虚拟仪器技术实验指导书
虚拟仪器技术实验指导书(紫金2012)
实验2 LabVIEW图形、数组、簇编程实验（设计型）1.实验目的（1）学习如何创建数组和簇，掌握它们的区别以及相应的操作。
（2）学习并掌握波形图和波形图表的使用，了解它们的区别。
2.实验设备安装有LabVIEW8.2的计算机3.实验内容（1）利用For循环建立一个一维数组并给出数组中的元素个数；建立一个二维数组给出数组中元素个数，并求出二维数组中元素的最大值、最小值。
（2）产生两个一维数组，分别组成一个二维数组和一个簇，然后用波形图显示二维数组，用XY图显示簇。
（3）设计一个VI来测量温度，每隔0.25秒测一次，共测定10秒，温度范围为0~100度。
在数据采集过程中，VI将在波形图表上实时地显示测量结果。
在采集过程结束后，在波形图上画出数据波形曲线，并算出温度的最大值，最小值和平均值。
4.实验原理（1）数组数组是一些具有相同类型的元素组成的集合。
数组包含两方面的内容：元素和维数。
数组中的元素可以是数字、布尔、字符、路径、波形和簇等数据类型。
（2）簇簇相当于一个容器，容器中的元素可以是各种不同的数据类型。
也就是说，可以在一个簇中放置控制选板上的各种控件，如数字控件、布尔控件、数组控件等，但是不能将输入控件和输出控件同时放入其中。
（3）图形子选板LabVIEW8.2的图形子选板提供了完成各种图形显示功能的控件。
按照处理测量数据的方式和显示过程的不同，图形显示控件主要分成两大类，一类为图形，另一类称为图表。
这两类控件都是用于图形化显示采集或生成的数据。
图形和图表的区别在于各自不同的数据显示和更新方式。
含有图形的VI通常先将数据采集到数组中，再将数据绘制到图形中。
该过程类似于电子表格，即先存储数据再生成数据的曲线。
数据绘制到图形上时，图形不显示之前绘制的数据而只显示当前的新数据。
图形一般用于连续采集数据的快速过程。
与图形相反，图表将新的数据点追加到已显示的数据点上以形成历史记录。
在图表中，可结合先前采集到的数据查看当前读数或测量值。
《虚拟仪器》实验指导书(修改)
《虚拟仪器技术》实验指导书电子与信息学院实验五：图形显示控件实验目的：（1）熟悉图形显示控件中波形图表、波形图和XY图的使用；（2）熟悉LabVIEW的数组、簇和三角函数等的使用。
项目一：描绘同心圆实验要求：用XY图显示时需要对数据进行簇绑定，两个圆的半径分别为1和2；用Express XY图显示时，如果显示的只是一条曲线，则只要将两个一维数组分别输入Express XY的X输入端和Y输入端即可。
本实验中为显示两个同心圆，所以在将数据接入到Express XY得到输入端时，要先用“创建数组”将数据连接成一个二维数组。
实验步骤：（1）打开LabVIEW 8.6，创建VI，切换到前面板，在“控件”→“新式”→“图形”子选板中选择“XY图”和“Express XY图”放置在前面板上。
（2）切换到程序框图，在“函数”→“数学”→“初等与特殊函数”→“三角函数”子选板中选择“正弦与余弦”放置在程序框图上。
（3）在程序框图上调用For循环，用For循环产生360个数据点，正弦值作为Y轴，余弦值作为X轴，这样画出的曲线为一个圆。
（4）在“函数”→“编程”→“簇、类与变体”子选板中选择“捆绑”，将“正弦与余弦”的输出组成簇数据，一路与“创建簇数组”连接，另一路乘以2后与“创建簇数组”连接，组成二维簇数组后与XY图连接。
（5）在“函数”→“编程”→“数组”子选板中选择“创建数组”，将“正弦与余弦”sin输出端口连接到“创建数组”的一个输入端，将sin输出值乘以2后连接到“创建数组”的另一个输入端，组成的二维数组连接到Express XY图的X输入端。
用同样的方法组成一个二维数组连接成Express XY图的Y输入端。
