虚拟仪器讲义

LabVIEW入门 培训手册

天津电子信息职业技术学院 二零一零年五月十日 La bVl EW虚拟仪器入门 LabVIEW程序又称虚拟仪器，即VI，其外观和操作类似于典实的物理仪器(如示波器和万用表)。LabVIEW拥有整套工具用于数据采集、分析、显示和存储，以及解决用户编写代码中可能出现的问题。 在LabVIEW中，提供众多输入控件(Control)和显示控件(Indicator)用于创建用户界面，即前而板(Front Panel)。输入控件是指旋钮、按钮、转盘等输入装置。显示控件是指图表、指示灯等显示装置。创建好用户界而之后，您可以用VI和结构添加源代码，控制前而板对象。源代码都包括在程序框图 (Block Diagram)中。 LabVIEW 可与一此硬件(如数据采集、视觉、运动控制设备以及GPIB,PXI, VXI, RS232和RS485等仪器设备)进行通讯。 一、前面板设计窗口 前面板是图形用户界面，如图1所示。

图1随机数显示前面板 图2随机数显示流程图 二、流程图编辑窗口 流程图由端口、节点、图框和连线组成。 端口：程序框图传递数据的起点和终点。 节点：实现程序功能的基本单元。 图框：被用来实现结构化控制命令。 连线：是程序框图中各个对象之间传递数据的通道。 如图2所示是图1前面板对应的流程图。 三、操作面板 LabVIEW有工具模板Tools Palette、控制模板 Controls Palette和功能模板Functions Palette。这些模板反应了LabVIEW软件的功能与特征。 1.工具模板 工具模板为用户提供创建、修改和调试程序的各种工具，当从工具模板中选择一种工具后，鼠标箭头变成该工具特有形状。弹出工具模板可以在Windows菜单中选择Show Tools Palette命令或按住【Shift】键的同时单击鼠标右键，如图3所示。

图3工具模板 图4控制模板 图5功能模板 2.控制模板 在进行前面板设计时，使用控制模板。在前面板任意空白处单击鼠标右键将弹出控制模板，如图4所示。 3.功能模板 功能模板用于流程图设计，每一个顶层图标都表示一个子模板，它们包含了程序设计所需的函数节点和子VI。在流程图编辑窗口空白处单击鼠标右键，可以弹出功能模板，如图5所示。功能模板上每个图标的功能如表1-4所示。 四、创建虚拟仪器

图6 Acquiring a Signal VI的前而板 1.创建前面板 在前面板放置从Create New列表中选择VI;From Template;Tutorial (Getting Started);Generate and Display。 在前面板中添加输入控件 前而板上的输入控件类似于物理仪器的输入装置，为VI的程序框图提供数据。许多仪器都带有旋钮，转动旋钮即叫改变输入值。如图1-4所示，当控件(Controls) 2.放置旋钮 在接下来的练习中您将会用到旋钮来控制信号的振幅。在接下来的练习中您将会用到旋钮来控制信号的振幅。 选择File;Save As将VI命名并存盘。 3.更改信号类型 程序框图上将出现个蓝色图标，双击图标打开对话框进行设置。 4.连接程序框图对象 要通过旋扭改变信号振幅，必须将程序框图上的两个对象连接起来。 5.运行VI 按键或单击前面板来显示前面板。 2.单击Run按扭或按键运行VI。 五、虚拟信号发生器的设计 1.仪器功能 虚拟信号发生器可产生正弦波，指标如下： 频率范围：1Hz~10KHz 幅度值：0.1~5V 初始相位：0°~180° 采样点数：N=100~1024 2.设计步骤 （1）新建一个VI，在前面板上放置一个Waveform Graph波形显示器，将纵轴标签设置为“幅度V”，横轴标签设置为“时间s”。 （2）在前面板放置5个数字输入控件，标签设置为：信号频率(Hz)、采样频率(Hz)、采样点数(N)、幅度(V)和相位(度) 。 （3）在前面板放置一个布尔开关，标签设置为“复位”，放置一个停止按钮用来结束程序运行。 放置文本标签“虚拟信号发生器”，注意字体和字体的大小。 （4）在流程图编辑窗口中，放置一个While循环，将条件端口设置为Stop If True，与停止按钮相连。 （5）按照路径Analyze/Signal Processing/Signal Generation/Sine Wave.vi函数置于While循环框中，函数的输入端口分别与控件相连。 注意：频率端口连接的是数字频率，数字频率=信号频率\采样频率。 （6）采用打包函数Bundle来显示波形，可以将横轴起始点0t、步长dt及输出信号组成一个簇。 （7）在Time & Dialog子模板中选择Wait Until Next ms Multiple函数，用来控制程序每次循环执行的时间。 3.程序运行 产生正弦信号xf=10Hz ,初始相位=90°，幅度=2V，观察显示2个波形。 设置采样点数N=500，则显示一个波形n=250点，采样频率sf=nfx=10250。 程序流程图和前面板图分别如图7和8所示。

