虛擬儀器技術(shù)與應(yīng)用-項(xiàng)目4 數(shù)據(jù)的讀寫與存儲(chǔ)

2024/1/3121:20項(xiàng)目4數(shù)據(jù)的讀寫與存儲(chǔ)第一篇LabVIEW基本使用項(xiàng)目4目錄4.1項(xiàng)目目標(biāo)4.2任務(wù)1存取文本文件 4.3任務(wù)2存取二進(jìn)制文件

4.4任務(wù)3存取電子表格文件

4.5任務(wù)4存取波形文件4.6任務(wù)5存取數(shù)據(jù)記錄文件4.7任務(wù)6存取TDMS文件4.8思考題項(xiàng)目目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)了解虛擬儀器的文件存儲(chǔ)格式。掌握LabVIEW常用文件I/O函數(shù)。熟練掌握應(yīng)用LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫與存儲(chǔ)。能夠應(yīng)用LabVIEW將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為文本文件，并讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、處理等。能夠?qū)?shù)據(jù)存儲(chǔ)為二進(jìn)制文件，并讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、處理等。能夠?qū)?shù)據(jù)存儲(chǔ)為電子表格文件，并讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、處理等。能夠?qū)?shù)據(jù)存儲(chǔ)為波形、數(shù)據(jù)記錄等類型文件，并讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、處理等。具有規(guī)范的操作習(xí)慣和良好的職業(yè)行為習(xí)慣。具有搜集信息、整理信息、分析問題、解決問題的能力。具有良好的溝通交流、自我學(xué)習(xí)能力。項(xiàng)目目標(biāo)文件I/O功能函數(shù)是一組功能強(qiáng)大、伸縮性強(qiáng)的文件處理工具。不僅可以讀寫數(shù)據(jù)，還可以移動(dòng)、重命名文件與目錄。創(chuàng)建電子表格格式的、由可讀的ASCII文本組成的文件，以及為了提高讀寫速度和壓縮率采用二進(jìn)制的格式寫入數(shù)據(jù)。典型的文件IO的四個(gè)操作步驟：常用的文件類型有：文本文件、電子表格文件、二進(jìn)制文件、波形文件、數(shù)據(jù)記錄文件、配置文件、XML文件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件和TDMS文件等項(xiàng)目目標(biāo)2024/1/3121:20項(xiàng)目目標(biāo)文件IO函數(shù)選板2024/1/3121:20項(xiàng)目目標(biāo)存/取文件快速VI2.1任務(wù)1存取文本文件文本文件是由若干行字符構(gòu)成的計(jì)算機(jī)文件，根據(jù)本文存儲(chǔ)方式的不同有多種格式，如doc、txt、inf等。文本文件通常所指的是指能夠被系統(tǒng)終端或能夠被簡(jiǎn)單的文本編輯器接受的格式，可以認(rèn)為這種文件是通用的、跨平臺(tái)的，其中ASCII碼是最為常見的編碼標(biāo)準(zhǔn)。所以，文本文件又稱為ASCII碼文件或字符文件，它的每一個(gè)字節(jié)代表一個(gè)字符，存放的是這個(gè)字符的ASCII碼。2.1任務(wù)1存取文本文件優(yōu)點(diǎn)：文本文件具有適用于各種操作系統(tǒng)平臺(tái)；不需要專門的編輯器就可以讀寫；缺點(diǎn)：文本文件所占空間較大；其次，文本文件的存取數(shù)據(jù)過程中存在ASCII碼與機(jī)器內(nèi)碼的轉(zhuǎn)換，所以存取數(shù)據(jù)的速度也比較慢；安全性差；2.1任務(wù)1存取文本文件

圖中例程是把一個(gè)3行4列的隨機(jī)數(shù)組寫入到文本文件，后綴名是txt，當(dāng)然如果文件保存的后綴名取xls，保存的文件將是電子表格文件，但并不影響數(shù)據(jù)結(jié)果。2.1任務(wù)1存取文本文件

在實(shí)際使用過程中，常常需要將現(xiàn)有的數(shù)據(jù)添加到原有的文本文件中，具體方法是：打開文件后使用文件IO→高級(jí)文件函數(shù)子選板中的設(shè)置文件位置函數(shù)將文件指針移動(dòng)到文件尾，再寫入數(shù)據(jù)，并關(guān)閉文件。2.1任務(wù)1存取文本文件

