第一讲 虚拟仪器及LabVIEW基础(精选)
计算机虚拟仪器形编程LabVIEW实验教材
计算机虚拟仪器形编程LabVIEW 实验教材————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：LabVIEW目录第一课LABVIEW概述 (6)第一节虚拟仪器（VI）的概念 (6)第二节L AB VIEW的操作模板 (8)工具模板（Tools Palette） (8)控制模板(Controls Palette) (10)功能模板(Functions Palette) (11)第三节创建一个VI程序 (13)1. 前面板 (13)框图程序 (14)从框图程序窗口创建前面板对象 (16)4. 数据流编程 (16)第四节程序调试技术 (17)1. 找出语法错误 (17)2. 设置执行程序高亮 (17)3. 断点与单步执行 (17)4. 探针 (17)第五节练习1-1 (18)第六节把一个VI程序作为子VI程序调用 (22)第七节练习1-2 (22)第八节练习1-3 (26)第九节练习1-4 (28)第十节练习1-5 (30)第二课数据采集 (34)第一节概述 (34)第二节数据采集VI程序的调用方法 (37)第三节模拟输入与输出 (38)练习2-1 (39)第四节波形的采集与产生 (42)练习2-2 (43)第五节扫描多个模拟输入通道 (44)练习2-3 (44)第六节连续数据采集 (46)练习2-4 (46)第三课仪器控制 (49)第一节概述 (49)第二节串行通讯 (49)第三节IEEE488（GPIB）概述 (51)练习3-1 (53)第四节VISA编程 (55)练习3-2 (56)第五节用L AB VIEW编写仪器驱动程序 (58)第六节验证仪器驱动软件 (59)练习3-3 (61)第四课分析软件 (64)第一节概述 (64)第二节、高级分析功能程序 (64)第三节信号产生 (65)练习4-1 (65)第四节信号处理 (67)练习4-2 (67)第五节数字滤波器 (69)练习4-3 (70)第六节曲线拟合 (72)练习4-4 (73)练习4-5 (74)第五课实用工具软件包 (77)第一节概述 (77)第二节常用软件工具箱 (77)第三节分析工具软件 (79)第一课LabVIEW概述第一节虚拟仪器（VI）的概念使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为VI。
虚拟仪器及LabVIEW2012基础第1讲
自动工具选择： 默认按下 编辑文本
获取颜色
设置/清除断点 设置颜色（前景和背景）
前面板和程序框图窗口都可用
基于数据流（dataflow）的图形化编程机制
• 函数/节点只有获得所有必需的输入参数后 才开始执行 • 函数/节点执行后，自动在输出接线端返回 输出值
输入接线端 （terminal）
输出接线端
编程技巧 • 前面板/程序框图窗口，右键显示临时的控件 选板/函数选板 • 快捷键：Ctrl+E，Ctrl+R，Ctrl+B，Ctrl+H • 控件/常量上右键打开快捷菜单：转换为常量 /输入控件/显示控件 • 函数接线端右键打开快捷菜单：创建->常量/ 输入控件/显示控件 • 函数右键打开快捷菜单，快速访问同子选板 函数……
强类型的 编程语言
扩展精度浮点复数 带符号字节（Byte）整数 带符号字（Word）整数 带符号长整数
无符号字节整数
无符号字整数 无符号长整数
8
16 32
数值数据类型
LabVIEW中的数据类型
控件接线端 （显示为图标） 数据类型名 称 数值类型 布尔类型 字符串类型 连线外形和特征颜色
（浮点类型橙色，整型蓝色） （绿色）
虚拟仪器与传统仪器比较 • 传统仪器功能固定且由厂商定义；虚拟仪 器由用户定义。传统仪器把所有软件和测 量电路封装在一起，利用仪器前面板为用 户提供一组有限的功能。而虚拟仪器系统 提供的则是完成测量或控制任务所需的所 有软件开发环境和硬件设备，功能完全由 用户自定义 • 虚拟仪器系统的价格通常比传统仪器低很 多。虚拟仪器在测量任务需要改变时具有 更大的灵活性，节省成本
虚拟仪器系统示例 – 机器人系统通用构架（视频）
第一讲_虚拟仪器及LabVIEW基础
Flow STOP
Control Panel
Conditioning A/D
TI/O Timing
ROM
DISPLAY
AND C ONTR OL
礟
PROCESSOR BUS 礟 Math
MEMORY
D/A
488 PORT
DI/O
传统仪器 厂商定义功能
虚拟仪器 用户定义功能
虚拟仪器起源
虚拟仪器是以计算机为核心的，是仪器系统与计算机软件技 术的紧密结合。这种结合有两种方式：将计算机装入仪器的 智能仪器和将仪器装入计算机的嵌入式仪器。虚拟仪器主要 是指后一种方式， 是以通用的计算机硬件及操作系统为依 托，实现各种仪器功能。
参考书《Labview 7.1编程与虚拟仪器设计》 侯国屏编著，清华大学出版社
目录
1.1 虚拟仪器的基本概念 1.2 虚拟仪器的特点 1.3 虚拟仪器的组成 1.4 虚拟仪器和LabVIEW的发展 1.5 LabVIEW的特点 1.6 LabVIEW的安装 1.7 LabVIEW的窗口和模板
1.1 虚拟仪器的基本概念
虚拟仪器的应用
航空 航天 教学 核工业 军工 通信测试 铁道 …….
