LabVIEW编程及虚拟仪器设计(第一讲)

图标

连接器
启动LabVIEW（1） （ ） 启动
在前面板上， 在前面板上， 只能看到输入控 制量和程序运行 结果即输出； 结果即输出；而 虚拟仪器程序即 VI的图形化设计 的图形化设计 则在框图面板上 进行。 进行。
LabVIEW的编程环境——操作选板 的编程环境 • 工具选板 • 控件选板 • 函数选板 函数选板
被 测 对 象
传 感 器
信 号 调 理
数 据 采 集
信 号 处 理
仪 器 面 板
虚拟仪器的主要特点： 虚拟仪器的主要特点：
• 尽可能采用通用的硬件 ， 各种虚拟仪器 尽可能采用通用的硬件， 之间的差异主要是软件。 之间的差异主要是软件。 • 充分发挥计算机的能力，具有强大的数 充分发挥计算机的能力， 据分析和处理功能， 据分析和处理功能，可以创造出功能更 更强的测量或测控仪器及系统。 多、更强的测量或测控仪器及系统。 • 用户可根据自己的实际需求，很便利地 用户可根据自己的实际需求， 自主构建新的虚拟仪器。 自主构建新的虚拟仪器。
教学大纲（ 教学大纲（一）
虚拟仪器及LabVIEW基础 一、 虚拟仪器及 基础 1.1 虚拟仪器概述 1.2 何谓 何谓LabVIEW？ ？ 1.3 LabVIEW的运行机制 的运行机制 1.4 LabVIEW的初步操作 的初步操作 二、 程序结构 2.1 循环结构 2.2 条件结构 2.3 顺序结构和公式节点 三、 数据类型：数组、簇和波形 数据类型：数组、 3.1 数组和簇 3.2 数组的创建及自动索引 3.3 数组功能函数 3.4 簇和波形
框图面板（窗口、后面板） 框图面板（窗口、后面板）上的工具条
单步步入 编辑时 高亮显示执行过程 保存连线值 单步步过 单步步出
运行时
高亮显示执行过 程且暂停
编写程序（VI）举例 求平均数。 编写程序（VI）举例——求平均数。 求平均数
VI的调试技术： 的调试技术： 的调试技术
• 执行加亮 执行加亮——单击框图面板上的加亮按钮；节点间的数据流 单击框图面板上的加亮按钮； 单击框图面板上的加亮按钮 动便以在连线上移动的气泡来表示。 动便以在连线上移动的气泡来表示。 • 单步执行 单步执行——单击框图面板上的“单步步入”或“单步步过 单击框图面板上的“单步步入” 单击框图面板上的 钮以观察VI运行的每一步动作 运行的每一步动作； ”钮以观察 运行的每一步动作；与执行加亮结合使用效果 更好探针工具 探针工具——检查VI运行时的即时数据。必须在数据流 检查VI运行时的即时数据。 更好探针工具 检查VI运行时的即时数据 动之前加设——在希望探查的数据连线上弹出快捷菜单、选 在希望探查的数据连线上弹出快捷菜单、 动之前加设 在希望探查的数据连线上弹出快捷菜单 探针”或用工具模板上的探针工具，单击数据连线， 择“探针”或用工具模板上的探针工具，单击数据连线，均 可增加探针。 可增加探针。 • 断点 断点——用工具模板上的断点工具为程序中的子 、节点或 用工具模板上的断点工具为程序中的子VI、 用工具模板上的断点工具为程序中的子 连线等添加断点。程序运行到断点处会自动中止， 连线等添加断点。程序运行到断点处会自动中止，可在此处 开始作单步运行、使用探针探测即时数据，等等。 开始作单步运行、使用探针探测即时数据，等等。
Whlie 循环结构
自由注释标签
生成仿真信号
连线
“波形图”指示器对 应框图端子 “停止”控制器 对应框图端子
程序框图
图标/连接器( 图标/连接器(icon/connector) ) 基于LabVIEW编制的虚拟仪器程序即 ，具 编制的虚拟仪器程序即VI， 基于 编制的虚拟仪器程序即 有层次化、结构化、模块化特征。 也可作为子程 有层次化、结构化、模块化特征。VI也可作为子程 被称作子VI，被其他VI调用 每个VI的前面板 调用。 序，被称作子 ，被其他 调用。每个 的前面板 和框图面板的右上角都显示了一个默认的图标。 和框图面板的右上角都显示了一个默认的图标。 图标是VI或 在程序框图上的图形化表示； 图标是 或子VI在程序框图上的图形化表示； 在程序框图上的图形化表示 而连接器定义了子 与主程序 与主程序（ ） 而连接器定义了子VI与主程序（VI）之间的参数形 式和接口。 式和接口。
LabVIEW应用程序 应用程序 虚拟仪器VI） （虚拟仪器 ）的 构成： 构成：
• 前面板 • 框图 • 图标 连接器 图标/连接器
框图：也称“框图面板” 框图：也称“框图面板”或“框图窗口”或“后面 框图窗口” 板”。
前面板（ panel）： 前面板（front panel）：
框图（框图面板；后面板） 框图（框图面板；后面板）
A) 工具选板
在LabVIEW的图形化 的图形化 编程环境下， 编程环境下，工具选板提 供了用于创建、 供了用于创建、修改和调 试程序即VI的多种工具 的多种工具。 试程序即 的多种工具。
B) 控件选板 用于向前面板添加各 用于向前面板添加各 向前面板添加 种输入控制对象和各种输 种输入控制对象和各种输 出显示对象。 出显示对象
