【文章內容簡介】 t Engineering Workbench）是一種用圖標代替文本行創(chuàng)建應用程序的圖形化編程語言。傳統(tǒng)文本編程語言根據(jù)語句和指令的先后順序決定程序的執(zhí)行順序，而LabView則采用數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流向決定了程序的執(zhí)行順序。它用圖標表示函數(shù)，用連線表示數(shù)據(jù)流向。LabView提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器（如示波器、萬用表）類似的控件，可用來方便的創(chuàng)建用戶界面。用戶界面在LabView中被稱為前面板。使用圖標和連線，可以通過編程對前面板上的對象進行控制。這就是圖形化源代碼，又稱為G（Graphics）代碼。LabView的圖形化源代碼在某種程度上類似于數(shù)據(jù)流流程圖，因此又被稱為程序框圖代碼。前面板上的每一個控件對應應用程序框圖中的一個對象，當數(shù)據(jù)流向該控件時，控件就會根據(jù)自己的特性以一定的方式顯示數(shù)據(jù)，例如開關、數(shù)字和圖形[6]。圖4反映了常見的虛擬儀器方案。圖4 虛擬儀器方案 LabView構建程序框圖所有的LabView應用程序，即虛擬儀器（VI），它包括前面板（front panel）、流程圖（block diagram）以及圖標/連結器(icon/connector)三部分。前面板是圖形用戶界面，也就是VI的虛擬儀器面板，界面上有用戶輸入和顯示輸出兩類對象，具體有開關、旋鈕、圖形以及其他控制（control）和顯示對象（indicator）。如圖5所示是一個隨機信號發(fā)生和顯示的簡單VI是它的前面板，上面有一個顯示對象，以曲線的方式顯示了所產(chǎn)生的一系列隨機數(shù)。還有一個控制開關，可以啟動和停止工作。圖5隨機信號發(fā)生器的前面板流程圖提供VI的圖形化源程序。在流程圖中對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有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結構和連線等。圖6是與圖5對應的流程圖。我們可以看到流程圖中包括了前面板上的開關和隨機數(shù)顯示器的連線端子，還有一個隨機數(shù)發(fā)生器的函數(shù)及程序的循環(huán)結構。隨機數(shù)發(fā)生器通過連線將產(chǎn)生的隨機信號送到顯示控件，為了使它持續(xù)工作下去，設置了一個While Loop循環(huán)，由開關控制這一循環(huán)的結束[4]。圖6信號發(fā)生器的流程圖如果將VI與標準儀器相比較，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于儀器箱內的東西。在許多情況下，使用VI可以仿真標準儀器，不僅在屏幕上出現(xiàn)一個惟妙惟肖的標準儀器面板，而且其功能也與標準儀器相差無幾[6]。 VI具有層次化和結構化的特征。一個VI可以作為子程序，這里稱為子VI（subVI），被其他VI調用。圖標與連接器在這里相當于圖形化的參數(shù)。 LabView的操作模板在LabView的用戶界面上，應特別注意它提供的操作模板，包括工具（Tools）模板、控制（Controls）模板和函數(shù)（Functions）模板。這些模板集中反映了該軟件的功能與特征。下面來大致介紹一下。（Tools Palette）如右圖所示，該模板提供了各種用于創(chuàng)建、修改和調試VI程序的工具。如果該模板沒有出現(xiàn)，則可以在Windows菜單下選擇Show Tools Palette命令以顯示該模板。右圖工具中注意1和2的區(qū)別，2用于編程時，1用于運行程序時。4是一個特有的工具，它并不是一個簡單的畫線工具，而是一個符合LabView語言規(guī)定的對象連接工具。工具圖標有如表3所示。