文本文件數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取的過程，其中讀取文本函數(shù)中計(jì)數(shù)端輸入-1表示讀取整個(gè)文件。值得注意的是，文本文件是字符串型數(shù)據(jù)類型，需要添加字符串至字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換函數(shù)，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)才能被波形圖表顯示。2.2任務(wù)2存取二進(jìn)制文件二進(jìn)制文件的格式是最緊湊、最快速地存儲(chǔ)文件的格式，也是最基本的文件格式，是其它文件格式的基礎(chǔ)。

存儲(chǔ)前，需要把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制字符串的格式，同時(shí)還必須清楚地知道在對(duì)文件讀寫數(shù)據(jù)時(shí)采用的是哪種數(shù)據(jù)格式。保存文件后綴名為.dat。在眾多的文件類型中二進(jìn)制文件是存取速度最快、格式最緊湊、冗余數(shù)據(jù)最少的文件存儲(chǔ)格式，在高速數(shù)據(jù)采集時(shí)常用二進(jìn)制格式存儲(chǔ)文件，以防止文件生成速度大于存儲(chǔ)速度的情況發(fā)生。2.2任務(wù)2存取二進(jìn)制文件

二進(jìn)制文件的寫入即存儲(chǔ)，首先打開一個(gè)文件，然后向文件中添加需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，最后關(guān)閉文件。圖中所示的是例程“寫入二進(jìn)制文件”，目的是將設(shè)定的正弦波形數(shù)據(jù)寫入二進(jìn)制文件，保存文件后綴名為.dat。程序中使用了文件對(duì)話框函數(shù)，來自于文件IO→高級(jí)文件函數(shù)子選板，用于確定文件路徑或目錄。2.2任務(wù)2存取二進(jìn)制文件

例程“讀取二進(jìn)制文件”，在結(jié)構(gòu)上與二進(jìn)制文件寫入類似，可以用來讀取保存的二進(jìn)制文件。程序中使用了文件IO→高級(jí)文件函數(shù)子選板中的拒絕訪問函數(shù)，目的是重新打開引用句柄指定的文件類型，臨時(shí)改變拒絕其它引用句柄、VI或應(yīng)用程序的讀或?qū)懺L問權(quán)限，有禁止讀寫（denyread/write，默認(rèn)）、只讀（denywrite-only）和不禁止（denynone）三種可選擇，程序中選擇的是只讀。2.3任務(wù)3存取電子表格文件電子表格文件是文本文件的一種，但是比普通的文本文件內(nèi)容更豐富，信息被格式化，增加了空格、換行等易于被Excel等電子表格軟件讀取的特殊標(biāo)記?！皩懭腚娮颖砀裎募焙瘮?shù)的應(yīng)用與“寫入文本文件”函數(shù)的應(yīng)用十分相似。它能直接寫入一維或是二維的數(shù)據(jù)。電子表格文件是一種特殊的文本文件，它將文本信息格式化，并在格式中添加了空格、換行等特殊標(biāo)記，以便于被Excel等電子表格軟件讀取。使用LabVIEW提供的電子表格函數(shù)可以方便地實(shí)現(xiàn)表格的生成和讀寫操作。2.3任務(wù)3存取電子表格文件

圖中是一個(gè)利用寫入電子表格文件的例子，在目標(biāo)位置寫入了一個(gè)名為data.xls的電子表格文件。程序中格式端子默認(rèn)為%.3f，其含義是VI可創(chuàng)建包含數(shù)字的字符串，小數(shù)點(diǎn)后有三位數(shù)字；如格式為%d，VI可使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為整數(shù)，使用盡可能多的字符包含整個(gè)數(shù)字；如格式為%s，VI可復(fù)制輸入字符串。2.3任務(wù)3存取電子表格文件

在波形→波形文件I/O子選板中還有一個(gè)與電子表格相關(guān)的函數(shù)，即導(dǎo)出波形文件至電子表格文件。2.3任務(wù)3存取電子表格文件

利用寫入電子表格文件和導(dǎo)出波形文件至電子表格的對(duì)比，打開生成的電子表格文件data.xls和data1.xls，如果待寫入的是波形信息，顯然data1.xls的內(nèi)容更豐富，更能反映波形的數(shù)據(jù)信息。2.4任務(wù)4存取波形文件波形數(shù)據(jù)是LabVIEW中一種特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。波形文件中包含了更多的信息，所以對(duì)波形數(shù)據(jù)的讀寫也是較為常見的操作。在波形-波形文件I/O子選板中除了上面介紹的導(dǎo)出波形文件至電子表格文件函數(shù)，還有寫入波形至文件函數(shù)和從文件讀取波形函數(shù)兩種。波形文件是一種特殊的數(shù)據(jù)記錄文件，專門用于記錄波形數(shù)據(jù)。每個(gè)波形數(shù)據(jù)包含采樣開始時(shí)間t0、采樣間隔dt、采樣數(shù)據(jù)y三個(gè)部分。LabVIEW提供了三個(gè)波形文件I/O函數(shù)，這三個(gè)函數(shù)位于函數(shù)選板下的“波形→波形文件I/O”子選板中。2.4任務(wù)4存取波形文件