图7虚拟信号发生器流程图 图8虚拟信号发生器前面板 六、采集信号 在以面练习中，您将利用DAQ Assistant Express VI在N I-DAQ mx中创一个任务。NI-DAQmx是与数据采集设备进行通信的编程接口。 采集卡的使用 1.数据采集卡的主要指标 ①采样率 采样率就是进行A/D转换的速率，不同的采集卡具有不同的采样率，采样率的提高会增加测试系统的成本。 ②分辨率 分辨率是数据采集设备的精度指标，用模数转换器的数字位数来表示。数据采集卡模数转换的位数越多，把模拟信号划分的就越细，可以检测到的信号变化量也就越小。

6251的分辨率为14位，也就是数字分段为16384214位。 ③通道数 通道数就是采集卡可同时测量被测信号的数量，6251是16通道。 ④模拟输出 需要产生模拟信号时，数据采集设备应有模拟输出功能，6251有两个模拟输出。 ⑤数字输入输出 需要对被测试系统进行控制或采集数字信号时，要求数据采集设备有数字量输入输出功能。6251具有8路数字量输入和8路数字量输出。 ⑥触发 触发分模拟和数字触发，即在一定条件下采样的功能。 2.实验板与数据采集卡连接部分简介 实验板上的数据采集卡接口如图9所示。

图9实验板上的数据采集卡接口说明 4.实验内容及方法 （一）采集卡的模拟量输入 1.参考单端测试系统 参考单端测试系统用于测试浮动信号，信号参考点与仪器模拟输入地连接。 （1）硬件电路的搭接 这里我们利用ELVIS仪器的可调恒压源来提供一个电压，利用采集卡来测量这个直流电压信号。 用导线将面包板上的SUPPLY+与ACH0+连接，GROUND与AIGND连接，打开面包板上电源。调节ELVIS仪器上的恒压源，使其输出在2.34V左右。 开启计算机，双击打开Measurement & Automation程序，这是硬件测试程序，用来测试硬件连接是否妥当。 单击Devices and Interfaces/NI-DAQmx Devices/NI PCI-6251“Dev1”，选择打开按钮Reset Device，重置设备；然后点击按钮Test Panels（检测），进入检测界面，如图10所示。 通道选择为Dev1/ai0，采集模式选择为On Demand，测试系统选择单端为RSE。开始采集，看采集数据，数据应为2.5V左右，若数据不对，则重新查看硬件电路。

图11-18硬件检测界面图

图10硬件检测界面图 （2）软件程序编写

前面板如图11所示。（文件名.VI Front Panel） 新建文件：点击LabVIEV/New…/OK，出现前面板设计窗口，点击右键出现控制模板。 创建波形显示表头，点击Craph Inds/Chart，修改标签内容为“波形显示”。 图11前面板设计窗口图 12后面板设计窗口 后面板设计窗口如图12所示（文件名.VI Block Diagram）。 选择后面板上的控制模块Input/DAQ Assist，快速子Vi节点，选择Analog Input/Voltage/ai0，然后点击Finish按钮。 在流程图编辑窗口单击右键，打开All Functions/Analyze/Mathematics/ Probability and Statistics/Mean. Vi拖动图标，放到合适位置。 创建循环结构，单击右键，打开Exec Ctrl/While LooP在流程图中拖动鼠标圈中所有对象。右击循环条件端子，选中Stop If True，表示当条件为真时停止循环。 这里测试系统的选择用RSE（单端），采集方式选择用N Samples（多点采集），选择好后点击OK键，调试运行。 2.差分测试系统 在差分测试系统中信号的正负极分别接入两个通道，所有输入信号各自有自己的参考点。 （1）硬件电路的搭接 这里还是利用ELVIS仪器的可调恒压源来提供一个电压，利用采集卡来测量这个直流电压信号。用导线将面包板上的SUPPLY+与ACH0+连接，GROUND与ACH0-连接，打开面包板上电源。其他部分与上面相同。 （2）软件程序编写 软件编写与上面相同，只是测试系统的选择用Differential（差分）。 （二）采集卡的模拟量输出 这里我们利用采集卡的模拟量输出为发光二极管提供电源，使其发亮。 1.硬件电路的搭接 用导线将面包板上的DAC0与LED0连接。