虚拟仪器的实际应用
LabVIEW的基本概念
LabVIEW （Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench, 实验室虚拟仪器工程平台 ) 是美国 NI 公司推出的一种基于 G 语言 (Graphics Language, 图形化编程语言) 的虚拟仪器软件开发工具。
由计算机来处理。 ➢ 仪器由用户自己定义。 ➢ 开放的工业标准。
虚拟仪器硬件和软件都制定了开放的工业标准，使资源的可 重复利用率提高，功能易于扩展，管理规范，生产、维护和开 发费用降低。 ➢ 便于构成复杂的测试系统。
第1章 虚拟仪器与LabVIEW概述
1-1-6应用软件开发环境--LabVIEW
LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是美 国国家仪器公司（National Instruments，NI）开发的一种 图形化的编程语言，又称为“Ｇ”语言。 LabVIEW程序称为VI（Virtual Instrument），即虚拟仪器。 LabVIEW尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟 悉的术语、图标和概念，使编程简单直观。 使用LabVIEW编程，基本上不写程序代码，取而代之的 是流程图。使用者采用图标与连线的方式，像画电路板 一样编写程序，非常直观，便于修改和移植。
串口系统
6
GPIB产品示例
GPIB系统：以GPIB标准 总线仪器与计算机为仪器 硬件平台组成的虚拟仪器 测试系统。典型的GPIB 测试系统由一台计算机、 一块GPIB接口板和几台
GPIB仪器组成。GPIB接
口板插入计算机的插槽中， 建立起计算机与具有
GPIB接口的仪器设备之
间的通信桥梁。
VXI产品示例
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LabVIEW包含了大量的工具与函数用于数据采集、分 析、显示与存储等，大大提高了开发效率。 LabVIEW在测试、测量和自动化等领域具有最大的优 势，因为LabVIEW提供了大量的工具与函数用于数据 采集、分析、显示和存储。 用户可以在数分钟内完成一套完整的从仪器连接、数 据采集到分析、显示和存储的自动化测试测量系统。 它被广泛地应用于汽车、通信、航空、半导体、电子 设计生产、过程控制和生物医学等各个领域。
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2）程序框图
程序框图用图形编 程语言编写，可以把它 理解成传统程序的源代 码。在程序框图中对VI 编程，以控制和操纵定 义在前面板上的输入和 输出功能。程序框图中 包括前面板上的控件的 连线端子，还有一些前 面板上没有，但编程必 须有的东西，例如函数、 结构和连线等。
Labview第1章概述
➢ 虚拟仪器的基本功能
信号调理与采集功能 数据分析和处理功能 参数设置和结果表达
➢ 虚拟仪器的构成
❖ 通用仪器硬件平台(简称硬件平 台)
❖ 应用软件 两大部分构成
虚拟仪器的构成方式
I/O接 口 设 备 PC-DAQ板
GPIB仪 器
测
控 对
串口仪器
计 算
象
机
VXI模 块
PXI模 块
虚拟仪器的软件
▪ 基于图形化编程语言开发工具 : LabVIEW（NI 公司） HP VEE （HP 公司）
➢ 虚拟仪器的发展方向
• 网络技术应用到虚拟仪器领域中是虚拟仪器发 展的大趋势。
• 网络化虚拟仪器特征：是将虚拟仪器、外部设 备、被测试点以及数据库等资源纳入网络, 实 现资源共享, 共同完成测试任务。
• 网络化虚拟仪器适合异地或远程控制、数据采 集、故障监测、报警等。
LabVIEW 工作环境
➢ LabVIEW 6.i启动画面 （演示）
–前面板和框图窗口 –主菜单栏简介 –快捷工具栏简介
➢ LabVIEW的操作模板
–工具模板（Tools Palette） –控制模板( Controls Palette ) –功能模板 ( Functions Palette )
➢ 数字子模板
➢ 什么是虚拟仪器
• 所谓虚拟仪器, 即是以计算机为基础 , 配以相应测试功能的硬件作为信号输入 输出的接口, 完成信号的采集、测量与 调理,从而完成各种测试功能的一种计算 机化仪器系统。
模拟仪器->数字化仪器->智能仪器; 单台仪器->层叠式仪器系统阶段 从80年代进入虚拟仪器系统时代
虚拟仪器与传统仪器的比较
的VI
虚拟仪器-labview-课件PPT
数据存储与回放
LabVIEW可以将采集的数据存储 到文件中，并支持数据的回放和 分析，便于后续的数据处理和挖
掘。
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虚拟仪器与现实世界
虚拟仪器与现实世界的接口
硬件接口
虚拟仪器通过硬件接口与现实世界的 物理设备连接，实现数据采集和控制 。常见的硬件接口包括串口、USB、 GPIB等。
软件接口
