【正文】 ............................100Exercise 4 LOOP AND CHARTS ................................................................................101Exercise 5 ARRAY AND INDICATORS ..........................................................................104Exercise 6 CASE AND SEQUENCE STRUCTURE............................................................1083 / 128單元 1 配置虛擬儀器軟件與硬件 演示虛擬示波器和電壓表虛擬儀器（virtual instrument）是基于計(jì)算機(jī)的儀器?；蛘哒f(shuō)虛擬儀器技術(shù)就是用計(jì)算機(jī)來(lái)做測(cè)量的技術(shù)。那么計(jì)算機(jī)能做測(cè)量嗎？下面先看一個(gè)兩個(gè)演示例子。例 1：虛擬示波器。圖 11 虛擬示波器前面板例 2：虛擬數(shù)字電壓表4 / 128圖 12 虛擬數(shù)字電壓表前面板上述例子說(shuō)明：用計(jì)算機(jī)來(lái)做測(cè)量是可行的。 什么是虛擬儀器虛擬儀器（virtual instrumention）是基于計(jì)算機(jī)的儀器。計(jì)算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向。粗略地說(shuō)這種結(jié)合有兩種方式，一種是將計(jì)算機(jī)裝 入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計(jì)算機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來(lái)越強(qiáng)大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。另一種方式是將儀器裝入計(jì)算機(jī)。以通用的計(jì)算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，實(shí)現(xiàn)各種儀器功能。虛擬儀器主要是指這種方式。下面的框圖反映了常見的虛擬儀器方案。實(shí)際上，所有測(cè)試儀器可概括為三大功能模塊組成：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)測(cè)試和分析、結(jié)果輸出與顯示。其中數(shù)據(jù)分析和結(jié)果輸出完全可由基于計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)來(lái)完成，因此只要另外提供一定的數(shù)據(jù)采集硬件，就可構(gòu)成基于計(jì)算機(jī)組成的測(cè)量測(cè)試儀器。虛擬儀器的主要特點(diǎn)有：1) 盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件。 2) 可充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的能力，有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強(qiáng)的儀器。3) 用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。5 / 128注意：這里所指的虛擬儀器和 EDA 仿真軟件中的虛擬儀器概念完全不同，它可以完全替代傳統(tǒng)臺(tái)式測(cè)量測(cè)試儀器實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)信號(hào)的測(cè)量。而 EDA 仿真軟件中的虛擬儀器是純軟件的、仿真的，不能測(cè)量真實(shí)的信號(hào)。 配置虛擬儀器的硬件平臺(tái)虛擬儀器由通用儀器的硬件平臺(tái)和應(yīng)用軟件兩部分組成。一、硬件平臺(tái)虛擬儀器的硬件平臺(tái)包括計(jì)算機(jī)和 I/O 接口設(shè)備兩部分。計(jì)算機(jī)是硬件平臺(tái)的核心。I/O接口設(shè)備主要完成待測(cè)輸入信號(hào)的采集、放大、和 A/D 轉(zhuǎn)換等。根據(jù) I/O 接口設(shè)備的不同總線形式，虛擬儀器主要分為以下六種類型； 測(cè)控對(duì)象 PCDAQ板GPIB儀 器串 口 儀 器VXI模 塊PXI模 塊I/O接 口 設(shè) 備 計(jì)算機(jī)1. PCDAQ 插卡式虛擬儀器它是以數(shù)據(jù)采集卡、信號(hào)條理電路以及計(jì)算機(jī)為硬件平臺(tái)組成的插卡式虛擬儀器系統(tǒng)。