計(jì)算機(jī)仿真和可視化設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)仿真和可視化設(shè)計(jì)第一頁，共43頁。目錄1

LABVIEW概述2

LABVIEW模板簡(jiǎn)介3

創(chuàng)建VI程序4

LABVIEW結(jié)構(gòu)5

LABVIEW數(shù)據(jù)類型6

圖表及圖形7

字符串和文件I/O8

數(shù)據(jù)采集9

工程仿真和設(shè)計(jì)常用編程技法10

虛擬設(shè)備實(shí)例水環(huán)境工程仿真軟件11

附錄第二頁，共43頁。1

LABVIEW概述1.1

由虛擬萬能材料試驗(yàn)機(jī)認(rèn)識(shí)虛擬設(shè)備1.2

虛擬設(shè)備（VI）的構(gòu)造平臺(tái)第三頁，共43頁。LabVIEW概述本章介紹了圖形編程語言LabVIEW和虛擬儀器（設(shè)備）的概念，學(xué)習(xí)要點(diǎn)為：虛擬儀器（設(shè)備）的概念、應(yīng)用，和仿真實(shí)驗(yàn)與可視化設(shè)計(jì)；LabVIEW系統(tǒng)使用的執(zhí)行文件和目錄；VI的三個(gè)部分：程序前面板、框圖程序和圖標(biāo)/連接器；LabVIEW的下拉和彈出菜單的概念、功能和使用。第四頁，共43頁。演示虛擬材料試驗(yàn)機(jī)及其實(shí)驗(yàn)第五頁，共43頁。啟動(dòng)虛擬實(shí)驗(yàn)第六頁，共43頁。LabVIEW環(huán)境LabVIEW.exe執(zhí)行程序，用于啟動(dòng)LabVIEW。vi．1ib目錄：該目錄包含Ⅵ庫，如數(shù)據(jù)采集、儀器控制和分析Ⅵ。它必須與LabVIEW可執(zhí)行程序在同一目錄下。不要改變vi．1ib目錄的名稱，因?yàn)長(zhǎng)abVIEW啟動(dòng)時(shí)要查找該目錄。如果改變此名稱，就不能使用眾多的控件和庫函數(shù)。example目錄：該目錄包含許多Ⅵ示例，這些例子示范LabVIEW的功能。user.1ib目錄：用戶創(chuàng)建的Ⅵ保存于該目錄并將出現(xiàn)在LabVIEW的FunctionsPalette(函數(shù)選項(xiàng)板)上。instx.1ib目錄：如果希望用戶儀器驅(qū)動(dòng)程序庫出現(xiàn)在LabVIEW的函數(shù)選項(xiàng)板上，應(yīng)將其放置在該目錄下。