虚拟仪器软件提供各种软件接口，如 函数面板、脚本语言等，方便用户进 行数据分析和处理。
集成与调试
对虚拟仪器进行集成和调试，确保其 功能和性能符合设计要求。
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LabVIEW在虚拟仪器中 的应用
LabVIEW在信号处理中的应用
信号生成
LabVIEW提供了多种信号生成函数， 如正弦波、方波、噪声等，可用于模 拟各种实际信号。
信号分析
信号处理算法
LabVIEW支持多种信号处理算法，如 傅里叶变换、小波变换、滤波器设计 等，可用于信号的降噪、特征提取和 模式识别。
可靠性
虚拟仪器应具备高可靠性和稳定性， 能够保证实验结果的准确性和可靠性。
虚拟仪器的硬件选型
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数据采集卡
根据实验需求选择合适的数据 采集卡，确保能够采集到准确
、稳定的数据。
信号调理器
根据测试信号的类型和幅度选 择合适的信号调理器，确保信
号的质量和稳定性。
传感器
根据测试需求选择合适的传感 器，确保能够准确、稳定地测
实时控制系统
LabVIEW可以与硬件设备进行通信， 实现实时控制系统的构建和调试。
LabVIEW在数据采集中的应用
数据采集卡驱动
LabVIEW支持多种数据采集卡， 如示波器、数据采集卡等，可实
虚拟仪器 labview LabVIEW入门PPT课件
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2.2 LabVIEW的操作模板
LabVIEW具有多个图形化的操作模板，用于创建和 运行程序。共分三类：为工具（Tools）模板、控 件（Controls）模板和功能（Functions）模板。
1.工具模板
工具模板为编程者提 供了各种用于创建、 修改和调试VI程序的 工具。
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2.4.2 调试VI 1.单步执行VI (1)单步（入）执行 (2)单步（跳）执行 (3)单步（出）
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2.设置断点 将工具模板总鼠标切换到断点工具状态，
单击框图程序中需设置断点的地方即可。
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3.设置探针 将工具模板总鼠标切换到探针工具状态，
单击框图程序中需查看的数据连线，会弹出一 个对话框，若有数据流过，即显示该数据值。
2.1 基本概念与术语
1. LabVIEW，
Laboratory Virtual instrument Engineering
Workbench的缩写，一种图形化的编程语言，又称 为“Ｇ”语言。使用这种语言编程时，基本上不 写程序代码，取而代之的是流程图或框图程序。
2. VI 使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪
连线：端口、节点间的数据通道，定义了框图内 的数据流动方向。
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采样点数 512 振幅 频率 100000 10
正弦波 100
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下面是一些常用数据类型所对应的线型和颜色：
整形 浮点数 逻辑量 字符串 文件路径
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5. 图标/连接端口
VI具有层次化和结构化的特征。一个VI可以作 为子程序，这里称为子VI（SubVI），被其他VI 调用。 图标：作为子VI的直观标记； 连接端口：表示该子VI被调用时的输入输出接
第1章 LabVIEW概述(正式版)
LabVIEW概述 第1章 LabVIEW概述
1.2.3 LabVIEW软件包内容简介
LabVIEW5.1主对话框中有七个项目,LabVIEW软 件包内容分别包含在这七个项目中。
LabVIEW概述 第1章 LabVIEW概述
1) New VI：创建一个新的VI。
2) Open VI：打开一个已存在的VI。 3) DAQ Solution Wizard：启动一个交互式应用， 在这个应用中，容许用户创建一个客户数据采集 应用方案。 4) Search Examples 5) LabVIEW Tutorial：启动交互式在线指导课程。 6) Next：屏幕包含一个快速提示，选择Next按钮将 看到更多的提示。 7) Exit：退出LabVIEW应用。
LabVIEW概述 第1章 LabVIEW概述