這種系統(tǒng)采用 PCI 計(jì)算機(jī)總線，只要將數(shù)據(jù)采集卡插入計(jì)算機(jī)主板的空槽中即可以使用。插卡式虛擬儀器的組成原理框圖6 / 128NI 公司的 M 系列數(shù)據(jù)采集卡2. GPIB 儀器它是以 GPIB 標(biāo)準(zhǔn)儀器總線與計(jì)算機(jī)為硬件平臺(tái)組成的儀器測(cè)試系統(tǒng)。GPIB 儀器組成3. 串口儀器串口儀器是以 serial 標(biāo)準(zhǔn)總線與計(jì)算機(jī)為平臺(tái)組成的儀器測(cè)試系統(tǒng)。4. VXI 模塊它是以 VXI 標(biāo)準(zhǔn)總線儀器模塊與計(jì)算機(jī)硬件為平臺(tái)組成的儀器測(cè)試系統(tǒng)。VXI 虛擬儀器7 / 1285. PXI 模塊它是以 PXI 標(biāo)準(zhǔn)總線儀器模塊與計(jì)算機(jī)為硬件平臺(tái)組成的儀器測(cè)試系統(tǒng)。PXI 虛擬儀器6. USB 模塊它是以 USB 標(biāo)準(zhǔn)總線儀器模塊與計(jì)算機(jī)為硬件平臺(tái)組成的儀器測(cè)試系統(tǒng)。NIUSB 數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成的虛擬儀器．配置虛擬儀器軟件虛擬儀器可使用相同的硬件系統(tǒng)，通過(guò)不同的軟件就可以實(shí)現(xiàn)功能完全不同的各種測(cè)量測(cè)試儀器，軟件系統(tǒng)是虛擬儀器的核心，軟件可以定義為各種儀器，因此可以說(shuō)“軟件即儀器”。虛擬儀器的應(yīng)用軟件包含應(yīng)用程序和 I/O 接口驅(qū)動(dòng)程序兩部分構(gòu)成。1. I/O 接口設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序完成特定外部硬件設(shè)備的擴(kuò)展，驅(qū)動(dòng)以及計(jì)算機(jī)的通信。一般 I/O 接口驅(qū)動(dòng)程由提供I/O 設(shè)備的廠家提供。在硬件平臺(tái)具備以后，完成測(cè)試功能主要取決于應(yīng)用程序。*.EXE 文件。8 / 128開發(fā)虛擬儀器必須有合適的軟件工具，目前虛擬儀器軟件開發(fā)工具主要有如下幾類：文本式編程語(yǔ)言：如 visual C, visual Basic labview windows /CVI 等。圖形化編輯語(yǔ)言：如 labview （NI 公司） VEE（HP 公司）等。這些軟件開發(fā)工具為用戶設(shè)計(jì)虛擬儀器應(yīng)用軟件提供了良好的開發(fā)環(huán)境。 概述LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW 集成了與滿足 GPIB、VXI、RS232 和 RS485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用 TCP/IP、ActiveX 等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)。這是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過(guò)程都生動(dòng)有趣。圖形化的程序語(yǔ)言，又稱為“Ｇ”語(yǔ)言。使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW 是一個(gè)面向最終用戶的工具。它可以增強(qiáng)你構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。使用它進(jìn)行原理研究、設(shè)計(jì)、測(cè)試并實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)時(shí)，可以大大提高工作效率。利用 LabVIEW，可產(chǎn)生獨(dú)立運(yùn)行的可執(zhí)行文件。它是一個(gè)真正的３２位編譯器。像許多重要的軟件一樣，LabVIEW 提供了 Windows、UNIX、Linux、Macintosh 的多種版本。9 / 128單元 2 創(chuàng)建和編輯、調(diào)試 VI知識(shí)點(diǎn):Labview 的前面板和流程圖設(shè)計(jì)Labview 的操作模板和主菜單創(chuàng)建兩個(gè) VI 程序LABVIEW 的程序調(diào)式技術(shù)創(chuàng)建子程序本章概述:本章主要介紹 LABVIEW 的前面板窗口和流程 圖窗口，工具模板，控制模板和函數(shù)模板，通過(guò)具體程序設(shè)計(jì)示例的來(lái)說(shuō)明 LABVIEW 編程的一般步驟和程序調(diào)試技術(shù)。