第七頁，共43頁。VI的構(gòu)成VI包括三個(gè)部分：程序前面板框圖程序圖標(biāo)/連接器

第八頁，共43頁。File文檔菜單NewVINew…Open…CloseCloseAllSaveSaveAs…SaveAllSavewithOptionsRevert…PageSetupPrintPrintWindow…VIPropertiesRecentlyOpenedFiles?Exit創(chuàng)建新的VI打開對(duì)話框選擇要?jiǎng)?chuàng)建的文件類型打開現(xiàn)有的VI關(guān)閉啟動(dòng)的窗口關(guān)閉所有窗口保存當(dāng)前VI將當(dāng)前VI另存為新名字將VI的備份另存為新名字定制保存恢復(fù)VI到上次保存的版本編輯打印機(jī)設(shè)置打印Ⅵ組件的選項(xiàng)打印窗口板訪問Ⅵ屬性對(duì)話框快速打開最近訪問過的檔退出第九頁，共43頁。Edit編輯菜單UndoRedoCutCopePasteClearFind…ShowSearchResultsCustomizeControlScaleObjectWithPanelSetTabbingOrderImportPicturefromFile…RemoveBrokenWiresCreateSubVIRun-TimeMenu…撤銷剛剛完成的操作恢復(fù)被撤銷的操作消除選中的對(duì)象并將其放置在剪貼板上復(fù)制選中的對(duì)象并將其放置在剪貼板上將剪貼板備份內(nèi)容置入啟動(dòng)窗口中刪除選中的對(duì)象查找VI、其它對(duì)象和文本顯示查找結(jié)果并訪問列表中的每—項(xiàng)修改當(dāng)前選擇的前面板控件對(duì)象選中的前面板對(duì)象與窗口同比例縮放設(shè)置前面板對(duì)象順序?qū)D形文件導(dǎo)入LabVIEW剪貼板刪除所有錯(cuò)誤連線將選中的框圖對(duì)象轉(zhuǎn)換為SubVI為當(dāng)前VI創(chuàng)建用戶運(yùn)行時(shí)菜單第十頁，共43頁。Operate操作菜單RunStopSuspendwhenCalledPrintatCompletionLogatCompletionDataLogging?MakeCurrentValuesDefaultReinitializeAllToDefaultChangetoRunMode執(zhí)行VI停止執(zhí)行VI調(diào)用VI時(shí)，暫停執(zhí)行打印VI前面板將前面板數(shù)據(jù)記錄寫入文件顯示數(shù)據(jù)記錄選項(xiàng)設(shè)置當(dāng)前值作為控件和指示器的默認(rèn)值將所有的控件和指示器設(shè)置為默認(rèn)值在運(yùn)行與編輯模式之間切換第十一頁，共43頁。Tools工具菜單Measurement&AutomationExplore…Instrumentation?DataAcquisition?VIRevisionHistoryUserName…EditVILibrary…InternetToolkit?WebPublishingTool…Advanced?Options…配置儀器和數(shù)據(jù)采集硬件訪問儀器驅(qū)動(dòng)程序網(wǎng)訪問DAQ通道瀏覽器和DAQ方案向?qū)Ь幹飘?dāng)前VI的修訂記錄設(shè)置和改變LabVIEW用戶名編輯當(dāng)前VI庫的內(nèi)容或創(chuàng)建新VI訪問Internet工具包訪問Web發(fā)布工具VI訪問批量編譯、VI矩陣及其它特性定制LabVIEW應(yīng)用的外觀和特性第十二頁，共43頁。Browse瀏覽菜單ShowVIHierarchyThisVI’sCallers?ThisVI’sSubVIs?UnopenedSubVIs?UnopenedTypeDefs?Breakpoints訪問VI層次窗口訪問所有調(diào)用當(dāng)前SubVI的VI列表訪問當(dāng)前VI的所有SubVI列表訪問當(dāng)前中所有未打開SubVI列表訪問當(dāng)前VI中所有未打開類型定義的列表搜索并顯示當(dāng)前VI斷點(diǎn)第十三頁，共43頁。Windows窗口菜單ShowDiagramShowControlsPaletteShowToolsPaletteShowClipboardShowErrorListTileLeftandRightTileUpandDownFullSize……在面板和框圖窗口間切換顯示控件選項(xiàng)板顯示工具選項(xiàng)板顯示剪貼板的內(nèi)容顯示錯(cuò)誤對(duì)話框并排顯示前面板和框圖上下顯示前面板和框圖最大化活動(dòng)窗口…表示列出所有打開的前面板和框圖窗口第十四頁，共43頁。LabVIEW基本演示第十五頁，共43頁。LabVIEW7.1LabVIEW有不同的版本，目前已推出了LabVIEW8，但現(xiàn)主要在用的是LabVIEW7.1，7.0和6i。LabVIEW具有向下兼容性，高版本可以讀取版本低的文件。本書VI主要用6i編寫，以保證上述版本均能打開。第十六頁，共43頁。2