程序前面板程序框图项目二：正弦曲线与余弦曲线实验要求：在波形Graph 上用两种不同颜色显示一条正弦曲线和一条余弦曲线，每条曲线长度为128个点，其中正弦曲线的00X =，1X ∆=，余弦曲线为02X =，5X ∆=。
虚拟仪器实验指导书XX版
虚拟仪器实验指导书XX版实验指导深圳大学测控技术与仪器目录实验一 LabVIEW编程环境与基本操作实验 (1)实验二 LabVIEW编程的结构实验1 (6)实验三LabVIEW编程的图形图表、数组与簇 (126)实验四 LabVIEW编程的数据采集实验 (150)实验五 NI ELVIS环境 (218)实验六 RC 瞬态电路与数字温度计设计 (215)实验一 LabVIEW 编程环境与基本操作实验一、实验目的1．熟悉LabVIEW 的编程环境。
2．掌握LabVIEW 的基本操作方法，并编制简单的程序。
3．学习建立子程序的过程与调用子程序的方法二、实验原理1．虚拟仪器虚拟仪器（Virtual Instrument ，简称VI ）是基于计算机的软硬件测试平台。
虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，很容易构建，因此应用面极为广泛。
20世纪80年代，随着计算机技术的进展，个人电脑能够带有多个扩展槽，就出现了插在计算机里的数据采集卡。
它能够进行一些简单的数据采集，数据的后处理由计算机软件完成，这就是虚拟仪器技术的雏形。
1986年，美国National Instruments 公司（简称NI 公司）提出了“软件即仪器”的口号，推出了NI-LabVIEW 开发与运行程序平台，以直观的流程图编程风格为特点，开启了虚拟仪器的先河。
2．LabVIEWLabVIEW （Laboratory Virtual instrument Engineering ）是一种图形化的编程语言，一个标准的数据采集与仪器操纵软件。
LabVIEW 集成了与满足GPIB 、VXI 、RS-232与RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。
它还内置了便于应用TCP/IP 、ActiveX 等软件标准的库函数。
这是一个功能强大且灵活的软件。
利用它能够方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。
虚拟仪器实验指导书
实验一 Labview软件VI的创建实验1.实验目的：（1）创建一个VI程序。
（2）创建一个VI程序模拟温度测量。
2.实验要求：（1）学会使用工具模板、控件模板、函数模板。
（2）了解控件的快捷菜单、属性。
学会如何使用帮助。
（3）理解不同的数据类型是通过颜色和线形来区分的。
3.实验器材：虚拟仪器综合实验平台（PC机等）4.实验内容及原理：虚拟仪器 (VI: Virtual Instrument) 是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。
虚拟仪器是以特定的软件支持取代相应功能的电子线路，用计算机完成传统仪器硬件的一部分乃至全部功能，它是以具备控制、处理分析能力的软件为核心的软仪器。
使用者在操作这台计算机时，就象在操作一台他自己设计的仪器一样。
利用Labview软件可以实现VI的设计。
创建一个VI程序模拟温度测量。
假设传感器输出电压与温度成正比。
例如，当温度为70°F时，传感器输出电压为0.7V。
本程序也可以用摄氏温度来代替华氏温度显示。
本程序用软件代替了DAQ数据采集卡。
在程序面板使用编程→数值→随机数（0到1)来仿真电压测量，然后把所测得的电压值转换成摄氏或华氏温度读数。