最后將介 紹子程序的概念以創(chuàng)建子程序的詳細(xì)過(guò)程。 LABVIEW 的基本開發(fā)平臺(tái)LabVIEW 程序，簡(jiǎn)稱 VI，包括前面板（front panel） 、流程圖兩個(gè)窗口。前面板前面板是圖形用戶界面，也就是 VI 的虛擬儀器面板，這一界面上有用戶輸入和顯示輸出兩類對(duì)象，具體表現(xiàn)有開關(guān)、旋鈕、圖形以及其他控制（control）和顯示對(duì)象（indicator） 。圖 21 所示是一個(gè)隨機(jī)信號(hào)發(fā)生和顯示的簡(jiǎn)單 VI 是它的前面板，上面有一個(gè)顯示對(duì)象，以曲線的方式顯示了所產(chǎn)生的一系列隨機(jī)數(shù)。還有一個(gè)控制對(duì)象——開關(guān)，可以啟動(dòng)和停止工作。顯然，并非簡(jiǎn)單地畫兩個(gè)控件就可以運(yùn)行，在前面板后還有一個(gè)與之配套的流程圖?？刂茖?duì)象( 輸入) 顯示對(duì)象 (輸出)圖 2－１隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器的前面板板10 / 128流程圖流程圖提供 VI 的圖形化源程序。在流程圖中對(duì) VI 編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能。流程圖中包括前面板上的控件的連線端子，還有一些前面板上沒(méi)有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。圖１－２是與圖１－１對(duì)應(yīng)的流程圖。我們可以看到流程圖中包括了前面板上的開關(guān)和隨機(jī)數(shù)顯示器的連線端子，還有一個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的函數(shù)及程序的循環(huán)結(jié)構(gòu)。隨機(jī)數(shù)發(fā)生器通過(guò)連線將產(chǎn)生的隨機(jī)信號(hào)送到顯示控件，為了使它持續(xù)工作下去，設(shè)置了一個(gè) While Loop 循環(huán)，由開關(guān)控制這一循環(huán)的結(jié)束。如果將 VI 與標(biāo)準(zhǔn)儀器相比較，那么前面板上的東西就是儀器面板上的東西，而流程圖上的東西相當(dāng)于儀器箱內(nèi)的東西。在許多情況下，使用 VI 可以仿真標(biāo)準(zhǔn)儀器，不僅在屏幕上出現(xiàn)一個(gè)惟妙惟肖的標(biāo)準(zhǔn)儀器面板，而且其功能也與標(biāo)準(zhǔn)儀器相差無(wú)幾。工具模板（Tools Palette）為了便于創(chuàng)建 VI 程序，LabVIEW 平臺(tái)上提供了三種模板供編程人員使用，這三種模版分別是：工具（Tools）模板、控件（ Controls）模板和函數(shù)（Functions）模板。函數(shù)：隨機(jī)數(shù)發(fā)生器結(jié)構(gòu)：循環(huán)與前面板控件對(duì)應(yīng)的連線端子與前面板控件對(duì)應(yīng)的連線端子圖 2－２隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器的流程圖11 / 128工具模板為編程者提供了各種用于創(chuàng)建、修改和調(diào)試 VI 程序的工具。如果該模板沒(méi)有出現(xiàn)，則可以在 Windows 菜單下選擇 Show Tools Palette 命令以顯示該模板。當(dāng)從模板內(nèi)選擇了任一種工具后，鼠標(biāo)箭頭就會(huì)變成該工具相應(yīng)的形狀。當(dāng)從 Windows 菜單下選擇了Show Help Window 功能后，把工具模板內(nèi)選定的任一種工具光標(biāo)放在框圖程序的子程序（Sub VI ）或圖標(biāo)上，就會(huì)顯示相應(yīng)的幫助信息。工具模板圖標(biāo)有如下幾種：工具模板圖標(biāo)、名稱及功能圖標(biāo) 名稱 功能操作工具 使用該工具來(lái)操作前面板的控制和顯示。使用它向數(shù)字或字符串控制中鍵入值時(shí)，工具會(huì)變成標(biāo)簽工具的形狀。選擇工具 用于選擇、移動(dòng)或改變對(duì)象的大小。當(dāng)它用于改變對(duì)象的連框大小時(shí)，會(huì)變成相應(yīng)形狀。標(biāo)簽工具 用于輸入標(biāo)簽文本或者創(chuàng)建自由標(biāo)簽。當(dāng)創(chuàng)建自由標(biāo)簽時(shí)它會(huì)變成相應(yīng)形狀。連線工具 用于在框圖程序上連接對(duì)象。如果聯(lián)機(jī)幫助的窗口被打開時(shí)，把該工具放在任一條連線上，就會(huì)顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型。