表3工具模塊圖標名稱功能1Operate Value（操作值）圖標2Position/Size/Select （選擇）用于選擇、移動或改變對象的大小。當它用于改變對象的連框大小時，會變成相應形狀3Edit Text（編輯文本）用于輸入標簽文本或者創(chuàng)建自由標簽。當創(chuàng)建自由標簽時它會變成相應形狀4Connect Wire（連線）用于在流程圖程序上連接對象5Object Menu（對象菜單）用鼠標左鍵可以彈出對象的彈出式菜單6Scroll Windows（窗口漫游）使用該工具就可以不需要使用滾動條而在窗口中漫游續(xù)表37Set/Clear Breakpoint（斷點設置／清除）使用該工具在VI的流程圖對象上設置斷點8Probe Data（數(shù)據(jù)探針）可在框圖程序內的數(shù)據(jù)流線上設置探針。通過控針窗口來觀察該數(shù)據(jù)流線上的數(shù)據(jù)變化狀況9 Get Color（顏色提取）使用該工具來提取顏色用于編輯其他的對象（Control Palette）如右圖所示，該模板用來給前面板設置各種所需的輸出顯示對象和輸入控制對象。每個圖標代表一類子模板。如果控制模板不顯示，可以用Windows菜單的Show Controls Palette功能打開它，也可以在前面板的空白處，點擊鼠標右鍵，以彈出控制模板?？刂颇０迦缬覉D所示，它包括如表4所示的一些子模板。表4控制模塊圖標子模板名稱功能1Numeric(數(shù)值量)數(shù)值的控制和顯示。包含數(shù)字式、指針式顯示表盤及各種輸入框2Boolean（布爾量）邏輯數(shù)值的控制和顯示。包含各種布爾開關、按鈕以及指示燈等3String amp。 Path（字符串和路徑）字符串和路徑的控制和顯示4Array amp。 Cluster（數(shù)組和簇）數(shù)組和簇的控制和顯示5List amp。 Table（列表和表格）列表和表格的控制和顯示續(xù)表46Graph（圖形顯示）顯示數(shù)據(jù)結果的趨勢圖和曲線圖7Ring amp。 Unum（環(huán)與枚舉）環(huán)與枚舉的控制和顯示8I/O（輸入/輸出功能）輸入/輸出功能。于操作OLE、ActiveX等功能9Regnum參考數(shù)10Diglot Controls（數(shù)字控制）數(shù)字控制11Classic Controls（經(jīng)典控制）經(jīng)典控制，指以前版本軟件的面板圖標12ActiveX用于ActiveX等功能13Decorations（裝飾）用于給前面板進行裝飾的各種圖形對象14Select Controls（控制選擇）調用存儲在文件中的控制和顯示的接口15User Controls（用戶控制）用戶自定義的控制和顯示(Functions Palette)功能模板是創(chuàng)建流程圖程序的工具。該模板上的每一個頂層圖標都表示一個單獨的子模板。如果功能模板不出現(xiàn)，則可以用Windows菜單下的Show Functions Palette功能打開它，也可以在流程圖程序窗口的空白處點擊鼠標右鍵以彈出功能模板。功能模板如右圖所示，其子模塊如表5所示（個別不常用的子模塊未包含）。 表5功能模塊圖標子模板名稱功能1Structure（結構）包括程序控制結構命令，例如循環(huán)控制等，以及全局變量和局部變量2Numeric（數(shù)值運算）包括各種常用的數(shù)值運算，還包括數(shù)制轉換、三角函數(shù)、對數(shù)、復數(shù)等運算，以及各種數(shù)值常數(shù)3Boolean（布爾運算）包括各種邏輯運算符以及布爾常數(shù)4String（字符串運算）包含各種字符串操作函數(shù)、數(shù)值與字符串之間的轉換函數(shù)，以及字符(串)常數(shù)等5Array（數(shù)組）包括數(shù)組運算函數(shù)、數(shù)組轉換函數(shù)，以及常數(shù)數(shù)組等6Cluster（簇）包括簇的處理函數(shù)，以及群常數(shù)等。這里的群相當于C語言中的結構7Comparison（比較）包括各種比較運算函數(shù)，如大于、小于、等于8Time amp。 