5.实验步骤：●选择文件 >> 新建VI，打开一个新的前面板。
假如已关闭了所有的VI，则在LabVIEW的对话框中选择新建VI。
注意：若控件面板不可见，可选择菜单察看 >> 控件选板，使控件面板可见。
也可以在前面板的空白区域内单击鼠标右键的方法弹出快捷菜单，使控件面板可见。
●在菜单新式 >> 数值中选择温度计（或Express >> 数值显示控件 >> 温度计），并置于前面板上。
●在文本标注框中敲入“温度计”后，在面板的任意处点一下。
注意：若在尚未输入文本内容时就在外部点了一下，则标注框会消失。
实验指导书大学虚拟仪器课程
试验1 LabVIEW入门1 试验目旳（1）初步学会使用LabVIEW；（2）掌握创立自己旳VI。
2 试验任务（1）使用LabvIEW图表模式。
3 试验环节练习 1-1 使用三种图表模式目旳：查看VI 分别在三种模式下执行时图表旳显示。
1．建立前面板及流程图如下该程序中运用一种循环产生持续旳sin(i)函数值，并及时地在chart图表上显示出来，目前前面板上旳chart是一种strip，这是一种坐标式显示屏，与纸带式图表记录器相似。
每接受一种新数据，新数据就将显示在右侧，而原有数据移动到左侧图１－4 图表旳例子2．用鼠标选中chart,点击右键，可在迅速菜单中选择Advanced»Update Mode子菜单。
可以选择更换其他两种更新模式。
示波器模式是一种返回式旳显示屏，与示波器类似。
每接受一种新数据时，它就把新数据绘制在原有数据旳右侧。
当数据曲线抵达显示区旳右边缘时，VI 会删除所有图形，从左边缘重新开始绘制曲线。
示波器模式显然要快于条状图模式，由于它不会由于滚动产生溢出。
扫描模式更靠近于示波器模式，不过当数据曲线抵达显示区旳右边时，不会变成空白，而是会出现一种移动旳垂线，标识新数据旳开始，并当VI添加新数据时穿过整个显示区。
练习 1-1 结束。
4 试验汇报写出练习 1-1旳中旳环节要点，附上运行时旳前背面版图形。
试验2 程序构造1 试验目旳（1）学会使用LabVIEW中旳While循环；（2）学会使用LabVIEW中旳移位寄存器；（3）学会使用LabVIEW中旳For循环；（4）学会使用LabVIEW中旳CASE构造；（5）学会使用LabVIEW中旳次序构造；（6）学会使用LabVIEW中旳公式节点。
2 试验任务（1）建立一种While循环旳VI；（2）建立一种移位寄存器旳VI；（3）建立一种For 循环旳VI ；（4）建立一种CASE 构造旳VI ；（5）建立一种次序构造旳VI ；（6）建立一种有公式节点旳VI 。
虚拟仪器技术实验指导书
实验一熟悉编程环境与基本编程操作一、实验目的1.理解LabVIEW的运行机制，熟悉LabVIEW编程环境。
2.掌握基本编程操作，包括VI程序的创建、编辑、运行与调试。
3.理解LabVIEW模块化编程思想，掌握子VI的创建、编辑及调用。
二、实验内容及步骤1.基于“生成和显示”模板写一个类似于下图的正弦波发生器，要求频率和幅度可调。
2.写一个VI获取当前系统时间，并将其转换为字符串和浮点数，如下图所示。
3.写一个温度监测器，如下图所示，当温度超过报警上限，而且开启报警时，报警灯点亮。
温度值可以由随即数发生器产生。
分别用普通方式和高亮方式运行程序，体会数据流向。
4.在“3”的基础上，添加一个While循环和定时器，实现连续的温度采集监测。
利用子VI实现一个温度报警对话框，每当报警发生时就弹出该对话框，如下图所示，点击“知道了”按钮退出对话框。
四、实验报告要求1.简述实验目的和实验步骤，给出每个VI程序的前面板和程序框图。
2.谈谈你的收获与体会。
实验二数组、簇及波形输出一、实验目的1.掌握数组及簇的创建，数组及簇的函数运用。