本课程特点——多学科知识综合 多学科知识综合 本课程特点 多学科知识
• 多门课程知识的综合运用；理论与实际相结 多门课程知识的综合运用； 重点非LabVIEW编程语言掌握水平， 编程语言掌握水平， 合。重点非 编程语言掌握水平 而是数据采集、实际信号分析处理、 而是数据采集、实际信号分析处理、测量方 案设计及调试等相关知识的学习及运用。 案设计及调试等相关知识的学习及运用。
教材: 教材
黄松岭， 编著； 黄松岭，吴静 编著； 赵 伟，侯国屏 审. 虚拟仪器 设计基础教程. 清华大学 设计基础教程 出版社 (本教材以最新汉化版本 本教材以最新汉化版本 LabVIEW 8.5 为基础讲 解）
参考 教材: 教材
课内32学时 学时） 本课程教学计划（课内 学时）
• 共32学时：讲授20学时,实验12学时； 32学时：讲授20学时,实验12学时； 学时 20学时 12学时 • 1~8周 周 • 实验地点：工程楼4楼402、406 实验地点：工程楼 楼 、
何谓LabVIEW？ ？ 何谓
• LabVIEW（ Laboratory Virtual Instrument Engineering）， （ ）， 1992年由美国国家仪器公司（即National Instrument Cop. —— 年由美国国家仪器公司（ 年由美国国家仪器公司 NI公司）推出，之后不断翻新，是用于计算机化的仪器设计用 公司） 公司 推出，之后不断翻新， 的编程工具软件，具有图形化编程语言特征，人机界面友好， 的编程工具软件，具有图形化编程语言特征，人机界面友好， 功能函数库丰富、 被工业界、 功能函数库丰富、强大 ，被工业界、学术界和高校科研教学实 验室等广泛认同，被视为一个标准的数据采集、 验室等广泛认同，被视为一个标准的数据采集、仪器设计及控 制的优秀工具软件。 制的优秀工具软件。是多种计算机化仪器设计工具软件中最成 功的一种。 功的一种。 • NI公司的奋斗目标：不断朝着全面图形化方向发展，即希望将 公司的奋斗目标：不断朝着全面图形化方向发展， 公司的奋斗目标 设计、制造、测试、质量管理等全部集成在同一个LabVIEW 设计、制造、测试、质量管理等全部集成在同一个 软件平台上实施、完成，以不断提高各个应用领域的工程（ 软件平台上实施、完成，以不断提高各个应用领域的工程（设 制造、测试）实现全过程的效率。 计、制造、测试）实现全过程的效率。
教学大纲（ 教学大纲（二）
四、图形显示 4.1 波形图控件 4.2 波形图表控件 4.3 XY图控件 图控件 4.4 强度图表控件 4.5 数字波形图控件 4.6 三维图形控件 4.7 Express VI 4.8局部变量、全局变量、属性节点 局部变量、 局部变量 全局变量、 字符串和文件I/O 五、字符串和文件 5.1 字符串 5.2 文件的输入 输出（I/O） 文件的输入/输出 输出（ ） 5.3 数据记录文件 数据采集（两次课） 六、 数据采集（两次课） 6.1 数据采集卡简介 6.2 模拟输入 6.3 模拟输出 6.4 采样应遵循的相关原则
虚拟仪器举例——虚拟谐波分析仪 虚拟谐波分析仪 虚拟仪器举例
虚拟仪器举例——虚拟示波器 虚拟示波器 虚拟仪器举例
什么是虚拟仪器？ 什么是虚拟仪器？
• 虚拟仪器（Virtual Instrument——VI）——计算机 虚拟仪器（ ） 计算机 化的测量仪器；是计算机与相关面向仪器的软、硬 化的测量仪器；是计算机与相关面向仪器的软、 件产品的有机结合。 件产品的有机结合。使用者通过友好的图形界面即 虚拟仪器的前面板操作计算机， 虚拟仪器的前面板操作计算机，就像在操控自己定 设计的测量仪器一样，并可以方便地组合、 义、设计的测量仪器一样，并可以方便地组合、更 新和扩展它，从而更快捷、更经济、 新和扩展它，从而更快捷、更经济、更灵活地解决 各个领域的测量和自动控制等应用问题。 各个领域的测量和自动控制等应用问题。
本课程知识特点——应用广泛（2） 应用广泛（ 本课程知识特点 应用广泛
• 应用领域
声学测试 军工设备测试 设备的自动测试ATE 设备的自动测试 自动光学检验 汽车性能测试 生物医学信号测量 计量校准 电子测试 光纤校准 光学度量和测定 功率测量与谐波分析 半导体器件性能测试 电子通信测试 振动测试 工厂生产线自动化测控 食品质量监测 电工电子实验平台构建 实验室管理自动化 机械测控 机器视觉 石油和天然气信号处理 制药生产质量监控 工业机器人 过程自动化 SCADA系统 系统 统计流程控制 晶片传送手臂 电机特性参数检测
《LabVIEW编程及虚拟仪 LabVIEW编程及虚拟仪 器设计》 器设计》
绪论；虚拟仪器、 第一讲 绪论；虚拟仪器、LabVIEW概述 概述
本次课内容： 本次课内容：
• 教材介绍 • 本课程的教学计划 • 本课程教学实施方式 • 本课程主要特点 • 何谓虚拟仪器？ 何谓虚拟仪器？ • 何谓 何谓LabVIEW ?