虛擬儀器軟件LabVIEW

1、虛擬儀器軟件虛擬儀器軟件LabVIEW王俊秋王俊秋20062006年年3 3月月 LabVIEW概念概念 LabVIEW環(huán)境環(huán)境 循環(huán)（循環(huán)（Loop）和示波器（和示波器（Chart） 條件結(jié)構(gòu)和順序結(jié)構(gòu)條件結(jié)構(gòu)和順序結(jié)構(gòu) LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，類似于是一種程序開發(fā)環(huán)境，類似于C和和BASIC開發(fā)環(huán)境，但開發(fā)環(huán)境，但LabVIEW與其它與其它計(jì)算機(jī)語言的顯著區(qū)別是：其它計(jì)算機(jī)語計(jì)算機(jī)語言的顯著區(qū)別是：其它計(jì)算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼行，言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼行，而而LabVIEW使用圖形化編程語言使用圖形化編程語言G語言語言編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。編

2、寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。 像像C或或BASIC一樣，一樣， LabVIEW也是通用也是通用的編程系統(tǒng)，有一個(gè)可完成任何編程任務(wù)的的編程系統(tǒng)，有一個(gè)可完成任何編程任務(wù)的龐大的函數(shù)庫。龐大的函數(shù)庫。 LabVIEW的函數(shù)庫包括的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等等。數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等等。 LabVIEW也也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、以動(dòng)有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、以動(dòng)畫形式顯示數(shù)據(jù)及其通過程序（子畫形式顯示數(shù)據(jù)及其通過程序（子VI）的的結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試。結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試。

3、LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench） 虛擬儀器（虛擬儀器（ Virtual Instrument ）簡）簡稱稱VI，包括三部分：前面板、框圖程序和包括三部分：前面板、框圖程序和圖標(biāo)圖標(biāo)/連接器。連接器。 程序前面板用于設(shè)置輸入量和觀察輸出量。程序前面板用于設(shè)置輸入量和觀察輸出量。它模擬真實(shí)儀器的前面板。其中，輸入量它模擬真實(shí)儀器的前面板。其中，輸入量被稱為被稱為ControlsControls（控件），用戶可以通過控件），用戶可以通過控件向控件向VIVI中設(shè)置輸入?yún)?shù)等；輸出量被稱中設(shè)置輸入?yún)?shù)等；輸出量被稱為

4、為IndicatorsIndicators（指示器），指示器），VIVI通過指示器通過指示器向用戶提示狀態(tài)或輸出數(shù)據(jù)等。用戶還可向用戶提示狀態(tài)或輸出數(shù)據(jù)等。用戶還可以使用各種圖標(biāo)，如旋鈕、開關(guān)、按鈕、以使用各種圖標(biāo)，如旋鈕、開關(guān)、按鈕、圖表及圖形等，使前面板易看易懂。圖表及圖形等，使前面板易看易懂。 每一個(gè)程序前面板都有相應(yīng)的框圖程序與每一個(gè)程序前面板都有相應(yīng)的框圖程序與之對(duì)應(yīng)?？驁D程序用圖形編程語言編寫，之對(duì)應(yīng)?？驁D程序用圖形編程語言編寫，可以把它理解成傳統(tǒng)程序的源代碼?？驁D可以把它理解成傳統(tǒng)程序的源代碼。框圖中的部件可以看成程序節(jié)點(diǎn)，如循環(huán)控制、中的部件可以看成程序節(jié)點(diǎn)，如循環(huán)控制、事件控

5、制和算術(shù)功能等。這些部件都用連事件控制和算術(shù)功能等。這些部件都用連線連接，以定義框圖內(nèi)的數(shù)據(jù)流動(dòng)方向。線連接，以定義框圖內(nèi)的數(shù)據(jù)流動(dòng)方向。 圖標(biāo)圖標(biāo)/ /接口器件可以讓用戶把接口器件可以讓用戶把VIVI程序變成一程序變成一個(gè)對(duì)象（個(gè)對(duì)象（VIVI子程序），然后在其他程序中子程序），然后在其他程序中像子程序一樣地調(diào)用它。圖標(biāo)表示在其他像子程序一樣地調(diào)用它。圖標(biāo)表示在其他程序中被調(diào)用的子程序，而接線端口則表程序中被調(diào)用的子程序，而接線端口則表示圖標(biāo)的輸入示圖標(biāo)的輸入/ /輸出口，就像子程序的參數(shù)輸出口，就像子程序的參數(shù)端口對(duì)應(yīng)著端口對(duì)應(yīng)著VIVI程序前面板控件和指示器的程序前面板控件和指示器的數(shù)值