2.理解Chart、Waveform Graph之间的区别，学会正确运用不同波形输出方式。
3.通过实验学会程序结构的运用。
二、实验内容及步骤1.利用For循环产生一个3×3的整数随机数数组，随机数要在0到100之间。
2.利用簇模拟汽车控制，如下图所示。
控制面板可以对显示面板中的参量进行控制。
油门控制转速，转速＝油门*100，档位控制时速,时速＝档位*40，油量随VI运行时间减少。
四、实验报告要求1.简述实验目的和实验步骤，给出每个VI程序的前面板和程序框图。
2.谈谈你的收获与体会。
实验三 测控系统理论基础实验一、 实验目的1. 学习使用Labview 数学分析信号处理工具箱。
2. 掌握数据分析与信号处理的原理及方法，学会利用拟合、插值、FFT 和数字滤波器。
二、实验内容及步骤1. 利用最小二乘法拟合曲线，因变量y 与自变量x 的关系表达为：假设猜测函数为： 2. 设计一VI ，产生一组等间隔随机数，并用Labview 插值函数构建插值曲线。
虚拟仪器技术实验指导书
2、设计一个虚拟比较功能检验仪，该检验仪能对输入的信号进行比较；
三、实验内容
1、设计一个铁—康铜热电偶非线性校正仪，该非线性校正仪能在(0－400)℃的温度范围内自动校正铁—康铜热电偶的非线性，所用公式如下：
2）设定3个数值型控件和开关型控件的属性，编写主程序main；
3）令y＝20.65，在(0-30)范围内输入x值，观察校验仪显示状态。将开关分别拨向“校验”和“不校验”观察校验仪显示状态；
四．实验总结
对实验中运用Labwindows/CVI编程经验进行总结，在实验报告中提交本实验所编写的程序。
实验二基于LabVIEW的基础设计与应用
其中 ， ， ，
1）仪器面板上放置2个数字值控件和2个按钮；1个数值型控件为输入数值E，由用户键入铁—康铜热电偶的热电势值E的数值，另外1个数值型控件为显示输出值，显示对应热电势E的温度T；按钮用来启动校正和停止程序；
2）设定2个数值型控件和开关型控件的属性，编写主程序main；
3）检验输入热电势的值E＝0mV、5.268mV、10.777mV、16.325mV和21.846mV，校正仪应相应显示温度：T＝0℃、100℃、200℃、300℃、400℃
2、设计一个虚拟比较功能检验仪，该检验仪能对输入的信号进行比较：用户键入输入量x、参考量y；将x和y的值进行比较。当x<y则显示True，当x>=y则显示False；校验仪具有状态控制开关。校验仪有2种工作模式：“校验”和“不校验”；
1）仪器面板上放置3个数字值控件、1个开关型控件和2个按钮；2个数值型控件为输入数值，由用户分别键入输入量x和参考量y的数值，另外1个数值型控件为显示输出值，可显示“True”或“False”；开关型控件实现两种状态：“校验”和“不校验”的转换，当开关在“不校验”状态时，输出显示“No Result”；按钮用来启动校验和停止程序；
虚拟仪器实验指导书
虚拟仪器实验指导书一、实验目的本实验旨在通过使用虚拟仪器软件，使学生能够掌握虚拟仪器的基本操作和应用，以及了解虚拟仪器在科学研究和实验中的重要性。
二、实验原理虚拟仪器是一种基于计算机软件的仿真工具，可以模拟各种实际仪器的功能和操作。
通过虚拟仪器软件，我们能够进行各种实验操作，获取数据，并进行数据分析和处理。
三、实验器材与软件1. 个人计算机2. 虚拟仪器软件（例如LabVIEW、VirtualBench等）四、实验步骤1. 安装虚拟仪器软件a. 下载虚拟仪器软件安装包并运行安装程序。
b. 按照安装向导的指示完成软件的安装。
2. 打开虚拟仪器软件a. 双击桌面上的虚拟仪器软件图标。
b. 等待软件加载完成，进入软件的主界面。
3. 创建新的虚拟仪器实验项目a. 在软件主界面上，点击“新建实验”按钮。
