖5-14事件結(jié)構(gòu)事件數(shù)據(jù)節(jié)點事件超時事件選擇器5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)圖5-17添加事件處理分支圖5-16可通過事件選擇器的下拉菜單選擇對那個事件進(jìn)行編程5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)事件結(jié)構(gòu)設(shè)計實例：處理鼠標(biāo)按下事件。圖5-18鼠標(biāo)按下處理程序所用控件：◆對話框與用戶界面—雙按鈕對話框；◆字符串常量。5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)圖5-19鼠標(biāo)按下處理程序運行結(jié)果5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)5、公式節(jié)點處理公式，尤其是含有復(fù)雜函數(shù)的方程。(1)在結(jié)構(gòu)中選擇公式節(jié)點添加到程序框圖面板(2)為公式節(jié)點添加輸入和輸出端口(3)在公式節(jié)點中安c語言格式添加公式圖5-20公式節(jié)點創(chuàng)建步驟5.1虛擬儀器程序結(jié)構(gòu)公式節(jié)點實例求y=sinx+cos5x的結(jié)果圖5-21在公式節(jié)點中安c語言格式添加公式圖5-22程序運行結(jié)果5.2字符串、數(shù)組和簇1、字符串字符串是ASCII字符序列，LABVIEW中字符串主要功能如下：◆創(chuàng)建簡單的文本信息；◆將數(shù)值數(shù)據(jù)以字符的形式傳送到儀器；◆將數(shù)值數(shù)據(jù)存儲到磁盤；◆用對話框指示或提示用戶。圖5-23字符串的4種顯示方式5.2字符串、數(shù)組和簇圖5-24字符串函數(shù)字符串函數(shù)功能：◆查找、提取、替換字符串中的字符或子字符串；◆轉(zhuǎn)換字符串文本大、小寫；◆在字符串中查找和提取匹配模式；◆從字符串中提取一行；◆將字符串中的文本移位或反序；◆連接兩個或多個字符串；◆在字符串中查找和提取匹配模式；◆刪除字符串中的字符；5.2字符串、數(shù)組和簇圖5-25運行結(jié)果字符串實例：在前面板中輸入如圖5-24所示字符串和數(shù)值，將字符串和數(shù)值組合為一個字符串。圖5-26程序框圖面板

5.2字符串、數(shù)組和簇2、數(shù)組：相同數(shù)據(jù)類型的集合。圖5-27添加數(shù)組

(1)創(chuàng)建數(shù)組：◆在前面板添加數(shù)組框架控件；◆將一個數(shù)據(jù)對象或元素拖拽到數(shù)組框架控件；◆單擊框架下拉箭頭添加更多元素；◆定義數(shù)組維度。5.2字符串、數(shù)組和簇圖5-28數(shù)組函數(shù)選板

(2)數(shù)組函數(shù)：◆從數(shù)組中提取單個元素；◆在數(shù)組中插入、刪除或替換數(shù)組元素；◆分解數(shù)組。5.2字符串、數(shù)組和簇圖5-29數(shù)組函數(shù)選板

(3)數(shù)組應(yīng)用實例1：求一個一維數(shù)組和一個二維數(shù)組長度。圖5-30程序框圖面板

5.2字符串、數(shù)組和簇圖5-31數(shù)組函數(shù)選板

(3)數(shù)組應(yīng)用實例2：從一個一個二維數(shù)組取出一部分元素。圖5-32程序框圖面板

5.2字符串、數(shù)組和簇(1)創(chuàng)建簇圖5-33創(chuàng)建簇

3、簇：類似于結(jié)構(gòu)體◆在前面板添加簇框架控件；◆將數(shù)據(jù)對象或元素拖拽到簇框架控件。5.2字符串、數(shù)組和簇(2)簇函數(shù)圖5-34創(chuàng)建簇