6、。數(shù)值。 強(qiáng)大功能歸因于它的層次化結(jié)構(gòu)，用戶可強(qiáng)大功能歸因于它的層次化結(jié)構(gòu)，用戶可以把創(chuàng)建的以把創(chuàng)建的VIVI程序當(dāng)作子程序調(diào)用，然后程序當(dāng)作子程序調(diào)用，然后再把這個(gè)程序作為另一個(gè)程序的子程序來再把這個(gè)程序作為另一個(gè)程序的子程序來調(diào)用，以創(chuàng)建更為復(fù)雜的調(diào)用，以創(chuàng)建更為復(fù)雜的LabVIEWLabVIEW程序，而程序，而這種調(diào)用的層次是沒有限制的，因此可以這種調(diào)用的層次是沒有限制的，因此可以充分發(fā)揮個(gè)人的開發(fā)潛能。充分發(fā)揮個(gè)人的開發(fā)潛能。 LabVIEWLabVIEW這種創(chuàng)建和調(diào)用子程序的方法，使這種創(chuàng)建和調(diào)用子程序的方法，使創(chuàng)建的程序結(jié)構(gòu)模塊化，更易于調(diào)試、理創(chuàng)建的程序結(jié)構(gòu)模塊化，更易于調(diào)試、理

7、解和維護(hù)。解和維護(hù)。 操作工具：使用該工具來操作前面板的控制和顯示。操作工具：使用該工具來操作前面板的控制和顯示。 選擇工具：用于選擇、移動(dòng)或改變對(duì)象的大小。選擇工具：用于選擇、移動(dòng)或改變對(duì)象的大小。標(biāo)簽工具：用于輸入標(biāo)簽文本或者創(chuàng)建自由標(biāo)簽。標(biāo)簽工具：用于輸入標(biāo)簽文本或者創(chuàng)建自由標(biāo)簽。連線工具：用于在框圖程序上連接對(duì)象。連線工具：用于在框圖程序上連接對(duì)象。 對(duì)象彈出菜單工具：用鼠標(biāo)左鍵可以彈出對(duì)象的彈對(duì)象彈出菜單工具：用鼠標(biāo)左鍵可以彈出對(duì)象的彈 出式菜單。出式菜單。 漫游工具：使用該工具就可以不需要使用滾動(dòng)條而漫游工具：使用該工具就可以不需要使用滾動(dòng)條而 在窗口中漫游。在窗口中漫游。 斷點(diǎn)工

8、具：使用該工具在斷點(diǎn)工具：使用該工具在VIVI的框圖對(duì)象上設(shè)置斷點(diǎn)。的框圖對(duì)象上設(shè)置斷點(diǎn)。 探針工具：可以在框圖程序內(nèi)的數(shù)據(jù)流線上設(shè)置探探針工具：可以在框圖程序內(nèi)的數(shù)據(jù)流線上設(shè)置探針。針。 顏色提取工具：使用該工具來提取顏色用于編輯其顏色提取工具：使用該工具來提取顏色用于編輯其他的對(duì)象。他的對(duì)象。 顏色工具：用來給對(duì)象定義顏色。顏色工具：用來給對(duì)象定義顏色。 數(shù)值子模板：包含數(shù)值的控制和顯示。數(shù)值子模板：包含數(shù)值的控制和顯示。 布爾值子模塊：邏輯數(shù)值的控制和顯示。布爾值子模塊：邏輯數(shù)值的控制和顯示。 字符串和路徑子模板：字符串和文件路徑的控制和顯示。字符串和路徑子模板：字符串和文件路徑的控制和

