LabVIEW编程及虚拟仪器设计,第一讲 绪论；虚拟仪器、LabVIEW概述,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LabVIEW ?,教材:,参考教材:,黄松岭，吴静 编著； 赵伟，侯国屏 审. 虚拟仪器设计基础教程. 清华大学出版社 (本教材以最新汉化版本LabVIEW 8.5 为基础讲解）,本课程教学计划（课内32学时）,讲授20学时,实验12学时；,教学大纲（一）,一、 虚拟仪器及LabVIEW基础1.1 虚拟仪器概述1.2 何谓LabVIEW？1.3 LabVIEW的运行机制1.4 LabVIEW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,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 VI4.8局部变量、全局变量、属性节点 五、字符串和文件I/O 5.1 字符串 5.2 文件的输入/输出（I/O） 5.3 数据记录文件 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,教学实施方式,选择自己感 兴趣的课题,提出方案并讨论,完成课题设计和 书面报告,尽你所能 获取信息,辅导老师参与,灵活运用LabVIEW编程 语言工具,在学习了LabVIEW语言基本 知识之后：,多门课程知识的综合运用；理论与实际相结合。重点非LabVIEW编程语言掌握水平，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。,本课程特点多学科知识综合,虚拟仪器设计,机械力学车船,物理化学,计算机软硬件,信号处理,电工电子技术,测量技术,传感器技术,网络技术,本课程的特点设计与创新,传统仪器,用户自己可据需求确定功能 有较大设计、优化空间 更灵活，可满足自己需求,功能已由生产厂家完全确定；需要另外仪器功能，就要更新、购置新的仪器,虚拟仪器,本课程知识特点应用广泛（1）,适合几乎所有理工科专业的测量应用，包括：电工电子、机械、力学、物理、化学、生物、化工、水利、汽车、环境、工物等。 在实际应用中，传感器和信号调理器会因应用领域不同而不同，但虚拟仪器所依托的计算机等硬件的差异很小；软件要由用户据自己需求，利用LabVIEW编制。,本课程知识特点应用广泛（2）,应用领域,本课程知识特点应用广泛（3）,运动控制,本课程知识特点应用广泛（4）,无损检测领域,本课程知识特点应用广泛（5）,油气管道外磁场测量系统,虚拟仪器举例虚拟电压表,虚拟仪器举例虚拟谐波分析仪,虚拟仪器举例虚拟示波器,什么是虚拟仪器？,虚拟仪器（Virtual InstrumentVI）计算机化的测量仪器；是计算机与相关面向仪器的软、硬件产品的有机结合。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，就像在操控自己定义、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、更灵活地解决各个领域的测量和自动控制等应用问题。,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，具有强大的数据分析和处理功能，可以创造出功能更多、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，很便利地自主构建新的虚拟仪器。,何谓LabVIEW？,LabVIEW（ Laboratory Virtual Instrument Engineering），1992年由美国国家仪器公司（即National Instrument Cop. NI公司）推出，之后不断翻新，是用于计算机化的仪器设计用的编程工具软件，具有图形化编程语言特征，人机界面友好，功能函数库丰富、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、仪器设计及控制的优秀工具软件。是多种计算机化仪器设计工具软件中最成功的一种。 NI公司的奋斗目标：不断朝着全面图形化方向发展，即希望将设计、制造、测试、质量管理等全部集成在同一个LabVIEW 软件平台上实施、完成，以不断提高各个应用领域的工程（设计、制造、测试）实现全过程的效率。,LabVIEW应用程序 （虚拟仪器VI）的构成： 前面板 框图 图标/连接器,框图：也称“框图面板”或“框图窗口”或“后面板”。,前面板（front panel）：,框图（框图面板；后面板）,图标/连接器(icon/connector),基于LabVIEW编制的虚拟仪器程序即VI，具有层次化、结构化、模块化特征。VI也可作为子程序，被称作子VI，被其他VI调用。每个VI的前面板和框图面板的右上角都显示了一个默认的图标。图标是VI或子VI在程序框图上的图形化表示；而连接器定义了子VI与主程序（VI）之间的参数形式和接口。,启动LabVIEW（1）,在前面板上，只能看到输入控制量和程序运行结果即输出；而虚拟仪器程序即VI的图形化设计则在框图面板上进行。,LabVIEW的编程环境操作选板,工具选板,控件选板,函数选板,A) 工具选板,在LabVIEW的图形化编程环境下，工具选板提供了用于创建、修改和调试程序即VI的多种工具。,用于向前面板添加各种输入控制对象和各种输出显示对象。,B) 控件选板,C) 函数选板,是为VI编程提供图形化的各种功能函数的选择模板。只有打开了框图窗口（即框图面板/后面板），才能显示函数选板。,前面板上的工具条,框图面板（窗口、后面板）上的工具条,编写程序（VI）举例求平均数。,VI的调试技术：,执行加亮单击框图面板上的加亮按钮；节点间的数据流动便以在连线上移动的气泡来表示。 单步执行单击框图面板上的“单步步入”或“单步步过”钮以观察VI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检查VI运行时的即时数据。必须在数据流动之前加设在希望探查的数据连线上弹出快捷菜单、选择“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。 断点用工具模板上的断点工具为程序中的子VI、节点或连线等添加断点。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。,修改图标和建立连接器（用于构建子VI）,修改图标：为构建子程序，可对默认图标进行修改，以获得更能说明子VI功能的图标。具体地，用鼠标右键单击前面板或框图面板右上角的默认图标，在弹出的快捷菜单中选择“编辑图标”，即打开了图标编辑器窗口（其中，左为工具；中是编辑窗；右是黑白、16色、256色；确定/取消键）。建立连接器：用鼠标右键单击前面板的图标窗格，从其快捷菜单中选“显示连接板”即可打开连接器窗格，从而可设置连接器端子的连接模式（36种，默认）；利用鼠标指针在连接器端子与前面板上的控件建立连接，并在连接器左端口弹出快捷菜单，选择“接线端类型”子菜单下的“必需”选项。,数值数据类型,各种类型数据的图标及连线的可视化特征,课堂练习一：,练习题1：打开工具选板的各工具选项，进行结识性操作训练，以了解它们的功能和基本操作方法。 练习题2：打开控件选版，选择各种控制器和各种显示器，了解它们的功能、特点及外观特征等。 练习题3：打开函数选板（只能在框图面板）；打开其中的一些子选板，初步了解LabVIEW提供的功能函数的丰富性，熟悉它们层次化、模块化的结构特点。 练习题4：自己尝试构建一、两个较简单的VI，如求5次测量结果的平均值；生成一 个正弦电压信号并显示出来，等等。 完,