LABVIEW模板簡(jiǎn)介2.1

概述2.2

工具模板(ToolsPalette)2.3

控制模板(ControlsPalette)2.4

功能模板(FunctionsPalette)第十七頁，共43頁。LabVIEW模板學(xué)習(xí)要點(diǎn)窗口頂部工具欄包括：運(yùn)行、字體選擇、排列調(diào)整和疊放次序等操作按鈕；工具模板提供了編程使用的創(chuàng)建、修改和調(diào)試VI工具，在構(gòu)建和編輯VI時(shí)應(yīng)首先確定選擇了正確的工具；控制模板服務(wù)于前面板，用于添加輸入控制和輸出顯示。每個(gè)圖標(biāo)代表一個(gè)子模板。常用的有：數(shù)值、布爾值、字符串、數(shù)組和群、列表、圖文環(huán)、圖形信號(hào)、輸入輸出和修飾等子模板；功能模板服務(wù)于框圖程序，每個(gè)圖標(biāo)代表一個(gè)子模板。常用的有：結(jié)構(gòu)、數(shù)值運(yùn)算、布爾邏輯、比較運(yùn)算、字符串運(yùn)算、數(shù)組和群、時(shí)間、文件、輸入/輸出等子模板。第十八頁，共43頁。窗口頂部工具欄包括：運(yùn)行按鈕、連續(xù)執(zhí)行按鈕、停止按鈕、暫停／繼續(xù)按鈕，字體環(huán)。排列調(diào)整環(huán)，間隙描述環(huán)，位置次序調(diào)整環(huán)。第十九頁，共43頁。框圖程序窗口工具欄高亮度執(zhí)行按鈕，在是否選擇高亮度模式間切換，執(zhí)行程序時(shí)可以在框圖程序中觀察到數(shù)據(jù)流動(dòng)。單步通過按鈕，進(jìn)入單步模式時(shí)，程序單步通過一個(gè)節(jié)點(diǎn)并停在下一節(jié)點(diǎn)上，同時(shí)它不停地閃爍，表示當(dāng)前節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備執(zhí)行。單步進(jìn)入節(jié)點(diǎn)按鈕，再次單擊此按鈕，程序單步進(jìn)入循環(huán)、子VI等節(jié)點(diǎn)。通過單步進(jìn)入節(jié)點(diǎn)，可以單步執(zhí)行節(jié)點(diǎn)內(nèi)的程序。單步退出節(jié)點(diǎn)按鈕，再次單擊此按鈕，程序單步退出循環(huán)、子Ⅵ等節(jié)點(diǎn)。通過單步退出節(jié)點(diǎn)，可完成單步通過節(jié)點(diǎn)功能，并進(jìn)到下一節(jié)點(diǎn)。警告指示器，當(dāng)Ⅵ程序存在潛在問題時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這個(gè)警告指示，但這并不因此而引起Ⅵ不能執(zhí)行。第二十頁，共43頁。工具模板(ToolsPalette)操作工具選擇（位置）工具標(biāo)簽工具連線工具對(duì)象彈出菜單工具平移工具斷點(diǎn)工具探針工具顏色提取工具顏色工具第二十一頁，共43頁?？