9、顯示。 數(shù)組和群子模板：復(fù)合型數(shù)據(jù)類型的控制和顯示。數(shù)組和群子模板：復(fù)合型數(shù)據(jù)類型的控制和顯示。列表子模板：菜單環(huán)和列表欄的控制和顯示。列表子模板：菜單環(huán)和列表欄的控制和顯示。 圖形子模板：顯示數(shù)據(jù)結(jié)果的趨勢(shì)圖和曲線圖。圖形子模板：顯示數(shù)據(jù)結(jié)果的趨勢(shì)圖和曲線圖。 環(huán)和枚舉子模板：菜單環(huán)和枚舉的控制和顯示。環(huán)和枚舉子模板：菜單環(huán)和枚舉的控制和顯示。 控件容器庫子模板：操作控件容器庫子模板：操作Tab ControlTab Control、SubPanelSubPanel、ActiveXActiveX等功能。等功能。I/O I/O 子模板子模板 ：對(duì)輸入、輸出的控制和操作。：對(duì)輸入、輸出的控制和操

10、作。 對(duì)話控制子模板：用于輸入對(duì)話框的顯示控制。對(duì)話控制子模板：用于輸入對(duì)話框的顯示控制。 版本控制子模板：實(shí)現(xiàn)對(duì)以往版本的兼容和繼承。版本控制子模板：實(shí)現(xiàn)對(duì)以往版本的兼容和繼承。Refnum Refnum 子模板子模板 ：包含一些：包含一些RefnumRefnum控件。控件。 裝飾子模板：用于給前面板進(jìn)行裝飾的各種圖形對(duì)象。裝飾子模板：用于給前面板進(jìn)行裝飾的各種圖形對(duì)象。調(diào)用控制子模板：調(diào)用存儲(chǔ)在文件中的控制和顯示的接口。調(diào)用控制子模板：調(diào)用存儲(chǔ)在文件中的控制和顯示的接口。 用戶控制子模板：用戶自定義的控制和顯示。用戶控制子模板：用戶自定義的控制和顯示。 結(jié)構(gòu)子模板：包括程序控制結(jié)構(gòu)命令，例

11、如循環(huán)控制等，結(jié)構(gòu)子模板：包括程序控制結(jié)構(gòu)命令，例如循環(huán)控制等，以及全局變量和局部變量。以及全局變量和局部變量。數(shù)值運(yùn)算子模板：包括各種常用的數(shù)值運(yùn)算符，如數(shù)值運(yùn)算子模板：包括各種常用的數(shù)值運(yùn)算符，如+ +、- -等；等；以及各種常見的數(shù)值運(yùn)算式，如以及各種常見的數(shù)值運(yùn)算式，如+1+1運(yùn)算；還包括數(shù)制轉(zhuǎn)運(yùn)算；還包括數(shù)制轉(zhuǎn)換、三角函數(shù)、對(duì)數(shù)、復(fù)數(shù)等運(yùn)算，以及各種數(shù)值常數(shù)。換、三角函數(shù)、對(duì)數(shù)、復(fù)數(shù)等運(yùn)算，以及各種數(shù)值常數(shù)。 布爾邏輯子模板：包括各種邏輯運(yùn)算符以及布爾常數(shù)。布爾邏輯子模板：包括各種邏輯運(yùn)算符以及布爾常數(shù)。 字符串運(yùn)算子模板：包含各種字符串操作函數(shù)、數(shù)值與字字符串運(yùn)算子模板：包含各種字

12、符串操作函數(shù)、數(shù)值與字符串之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)，以及字符符串之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)，以及字符( (串串) )常數(shù)等。常數(shù)等。 數(shù)組子模板：包括數(shù)組運(yùn)算函數(shù)、數(shù)組轉(zhuǎn)換函數(shù)，以及常數(shù)組子模板：包括數(shù)組運(yùn)算函數(shù)、數(shù)組轉(zhuǎn)換函數(shù)，以及常數(shù)數(shù)組等。數(shù)數(shù)組等。 群子模板。包括群的處理函數(shù)，以及群常數(shù)等。這里的群群子模板。包括群的處理函數(shù)，以及群常數(shù)等。這里的群相當(dāng)于相當(dāng)于C C語言中的結(jié)構(gòu)。語言中的結(jié)構(gòu)。 比較子模板：包括各種比較運(yùn)算函數(shù)，如大于、小于、等比較子模板：包括各種比較運(yùn)算函數(shù)，如大于、小于、等于。于。時(shí)間和對(duì)話框子模板：包括對(duì)話框窗口、時(shí)間和出錯(cuò)處理時(shí)間和對(duì)話框子模板：包括對(duì)話框窗口、時(shí)間和出錯(cuò)處理函數(shù)等。函

