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LabView备课教案1015.doc
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LabView备课教案1015.doc
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目录
1 基础知识........................................................................................................................................4
1.1 虚拟仪器构成 ....................................................................................................................4
1.2 虚拟仪器按总线分类.........................................................................................................4
1.3 实例 1-虚拟乘法器 .............................................................................................................5
1.4 虚拟仪器程序(VI)组成 ................................................................................................6
2 LabVIEW 入门知识.......................................................................................................................6
2.1 数据类型及操作.................................................................................................................6
2.2 程序结构.............................................................................................................................7
(1) 顺序结构.....................................................................................................................7
(2) FOR 循环 .....................................................................................................................7
(3) While 循环...................................................................................................................7
(3) 实例 A1-基于 Express“已用时间”vi 的交通灯.......................................................8
(4) Case 结构.....................................................................................................................8
(5) 事件结构.....................................................................................................................8
(6) 使能结构请注意使用方法.........................................................................................9
(7) 公式节点.....................................................................................................................9
实例 2-温度测控系统程序结构部分 ...............................................................................................9
2.3 字符串、数组、簇和矩阵...............................................................................................10
(1) 实例 3-虚拟计算器—字符串应用 ..........................................................................10
(2) 数组...........................................................................................................................15
(3) 簇...............................................................................................................................15
(4) 矩阵...........................................................................................................................15
2.4 图形化显示数据...............................................................................................................15
(1) 波形数据控件(Waveform).................................................................................15
(2) 实例 4-波形图表 ......................................................................................................15
(3) 波形图.......................................................................................................................16
(4) XY 曲线图 .................................................................................................................17
(5) 亮度图.......................................................................................................................17
(6) 数字波形图...............................................................................................................17
(7) 实例 5--三维图形 .....................................................................................................18
2.5 Express VIs ........................................................................................................................18
(1) 实例 6 声音信号的采集与播放..............................................................................19
2.6 文件 I/O ............................................................................................................................19
(1) 文本文件...................................................................................................................19
(2) 表单文件(电子表格文件)...................................................................................19
(3) 二进制文件...............................................................................................................20
(4) 数据记录文件...........................................................................................................21
(5) XML 文件 .................................................................................................................21
(6) 配置文件...................................................................................................................21
(7) 波形文件...................................................................................................................21
(8) 基于文本的测量文件(LVM 文件) ....................................................................21
(9) 数据存储文件(TDMS 文件) ..............................................................................21
2.7 子 VI .................................................................................................................................22
2.8 属性节点与方法节点.......................................................................................................22
(1) 属性节点...................................................................................................................22
(2) 方法节点(调用节点)...........................................................................................22
(3) 通过子 VI 调用控件属性和方法-引用控件 RefNum ............................................22
(4) Ring、Enum、ComBox、ListBox 和 Tree 控件..................................................22
(5) 实例 7 趋势图自动图例..........................................................................................24
2.9 人机界面交互...................................................................................................................25
(1) VI 属性设置 ..............................................................................................................25
(2) 运行主菜单...............................................................................................................25
(3) 右键快捷菜单...........................................................................................................26
3. 数据采集与仪器控制.................................................................................................................26
3.1 数据采集 DAQ.................................................................................................................26
(1) 总线的分类...............................................................................................................27
(2) 实例 8- VISA 串口读写...........................................................................................28
(3) 仪器驱动程序...........................................................................................................29
(4) MAX ..........................................................................................................................30
(5) DAQ 助手..................................................................................................................30
3.2 研华 PCI-1711 数据采集卡简介 .....................................................................................31