對(duì)象彈出菜單工具用左鼠標(biāo)鍵可以彈出對(duì)象的彈出式菜單。漫游工具 使用該工具就可以不需要使用滾動(dòng)條而在窗口中漫游。斷點(diǎn)工具 使用該工具在 VI 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)置探針。程序調(diào)試員可以通過(guò)控針窗口來(lái)觀察該數(shù)據(jù)流線上的數(shù)據(jù)變化狀況。顏色提取工 使用該工具來(lái)提取顏色用于編輯其他的對(duì)象。12 / 128具顏色工具 用來(lái)給對(duì)象定義顏色。它也顯示出對(duì)象的前景色和背景色。控件模板(Controls Palette)與上述工具模板不同，控制和功能模板只顯示頂層子模板的圖標(biāo)。在這些頂層子模板中包含許多不同的控制或功能子模板。通過(guò)這些控制或功能子模板可以找到創(chuàng)建程序所需的面板對(duì)象和框圖對(duì)象。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊頂層子模板圖標(biāo)就可以展開對(duì)應(yīng)的控制或函數(shù)子模板，只需按下控制或函數(shù)子模板左上角的大頭針就可以把對(duì)這個(gè)子模板變成浮動(dòng)板留在屏幕上。用控制模板可以給前面板添加輸入控制和輸出顯示。每個(gè)圖標(biāo)代表一個(gè)子模板。如果控制模板不顯示，可以用 Windows 菜單的 Show Controls Palette 函數(shù)打開它，也可以在前面板的空白處，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，以彈出控制模板。注：只有當(dāng)打開前面板窗口時(shí)才能調(diào)用控制模板?？刂颇０迦缱髨D所示，它包括如圖所示的幾個(gè)子模板?？丶幽０鍒D標(biāo)、名稱及功能圖標(biāo) 名稱 功能數(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。字符串子模板 字符串和表格的控制和顯示。13 / 128列表和環(huán)（Ring）子模板菜單環(huán)和列表欄的控制和顯示數(shù)組和群子模板 復(fù)合型數(shù)據(jù)類型的控制和顯示圖形子模板 顯示數(shù)據(jù)結(jié)果的趨勢(shì)圖和曲線圖。路徑和參考名(Refnum)子模板文件路徑和各種標(biāo)識(shí)的控制和顯示?？丶萜鲙?kù)子模板用于操作 OLE、ActiveX 等函數(shù)。對(duì)話框子模板 用于輸入對(duì)話框的顯示控制。修飾子模板 用于給前面板進(jìn)行裝飾的各種圖形對(duì)象。自定義 用戶自定義的控制和顯示。調(diào)用存儲(chǔ)在文件中的控制和顯示的接口。函數(shù)模板(Functions Palette)函數(shù)模板是創(chuàng)建框圖程序的工具。該模板上的每一個(gè)頂層圖標(biāo)都表示一個(gè)子模板。若函數(shù)模板不出現(xiàn)，則可以用 Windows 菜單下的 Show Functions Palette 函數(shù)打開它，也可以在框圖程序窗口的 空白處點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵以彈出函數(shù)模板。注：只有打開了框 圖程序窗口，才能出現(xiàn)函數(shù)模板。函數(shù)模板如下圖所示。14 / 128函數(shù)模板的子模板圖標(biāo) 名稱 函數(shù)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。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；以及各種常見的數(shù)值運(yùn)算式，如+1 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)。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)值與字符串之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)，以及字符(串)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)數(shù)組等。群子模板。 包括群的處理函數(shù)，以及群常數(shù)等。這里的群相當(dāng)于 C語(yǔ)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)處理函數(shù)等。文件輸入/輸出子模板 包括處理文件輸入/輸出的程序和函數(shù)。儀器控制子模板 包括 GPIB(48)、串行、VXI 儀器控制的程序和函數(shù)，