b. 输入实验名称和实验目的，并选择实验类型。
c. 点击“确定”按钮，创建新的虚拟仪器实验项目。
4. 配置虚拟仪器a. 在实验项目界面上，点击“配置仪器”按钮。
b. 选择需要使用的虚拟仪器设备，并进行连接和配置。
c. 确认仪器配置无误后，点击“确定”按钮。
5. 进行实验操作a. 在实验项目界面上，选择需要进行的实验操作。
b. 按照实验指导书或实验要求，进行相应的操作。
c. 注意观察仪器显示和数据采集情况，并记录实验数据。
6. 数据分析与处理a. 在实验项目界面上，点击“数据分析”按钮。
b. 使用软件提供的数据分析工具，对实验数据进行处理和分析。
c. 根据实验要求，生成相应的数据图表或报告。
7. 实验结果与讨论a. 在实验项目界面上，点击“实验结果”按钮。
b. 总结实验结果，进行结果讨论，并提出相应的结论。
c. 可以将实验结果导出为文件，保存到本地或共享给他人。
五、实验注意事项1. 在进行虚拟仪器实验前，务必阅读实验指导书或实验要求，并了解实验目的和操作步骤。
2. 在进行实验操作时，要注意仪器的正确使用方法和安全操作规范。
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《虚拟仪器技术》
实验指导书
信息与通信工程学院
2014年3月
前言
一、课程性质
本课程是电子信息工程专业必修的专业实验课程。
通过本课程的教学，使学生深刻体会到虚拟仪器技术的应用，掌握LabVIEW的常用控件和函数，具备研究和开发虚拟仪器系统的能力。
二、项目设置
本课程总学时为16，开设的具体实验项目如下：
●实验1 小车行驶控制设计（4学时，必修）
●实验2 交通灯控制设计（4学时，选修）
●实验3 去极值平均滤波器的设计（4学时，必修）
●实验4 信号的拉氏变换和幅值分析（4学时，选修）
●实验5 信号生成器的设计（4学时，必修）
●实验6 二进制文件的读写操作（4学时，必修）
实验1-6均为设计性实验。
三、专业安排
电子信息工程专业选修全部实验。
四、本书特点
本指导书的特点是引入工程项目机制来管理实验项目，着重培养学生的方案设计、算法分析和现场调试能力，为将来成为卓越工程师打下坚实的基础。
目录
前言 (I)
开发平台 (1)
实验1 小车行驶控制设计 (5)
实验2 交通灯控制设计 (7)
实验3 去极值平均滤波器的设计 (8)
实验4 信号发生器的设计 (9)
实验5 信号的拉氏变换和幅值分析 (11)
实验6 二进制文件的读写操作 (13)
开发平台
一、虚拟仪器简介
虚拟仪器以计算机为核心，将计算机与测量系统融于一体，用软件代替传统仪器硬件的功能，用显示器代替传统仪器面板的测量仪器。
操作人员用鼠标和键盘控制仪器的启动、运行、结束，完成被测信号的数据采集、信号分析、谱图显示、数据存储回放及输出。
二、LabVIEW功能组成
图1.1 LabVIEW功能组成
三、LabVIEW开发流程
为项目建立文件夹，把相关的源程序和头文件等都保存到此文件夹。
1、启动LabVIEW
首先双击桌面LabVIEW图标，启动LabVIEW。
图1.2 LabVIEW启动界面
2、建立VI或工程
单击文件菜单，在下拉菜单选中新建VI或新建工程选项。
3、保存工程
单击文件菜单，在下拉菜单选中保存全部选项。
4、前面板编辑
图1.3 前面板窗口
单击查看菜单，在下拉菜单选中控件选板选项。
图1.4 控件选板
在前面板上放置和排列好控件。
图1.5 排列控件
单击窗口菜单，在下拉菜单选中显示程序框图选项，可切换到程序框图。
5、程序框图编辑
图1.6 程序框图窗口
单击查看菜单，在下拉菜单选中函数选板选项。
图1.7 函数选板单击编辑菜单，在下拉菜单选中整理程序框图选项。