13、數(shù)等。文件輸入文件輸入/ /輸出子模板：包括處理文件輸入輸出子模板：包括處理文件輸入/ /輸出的程序和輸出的程序和函數(shù)。函數(shù)。 NI NI 測(cè)量子模板測(cè)量子模板: :包括數(shù)據(jù)采集硬件的驅(qū)動(dòng)程序，以及信包括數(shù)據(jù)采集硬件的驅(qū)動(dòng)程序，以及信號(hào)調(diào)理所需的各種功能模塊。號(hào)調(diào)理所需的各種功能模塊。波形子模板：包含了對(duì)各種波形的控制。波形子模板：包含了對(duì)各種波形的控制。 分析子模板：包括信號(hào)發(fā)生、時(shí)域及頻域分析功能模塊。分析子模板：包括信號(hào)發(fā)生、時(shí)域及頻域分析功能模塊。 儀器控制子模板：包括儀器控制子模板：包括GPIB(488GPIB(488、488.2)488.2)、串行、串行、VXIVXI儀儀器控制的程

14、序和函數(shù)，以及器控制的程序和函數(shù)，以及VISAVISA的操作功能函數(shù)。的操作功能函數(shù)。 應(yīng)用程序控制子模塊應(yīng)用程序控制子模塊: :包括動(dòng)態(tài)調(diào)用包括動(dòng)態(tài)調(diào)用VIVI、標(biāo)準(zhǔn)可執(zhí)行程序標(biāo)準(zhǔn)可執(zhí)行程序的功能函數(shù)。的功能函數(shù)。 圖形與聲音子模塊：包括圖形與聲音子模塊：包括3 3D D、OpenGLOpenGL、聲音播放等功能聲音播放等功能模塊。模塊。 通訊子模板通訊子模板: :包括包括TCPTCP、DDEDDE、ActiveXActiveX和和OLEOLE等功能的處理等功能的處理模塊。模塊。 文檔生成子模板文檔生成子模板: :生成文檔。生成文檔。 底層接口子模塊：包括調(diào)用動(dòng)態(tài)連接庫和底層接口子模塊：包括

15、調(diào)用動(dòng)態(tài)連接庫和CINCIN節(jié)點(diǎn)等功能節(jié)點(diǎn)等功能的處理模塊。的處理模塊。 “選擇選擇VIVI子程序子程序”子模板：包括一個(gè)對(duì)話框，可以選子模板：包括一個(gè)對(duì)話框，可以選擇一個(gè)擇一個(gè)VIVI程序作為子程序（程序作為子程序（SUB VISUB VI）插入當(dāng)前程序中。插入當(dāng)前程序中。裝飾子模板：用于給前面板進(jìn)行裝飾的各種圖形對(duì)象。裝飾子模板：用于給前面板進(jìn)行裝飾的各種圖形對(duì)象。用戶自定義的子用戶自定義的子VIVI模板模板: :用戶自定義的控制和顯示。用戶自定義的控制和顯示。 G G語言有兩種子方框圖重復(fù)執(zhí)行的結(jié)構(gòu)，語言有兩種子方框圖重復(fù)執(zhí)行的結(jié)構(gòu)，WhileWhile循環(huán)和循環(huán)和ForFor循環(huán)。這兩種結(jié)構(gòu)都是大循環(huán)。這兩種結(jié)構(gòu)都是大小可變的盒子。把子方框圖放入循環(huán)結(jié)構(gòu)小可變的盒子。把子方框圖放入循環(huán)結(jié)構(gòu)的邊界內(nèi)。的邊界內(nèi)。 只要條件終端的值為真，只要條件終端的值為真，WhileWhile循環(huán)中的程循環(huán)中的程序就一直執(zhí)行，直到條件終端的值為假才序就一直執(zhí)行，直到條件終端的值為假才