刂颇０?ControlsPalette)數(shù)值子模板：包含數(shù)值的控制和顯示。布爾值子模塊：邏輯數(shù)值的控制和顯示。字符串子模板：ASCII碼字符串和路徑的控制和顯示。數(shù)組和群子模板：復(fù)合型數(shù)據(jù)類型的控制和顯示。列表子模板：各類列表的控制和顯示。圖形子模板：顯示數(shù)據(jù)結(jié)果的趨勢(shì)圖和曲線圖。圖文環(huán)（Ring）：控制和顯示菜單環(huán)和文字列表欄、圖像列表欄的選型。第二十二頁，共43頁。控制模板(ControlsPalette)信號(hào)的輸入輸出子模板。路徑和參考名(Refnum)子模板：文件路徑和各種標(biāo)識(shí)的控制和顯示。老版本子模板，列舉老版本中的顯示控制件。對(duì)話框子模板：用于輸入對(duì)話框的顯示控制。修飾子模板：用于給前面板進(jìn)行裝飾的各種圖形對(duì)象?？丶萜鲙熳幽０澹河糜诓僮鱋LE、ActiveX等功能。調(diào)用存儲(chǔ)在文件中的控制和顯示的接口。用戶自定義的控制和顯示。第二十三頁，共43頁。結(jié)構(gòu)子模板：包括程控結(jié)構(gòu)命令，例如循環(huán)控制等，以及全局變量和局部變量。數(shù)值運(yùn)算子模板：包括各種常用的數(shù)值運(yùn)算符，如“＋－×÷”以及各種常見的數(shù)值表達(dá)式，如+1運(yùn)算；還包括數(shù)制轉(zhuǎn)換、三角函數(shù)、對(duì)數(shù)、復(fù)數(shù)等運(yùn)算，以及各種數(shù)值常數(shù)。 布爾邏輯子模板：包括各種邏輯運(yùn)算符以及布爾常數(shù)。字符串運(yùn)算子模板：包含各種字符串操作函數(shù)、數(shù)值與字符串之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)，以及字符(串)常數(shù)等。 數(shù)組子模板：包括數(shù)組運(yùn)算函數(shù)、數(shù)組轉(zhuǎn)換函數(shù)，以及常數(shù)數(shù)組等。功能模板(FunctionsPalette)第二十四頁，共43頁。功能模板(FunctionsPalette) 簇子模板。包括簇的處理函數(shù)，以及簇常數(shù)等。比較子模板：包括各種比較運(yùn)算函數(shù)，如大于、小于、等于。時(shí)間和對(duì)話框子模板：包括對(duì)話框窗口、時(shí)間和出錯(cuò)處理函數(shù)等。 文件輸入/輸出子模板：包括處理文件I/O的程序和函數(shù)?！斑x擇…VI子程序”子模板：可以選擇一個(gè)VI程序作為子程序（SubVI）插入當(dāng)前程序中。第二十五頁，共43頁。虛擬萬能材料試驗(yàn)機(jī)組裝第二十六頁，共43頁。虛擬萬能材料試驗(yàn)機(jī)組裝第二十七頁，共43頁。創(chuàng)建VI程序3.1