對(duì)產(chǎn)生的正弦波形進(jìn)行寫入的操作，通過獲取日期/時(shí)間函數(shù)為模擬波形創(chuàng)建了波形生成時(shí)間。生成的一維波形數(shù)據(jù)傳遞給寫入波形至文件函數(shù)，存儲(chǔ)為空間小、速度快的二進(jìn)制文件data.dat。2.5任務(wù)5存取數(shù)據(jù)記錄文件

數(shù)據(jù)記錄文件中的記錄可包含各種數(shù)據(jù)類型。但是，讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)記錄文件時(shí)，必須首先指定數(shù)據(jù)類型。例如，采集帶有時(shí)間和日期標(biāo)識(shí)的溫度讀數(shù)時(shí)，將這些數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)記錄文件需要將該數(shù)據(jù)指定為一個(gè)數(shù)字和兩個(gè)字符串的簇。2.5任務(wù)5存取數(shù)據(jù)記錄文件

在文件I/O→高級(jí)文件函數(shù)下可以找到數(shù)據(jù)記錄子選板，包含常用的八個(gè)函數(shù)，依舊包含了打開/關(guān)閉文件、讀/寫VI、設(shè)置屬性、讀取屬性VI等。2.5任務(wù)5存取數(shù)據(jù)記錄文件

例程“簡(jiǎn)單溫度數(shù)據(jù)記錄”，寫入的數(shù)據(jù)有三項(xiàng)，分別是日期、時(shí)間和溫度，前兩項(xiàng)由獲取日期/時(shí)間字符串產(chǎn)生，溫度由SimulateTemperatureAcquisition.vi子VI產(chǎn)生，運(yùn)行結(jié)果顯示的是溫度和時(shí)間、日期等信息，顯示在目標(biāo)簇中。2.6任務(wù)6存取TDMS文件TDMS文件是LabVIEW特有的一種數(shù)據(jù)類型，它的全名是TechnicalDataManagementStreaming（技術(shù)數(shù)據(jù)管理流）?；谝韵略蚴褂肨DMS文件格式：存儲(chǔ)測(cè)試或測(cè)量數(shù)據(jù)；為數(shù)據(jù)分組創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如按通道，按通道組來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的信息，如時(shí)間，通道信息高速讀寫數(shù)據(jù)2.6任務(wù)6存取TDMS文件

常用的六個(gè)TDMS存儲(chǔ)的API函數(shù)，依舊包含了打開/關(guān)閉文件、讀/寫VI、設(shè)置屬性、讀取屬性VI。使用這幾個(gè)VI可以組成TDMS文件存儲(chǔ)程序。2.6任務(wù)6存取TDMS文件例程：將隨機(jī)數(shù)存入“test1.tdms”文件中，每間隔一秒存一個(gè)數(shù)。2024/1/3121:20思考題編寫程序，要求產(chǎn)生20個(gè)20上下浮動(dòng)5的隨機(jī)數(shù)分別存儲(chǔ)為文本文件，電子表格文件和二進(jìn)制文件；然后編寫另外的程序讀上述文件中的數(shù)據(jù)并在前面板中顯示出來。編寫程序，要求模擬一個(gè)含有正弦波和方波的雙通道波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為波形文件，并要求文件中顯示的存儲(chǔ)時(shí)間為當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間。設(shè)計(jì)一個(gè)VI來測(cè)量溫度（溫度是用一個(gè)20到40的隨機(jī)整數(shù)來代替），每隔0.25秒測(cè)一次，共測(cè)定5秒。在數(shù)據(jù)采集過程中，VI將在波形Chart上實(shí)時(shí)地顯示測(cè)量結(jié)果。采集過程結(jié)束后，在Graph上畫出溫度數(shù)據(jù)曲線，并且把測(cè)量的溫度值以文件的形式存盤。

存盤格式為：

點(diǎn)數(shù)

時(shí)間(S)

溫度值(度)1

0.25

78.22.7思考題2024/1/3121:20思考題利用AcquireTemperatureDataValue（Simulated）.vi，每500ms采集一次溫度，取當(dāng)前溫度和最后兩次溫度的平均值，波形顯示并同時(shí)把當(dāng)前溫度記錄到一個(gè)文本文件中。從信號(hào)處理-信號(hào)生