传统仪器面板上的器件都是“实物”，而且 是由“手动”、“触摸”来进行操作的，而虚 拟仪器面板控件是外形与实物相像的“图标”， “通”、“断”、“放大”等，对应着相应的 软件程序。这些软件已经设计好了，用户不必 设计，只需选用代表该种软件程序的图形“控 件”即可，由计算机的鼠标“键击”来对其进 行操作。因此，设计虚拟面板的过程就是在 “前面板”设计窗口中，从控制模板选取、摆 放所需的图形“控件”。
端口是只有一路输入/输出，且方向固定的节点。 LabVIEW 有三类端口：前面板对象端口、全局与局部变 量端口和常量端口。对象端口是数据在框图程序部分和 前面板之间传输的接口。一般来说，一个VI 的前面板 上的对象在框图中有一个对象端口与之一一对应。当在 前面板创建或删除前面板对象时，可自动创建或删除相 应的对象端口。控制对象对应的端口在框图中是用粗框， 如框图程序中的A 和B 端口。它们只能在VI 程序框图 中作为数据流源点。显示对象对应的端口在框图中是用 细框。如例子中的A+B 和A-B 端口。它们只能在VI 程 序框图中作为数据流终点。常量端口永远只能在VI 程 序框图中作为数据流源点。
虚拟仪器labview讲义
第七章 字符串与文件I/O
例7.1.7 Scan String For Token 节点用法。
第七章 字符串与文件I/O
第七章 字符串与文件I/O
② 从字符串数组中提取1行（Index String Array） 把字符串数组string array中指定单元(index) 的字符串提取,并把这行加到字符串string后，组 成一个新的字符串输出。 节点图标及接口：
第七章 字符串与文件I/O
第七章 字符串与文件I/O
第七章 字符串与文件I/O
2. 指令、参数整合节点
① 从多行字符串中提取1行（Pick Line） 在输入的多行字符串中multi-line string中， 提取一个指定行（line index）,并把这行加到字 符串string后，组成一个新的字符串输出。 节点图标及接口：
第七章 字符串与文件I/O
为在VI通信时，回车符意味着通信结束。注意 在控制码模式下，\r仍然有效。
（3）Update Value While Typing 该选项有效后，输入或更改每一个字符的结
果都会同步地传递到端口上，即此时是逐个字符 更新到程序端口上的。缺省情况下（此项未选 中），控件只在字符串输入结束后（回车），才 会把结果传递给其它端口。
符串。 delimiters:字符串数组输入，用来列举分隔符，
在两个分隔符之间的子字符串就是一个特征
labview入门教程
第一章虚拟仪器及LabVIEW入门１．1虚拟仪器概述虚拟仪器（virtual instrumention）是基于计算机的仪器。
计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。
粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。
随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。
另一种方式是将仪器装入计算机。
以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。
虚拟仪器主要是指这种方式。
下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。
虚拟仪器的主要特点有：�尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。
�可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。
�用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。
虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。
虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。
目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。
虚拟仪器的起源可以追朔到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。
PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。
对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。
普通的PC有一些不可避免的弱点。
用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不可能太高。
目前作为计算机化仪器的一个重要发展方向是制定了VXI标准，这是一种插卡式的仪器。
每一种仪器是一个插卡，为了保证仪器的性能，又采用了较多的硬件，但这些卡式仪器本身都没有面板，其面板仍然用虚拟的方式在计算机屏幕上出现。
这些卡插入标准的VXI 机箱，再与计算机相连，就组成了一个测试系统。
VXI仪器价格昂贵，目前又推出了一种较为便宜的PXI标准仪器。