◆從簇中提取單個數(shù)據(jù)元素；◆向簇中添加單個元素；◆將簇拆分成單個數(shù)據(jù)元素。5.3局部變量與全局變量變量：LABVIEW用來傳遞數(shù)據(jù)的工具，主要用來程序之間或復(fù)雜程序內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳遞。◆只能在一個VI中使用；◆必須依附于一個前面板對象；局部變量：◆可在多個VI中傳遞信息；◆不必依附于特定的對象；全局變量：5.3局部變量與全局變量1、局部變量(1)創(chuàng)建局部變量方法1：在控件對象上點右鍵，在彈出菜單中選擇【創(chuàng)建】——【局部變量】，局部變量與控件直接關(guān)聯(lián)。方法2：在函數(shù)選板選擇【結(jié)構(gòu)】——【局部變量】，這種方式需要為局部變量指定連接的前面板對象。圖5-35局部變量應(yīng)用實例

5.3局部變量與全局變量2、全局變量(1)創(chuàng)建全局變量在程序框圖面板的函數(shù)選板中選擇【結(jié)構(gòu)】—【全局變量】，程序框圖面板出現(xiàn)全局變量圖標(biāo)。圖5-36全局變量創(chuàng)建全局變量圖標(biāo)雙擊該圖標(biāo)即可顯示全局變量面板全局變量面板5.3局部變量與全局變量(2)在全局變量中加入控件后，保存全局變量，并關(guān)閉全局變量前面板文件。(3)單擊全局變量圖標(biāo)，在彈出快捷菜單中可選擇全局變量。圖5-35全局變量選擇全局變量應(yīng)用舉例：創(chuàng)建兩個VI，一個產(chǎn)生溫度，另一個顯示溫度。圖5-37全局變量應(yīng)用實例(a)VI2前面板(b)VI1程序面板(b)VI2程序面板全局變量5.3局部變量與全局變量全局變量連接在程序框圖面板選擇【選擇VI】，打開相應(yīng)的全局變量VI，然后通過快捷菜單的選擇項選擇連接的全局變量。圖5-38全局變量連接5.4文件操作文件操作方式新建文件打開文件讀/寫文件關(guān)閉文件文件格式二進(jìn)制文件：存取速度快，空間占用小文本文件：利于外部訪問數(shù)據(jù)記錄文件：利于存儲復(fù)雜數(shù)據(jù)5.4文件操作1、文件操作函數(shù)◆讀/寫電子表格；◆讀/寫文本文件；◆讀/寫二進(jìn)制文件；◆創(chuàng)建文件目錄；◆列出目錄內(nèi)容；◆移動文件；◆復(fù)制文件；◆刪除文件；◆修改文件特性；◆操作文件路徑；圖5-37文件操作函數(shù)面板5.4文件操作(1)電子表格輸入使用VI將用正弦函數(shù)產(chǎn)生的100個正弦數(shù)據(jù)和循環(huán)序號寫入excel表格。圖5-39寫入excel表格5.4文件操作(2)電子表格輸出圖5-40讀出excel表格數(shù)據(jù)5.4文件操作(3)文本文件輸入將字符串“writetexttofile”寫入“d:\text_file.txt”。圖5-41寫入文本文件5.4文件操作(4)文本文件讀出圖5-42讀出文本文件5.4文件操作(5)二進(jìn)制文件寫入將正弦波信號寫入二進(jìn)制文件“d:\binary_file.dat”。圖5-43寫入二進(jìn)制文件5.4文件操作(6)二進(jìn)制文件讀出圖5-44寫入二進(jìn)制文件5.5圖形顯示圖5-45圖形顯示控件5.5圖形顯示圖5-46用波形圖顯示隨機(jī)產(chǎn)生的50個數(shù)1、波形圖顯示均勻采集的一條或多條曲線。(1)用波形圖顯示50個隨機(jī)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。5.5圖形顯示圖5-47波形圖顯示電壓(2)用波形圖顯示一個正弦波電壓測量結(jié)果，從0時刻開始，每隔2ms采樣一次，共采樣50個點。5.5圖形顯示圖5-48波形圖顯示兩組不同長度的數(shù)據(jù)(3)顯示兩組不同長度的數(shù)據(jù)。5.5圖形顯示圖5-46用波形圖表顯示實時溫度2、波形圖表顯示以恒定速率采集的一條或多條曲線，波形可連續(xù)移動。(1)用波形圖表顯示現(xiàn)場實時溫度。5.5圖形顯示圖5-49用波形圖表顯示實時溫度