實(shí)例體驗(yàn)虛擬儀器的建立過程3.2

虛擬儀器的編輯3.3

框圖程序的構(gòu)成元素3.4

子VI的建立和使用第二十八頁，共43頁。3學(xué)習(xí)指導(dǎo)盡早投入編程實(shí)踐對(duì)學(xué)習(xí)LabVIEW至關(guān)重要，在跟隨本章進(jìn)行編程實(shí)踐時(shí)體會(huì)VI的創(chuàng)建、了解VI的組成，掌握編輯修改方法。第二十九頁，共43頁。學(xué)習(xí)要點(diǎn)建立虛擬儀器就是根據(jù)功能目標(biāo)創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的儀器面板和框圖程序，需要了解控制、功能模板上不同圖標(biāo)的用途；儀器面板設(shè)計(jì)重在控制和對(duì)話，框圖程序重在實(shí)現(xiàn)正確的相互關(guān)系；掌握虛擬儀器編輯技術(shù)，熟練使用工具模板的各種工具，是編程和調(diào)試VI的關(guān)鍵；框圖程序由節(jié)點(diǎn)、端點(diǎn)、圖框和連線四種元素構(gòu)成，組合出相互的邏輯關(guān)系；學(xué)習(xí)子VI的建立和調(diào)用，這在建立一個(gè)高質(zhì)量的VI時(shí)十分必要。第三十頁，共43頁。[例]3.1計(jì)算空塔流速首先啟動(dòng)LabVIEW系統(tǒng)程序，選擇NewVI，屏幕出現(xiàn)一個(gè)無標(biāo)題的VI前面板窗口。本例中，我們有兩個(gè)可控制量（自變量）水量控制和濾塔直徑；并有兩個(gè)顯示量（因變量）濾塔面積和流速。第三十一頁，共43頁。[例]3.1計(jì)算空塔流速VI構(gòu)建第三十二頁，共43頁。LabVIEW7.1計(jì)算空塔流速VI構(gòu)建第三十三頁，共43頁。虛擬儀器的編輯選擇對(duì)象。把Positioningtool（位置工具)放在準(zhǔn)備選擇的對(duì)象上，按住鼠標(biāo)左鍵，該對(duì)象的輪廓邊上出現(xiàn)流動(dòng)的虛線，表示對(duì)象被選中。如果要選擇一個(gè)以上的對(duì)象，按住Shift鍵不放，然后用鼠標(biāo)單擊每一個(gè)想要選擇的對(duì)象。也可以用位置工具，在窗口空白處按住鼠標(biāo)左鍵拖出一個(gè)虛線的矩形框，把想要選擇的對(duì)象都包含在其中，這些對(duì)象即被選中。移動(dòng)對(duì)象。把位置工具放在對(duì)象上，按住鼠標(biāo)左鍵不放，拖動(dòng)鼠標(biāo)，可以將對(duì)象轉(zhuǎn)移到窗口中的任意位置上。刪除對(duì)象。選中對(duì)象，然后按Delete鍵(或選擇Edit>>Clear選項(xiàng))，即可刪除該對(duì)象。第三十四頁，共43頁。虛擬儀器的編輯復(fù)制對(duì)象。先選中對(duì)象(鼠標(biāo)左鍵按下不放)，同時(shí)按Ctrl鍵，然后移動(dòng)鼠標(biāo)把對(duì)象復(fù)制到任意位置上，也可以用Edit菜單中的copy和Paste來復(fù)制對(duì)象。選擇和刪除連線。把位置工具移到線段上，單擊鼠標(biāo)左鍵，即選中線段(如果有數(shù)段線段在交匯處相交，則單擊數(shù)下鼠標(biāo)，即選中該數(shù)段線段)；按Delete鍵，即刪除該線段。連線的伸縮性。通過位置工具，可以把單個(gè)或一組對(duì)象移動(dòng)到新的位置，而連線跟著伸縮。第三十五頁，共43頁。虛擬儀器的編輯不良連線。不良連線用虛線表示。例如，當(dāng)源數(shù)據(jù)與目標(biāo)數(shù)據(jù)類型不匹配時(shí)，會(huì)出現(xiàn)虛線(不良連線)。要?jiǎng)h除一條不良連線，用位置工具單擊不良連線后按Delete鍵。如果要?jiǎng)h除框圖程序中所有的不良連線，可以選擇Edit\RemoveBadWires(移去不良連線)(或按Ctrl+B鍵)。改變文本的字體、風(fēng)格和尺寸。用標(biāo)簽工具選擇文本，通過工具欄中的Fontring可以改變標(biāo)簽框中任何文本的字體和尺寸。改變對(duì)象尺寸。用位置工具把光標(biāo)移到對(duì)象的四角處，此時(shí)會(huì)出角形圖示，拖動(dòng)它便可以改變對(duì)象的尺寸。改變顏色。從工具模板中選擇顏色工具，并在正方形框上單擊鼠標(biāo)，彈出調(diào)色板。選擇一種顏色，然后單擊對(duì)象，便可以改變對(duì)象的顏色。注意顏色工具中上下兩個(gè)正方形框分別代表對(duì)象的前景色和背景色，調(diào)色板上的T標(biāo)志，表示透明無色。第三十六頁，共43頁。

[例]3.2不良連線及糾正方法文件e3_2.vi存放錯(cuò)誤的程序，文件e3_2_3.vi存放訂正后。第三十七頁，共43頁?？驁D程序的構(gòu)成