(1) 数据采集卡...............................................................................................................31
3.2 PCI-1711U 管脚分布图 ...................................................................................................32
3.3 研华 PCI-1711 数据采集卡 LabVIEW 使用 ..................................................................33
3.3.1 软件的安装 ...........................................................................................................33
3.3.2 硬件的安装 ...........................................................................................................34
3.4 例程 1-Labview 模拟信号采集与处理 ............................................................................35
3.4.1 PCI1711 子 VI 介绍 ..............................................................................................35
3.4.1 信号采集与处理系统设计 ...................................................................................37
4. LabVIEW 与软件工程................................................................................................................38
4.1 软件设计六个步骤...........................................................................................................38
4.2 LabVIEW 项目管理器-Project Explorer ..........................................................................39
(1) 项目库(Project Library)....................................................................................39
(2) 源代码管理工具-SCC(Source Code Control).......................................................40
5 LabVIEW 高级编程要点.............................................................................................................40
5.1 面向对象程序设计............................................................................................................40
(1) LabVIEW 中的类和对象.........................................................................................40
(2) LabVIEW 面向对象编程的特点.............................................................................40
(3) 面向对象和面向任务设计比较-电路板检测 .........................................................41
5.2 动态程序控制技术...........................................................................................................41
(1) VI 服务器 ..................................................................................................................41
(2) 动态 VI 控制 ............................................................................................................42
(3) 实例 8-多面板程序设计 ..........................................................................................43
5.3 LabVIEW 外部程序接口..................................................................................................43
(1) DLL 与 API 的调用..................................................................................................43
(2)CIN 节点 ...................................................................................................................45
(3) ActiveX ......................................................................................................................45
(4) LabVIEW 与 Matlab 混合编程 ..............................................................................47
5.4 访问数据库.......................................................................................................................47
(1) ODBC ........................................................................................................................47
(2) ADO ...........................................................................................................................48
(3) LabSQL .....................................................................................................................49
(4) LabVIE Data Connectivity 工具包........................................................................50
(5) Database Connectivity 应用典型实例 ....................................................................51
5.5 LabVIEW 网络编程..........................................................................................................59
(1) 共享变量...................................................................................................................60
(2) DataSocket ................................................................................................................60
(3) TCP 与 UDP 通信.....................................................................................................61
(4) 远程 VI 面板连接 ....................................................................................................62
5.6 定时结构与同步技术.......................................................................................................62
(1) 定时结构...................................................................................................................62
(2) 同步技术...................................................................................................................63
(3) 用户事件...................................................................................................................65
5.7 LabVIEW 程序优化设计..................................................................................................65
(1) LabVIEW 的程序设计模式-交通灯状态机实例 ...................................................65
(2) LabVIEW 与多线程.................................................................................................67
6 数据采集系统设计.......................................................................................................................68
6.1 总体要求...........................................................................................................................68
目标:虚拟仪器个人实验室
1 基础知识
1.1 虚拟仪器构成
① 虚拟仪器的硬件结构
通常,仪器由三大功能构成,即信号的采集、数据的处理、结果的显示,虚拟仪器也是
按照“信号的调理和采集-数据的分析与处理-结果的输出和显示”的结构模式。虚拟仪器通
常有硬件设备与接口、设备驱动程序(或仪器驱动器)和虚拟器面板构成。
硬件设备与接口:PC 为基础的各种内置功能插卡、通用接口总线(GPIB)卡、串口、
VXI 总线接口及其他可编程的外置测试设备。如 USB/PCI 接口的数据采集卡、带有 HP-IB
和 RS232 接口的 HP34401A 数字万用表、带有 GPIB 接口的 Pragmatic2205A 任意波形发生
器等。
设备驱动程序:是控制硬件接口的驱动程序,虚拟仪器通过底层设备驱动软件与真实的
仪器系统进行通讯;
虚拟仪器面板:计算机的屏幕显示,利用软件,典型的如 Labview,组态,VC 仪表等,
其显示的控件与真实的仪器面板操作元素对应,可以利用鼠标和键盘操作,如同操作真实仪
表一样。
② 虚拟仪器的软件结构
对 VXI 总线虚拟仪器而言,软件结构包括三部分,如图所示。
应用程序开发环境
(VC,VB,Labview,LabWindows)
仪器驱动器
VISA API
交互式控制工具 资源编辑器 交互式控制工具 VXI功能库
图 1.1 虚拟仪器软件框架
仪器驱动器完成对某一特定仪器控制与通信的软件程序,是完成对仪器硬件控制的纽带,
它作为应用程序程序的一部分在计算机上运行。
VISA(Virtual Instrument Software Architecture)是 VXI plug&play 规范规定的生成虚拟仪
器的软件结构和模式,它包括统一的仪器控制结构(可理解为标准协议模块),与操作系统、
编程语言、硬件接口无关的应用程序编程接口,如 Labview 中的通讯模块 vi。
所有自动测试系统的控制器(包括 VXI 和 GPIB 控制器)只有具备了相应的 VISA API
后,才能满足 VXI plug&play 的要求,也才能在其上开发开放的,具有较强兼容性的自动测
试软件。
1.2 虚拟仪器按总线分类
① PC 总线插卡型虚拟仪器:PC-DAQ/PCI 插卡;
② GPIB(通用接口总线)方式的虚拟仪器:IEEE 488,在 PC 机上,一块 GPIB 接口卡和
若干台 GPIB 接口的仪器通过 GPIB 电缆连接。
③ VXI 总线方式虚拟仪器:VXI 总线是一种高速计算机总线 VME 在 VI 领域的扩展,优点:
稳定电源、强力的冷却和严格的 RFI/EMI 屏蔽。需要机箱、零槽管理器、嵌入式控制器,
造价比较高。
④ PXI 总线方式虚拟仪器:PCI 总线增强版,增加了多板同步触发,普通台式 PCI 只有 3-4
个扩展槽,PXI 总线方式,有 8 个,通过 PCI-PCI 桥接器,可形成 256 个,性价比高。
⑤ 并行总线方式的虚拟仪器;
⑥ 串行总线方式的虚拟仪器:USB 的级联星型拓扑大大扩充其外设数量,便捷、快速。
我们主讲 PC 插卡-并口式-串口 USB 方式。
1.3 实例 1-虚拟乘法器
虚拟仪器设计一般方法:
(1) 安装完毕 LabVIEW 程序后(过程略),打开 LabVIEW 应用程序,进入启动界面;将会
看到 VI 程序和工程创建栏、新近打开的工程和 VI 程序列表栏帮助资源列表栏;
(2) 新建(N)中,可选择创建新的工程,用来管理 LabVIEW 文件和非 LabVIEW 文件、创
建可执行文件、下载文件到目标等,默认后缀名为.lvproj。
(3) 前面板和程序框图代码;
(4) 菜单栏:主菜单(文件、编辑、试图、项目、操作、工具、窗口、帮助)和快捷菜单
(对象上右键产生);
(5) 工具条;
(6) 控件选板(输入和显示)和工具选板(着色);
(7) 导航窗口和即时帮助,范例查找器;
(8) Tools-Advanced-Edit Palette set 定制控件和函数选板;
(9) 程序框图中的连线,通过单击、双击和三次来选中所有连线;
图 1.2 虚拟乘法器
虚拟乘法器,步骤如下:
前面板中-控件(Controls)模板中添加 2 个数值输入控件,1 个数值输出控件,1 个按
钮控件。(控件选板可从“查看”菜单下激活,也可右键鼠标单击弹出);
前面板中-使用(Tools)模板中的编辑文字工具,修改标题分别为“乘数 x、乘数 y、
乘积及检验”,并添加“虚拟乘法器”标题。
程序面板中-在函数模板(Functions)中选择“编程-结构-while 循环”图框,框住四个
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omyligaga
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