6、调试程序
单击查看菜单，在下拉菜单选中工具选板选项。
图1.8 工具选板单击文件菜单，在下拉菜单单击New。
图1.9 调试程序
四、LabVIEW操作技巧
1、控件端口右击，可创建控件或常量。
2、连线右击，可整理。
3、删除断线，按Ctrl+B键。
4、撤销操作，按Ctrl+Z键。
5、复制控件或函数，选中后按Ctrl键，拖至目标位置松开鼠标和Ctrl键。
实验1 小车行驶控制设计
一、实验目的
通过本实验的学习，掌握LabVIEW的开发流程，应用LabVIEW的图形显示功能，学会图形显示程序的编写。
二、实验内容
模拟小车的行驶过程，在图片中心水平方向画出一条跑道，让小车从左边的起点出发，按照指定速度向右行驶到终点，又重新回到起点继续运行。
实时显示当前时间和小车出发后已用时间。
三、实验原理
1、主要函数
（1）绘制点函数
（2）绘制直线函数
（3）绘制圆角矩形函数
（4）公式函数
（5）已用时间函数
2、程序框图
四、实验结果
实验2 交通灯控制设计
实验2 交通灯控制设计
一、实验目的
通过本实验的学习，应用LabVIEW的条件结构和顺序结构，学会交通灯控制程序的编写。
二、实验内容
实现交通灯的控制，支持正常模式和紧急模式。
紧急模式时红灯亮，绿灯和黄灯灭。
正常模式由三个阶段循环。
①禁止通车：红灯亮，绿灯和黄灯灭②允许通车：绿灯亮，红灯和黄灯灭③过渡状态：黄灯亮，红灯和绿灯灭。
三、实验原理
1、主要函数
（1）条件结构
用组合框作为输入条件，组合框包含两项：正常模式和紧急模式。
（2）顺序结构
在正常模式条件分支中，引入顺序结构，包含三帧，分别对应禁止通车、允许通车和过度状态三个阶段。
对紧急模式中的红、绿、黄灯创建局部变量，放入相应的顺序帧中处理，并添加延时函数。
2、程序框图
四、实验结果
实验3 去极值平均滤波器的设计
实验3 去极值平均滤波器的设计
一、实验目的
通过本实验的学习，应用LabVIEW的信号分析和处理功能，学会去极值平均滤波程序的编写。
二、实验内容
实现去极值平均滤波算法，对一维数组引入的采样信号进行滤波。
三、实验原理
1、原理
连续采样N次，去除最大值和最小值后，进行算术平均，作为有效值。
2、程序框图
四、实验结果
实验4 信号发生器的设计
一、实验目的
通过本实验的学习，应用LabVIEW的信号分析和处理功能，学会公式和仿真信号生成程序的编写。
二、实验内容
分别生成公式信号和仿真信号，提供信号类型、频率、相位和幅值的调节。
三、实验原理
1、生成公式信号
（1）公式波形函数
通过公式字符串指定的函数创建输出波形。
（2）程序框图
2、生成仿真信号
（1）仿真信号函数
可模拟正弦波、方波、三角波和锯齿波和直流。
（2）程序框图
四、实验结果
1、生成公式信号
2、生成仿真信号
实验5 信号的拉氏变换和幅值分析
一、实验目的
通过本实验的学习，应用LabVIEW的信号分析和处理功能，学会信号的拉氏变换和幅值分析程序的编写。
二、实验内容
实现信号的拉氏变换和幅值分析，提供信号类型、频率和幅值的调节。
三、实验原理
1、信号的拉氏变换
（1）实数拉普拉斯变换函数
（2）程序框图
2、信号的幅值分析
（1）幅值和电平分析函数
（2）程序框图
四、实验结果
1、信号的拉氏变换
2、信号的幅值分析
实验6 二进制文件的读写操作
一、实验目的
通过本实验的学习，应用LabVIEW的文件操作功能，学会二进制文件的读写操作程序的编写。
二、实验内容
完成二进制文件的写入和读取操作。
三、实验原理
1、二进制文件写入
（1）主要函数
1）文件对话框函数
2）写入二进制文件函数
（2）程序框图
2、二进制文件读取
（1）读取二进制文件函数
（2）程序框图
四、实验结果
1、二进制文件写入
2、二进制文件读取。