Dialog（時間和對話框）包括對話框窗口、時間和出錯處理函數(shù)等9File I/O（文件輸入/輸出）包括處理文件輸入/輸出的程序和函數(shù)10Data Acquisition（數(shù)據(jù)采集）包括數(shù)據(jù)采集硬件的驅動，以及信號調理所需的各種功能模塊11Waveform（波形）各種波形處理工具12Analyze（分析）信號發(fā)生、時域及頻域分析功能模塊及數(shù)學工具 續(xù)表513Instrument I/O（儀器輸入/輸出）包括GPIB(48)、串行、VXI儀器控制的程序和函數(shù)，以及VISA的操作功能函數(shù)14Motion amp。 Vision（運動與景象）包括運動與景象操作功能函數(shù)15Mathematics（數(shù)學）包括統(tǒng)計、曲線擬合、公式框節(jié)點等功能模塊，以及數(shù)值微分、積分等數(shù)值計算工具模塊16Communication（通訊）包括TCP、DDE、ActiveX和OLE等功能的處理模塊17Application Control（應用控制）包括動態(tài)調用VI、標準可執(zhí)行程序的功能函數(shù)18Graphics amp。 Sound（圖形與聲音）包括3D、OpenGL、聲音播放等功能模塊。包括調用動態(tài)連接庫和CIN節(jié)點等功能的處理模塊19Tutorial（示教課程）包括LabVIEW示教程序虛擬儀器的硬件平臺有兩部分構成：計算機：一般為一臺PC機或者工作站，它是硬件平臺的核心。I/0接口設備：主要完成被測輸入信號的采集，放大，模/數(shù)轉換。根據(jù)不同的總線及其相應的I/O接口硬件設備，如利用PC機總線的數(shù)據(jù)采集卡/板（DAQ），GPIB總線儀器，VXI總線儀器模塊，串口總線儀器等，其構成方式主要有5種類型。（1）PCDAQ系統(tǒng)：它是以數(shù)據(jù)采集板，信號調理電路及計算機為儀器硬件平臺組成的插卡式虛擬儀器系統(tǒng)。這種系統(tǒng)才要PCI和ISA計算機本身的總線，故將數(shù)據(jù)采集卡/板（DAQ）插入計算機的空槽即可。（2）GPIB系統(tǒng)：它是以GPIB標準總線儀器與計算機為儀器硬件平臺組成的虛擬儀器測試系統(tǒng)。（3）VXI系統(tǒng)：它是以VXI標準總線儀器與計算機為儀器硬件平臺組成的虛擬儀器測試系統(tǒng)。（4）PXI系統(tǒng)：以PXI標準總線儀器模塊玉計算機為儀器硬件平臺組成的虛擬儀器測試系統(tǒng)。（5）串口系統(tǒng)：它是以SERIAL標準總線儀器與計算機為儀器硬件平臺組成的虛擬儀器測試系統(tǒng)。無論上述哪種VI系統(tǒng)，都是通過應用軟件將儀器硬件與通用計算機相結合，其中PCDAQ測量系統(tǒng)是構成VI的最基本的方式，也是最廉價的方式。虛擬儀器構成框圖如圖7所示圖7虛擬儀器的構成框圖虛擬儀器軟件由兩大部分組成。應用程序包括兩個方面：（1）實現(xiàn)虛擬面板功能的前板軟件程序；（2）定義測試功能的流程圖軟件程序。I/O接口儀器驅動程序：I/O接口儀器驅動程序完成特定外部硬件設備的筐子，驅動與通信。開發(fā)虛擬儀器必須有合適的軟件工具，目前的虛擬儀器軟件開發(fā)工具有如下兩類：（1）文本式編程語言如VISUAL C++，VISUAL BASIC，LAB WINDOWS/CVI等；（2）圖形化編程語言如LABVIEW，HPVEE等。這些軟件開發(fā)工具為用戶設計虛擬儀器應用軟件提供了最大限度的方便條件與良好的開發(fā)環(huán)境。本設計介紹的是LABVIEW圖形化編程語言。VI程序具有三個要素：前面板、框圖程序和圖標/連接器。下面進行介紹。使用輸入控制和輸出顯示來構成前面板?？刂剖怯脩糨斎霐?shù)據(jù)到程序的接口，而顯示是輸出程序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)接口?？刂坪惋@示有許多種類，最常用的前面板對象是數(shù)字控制和數(shù)字顯示。若想要在數(shù)字控制中輸入或修改數(shù)值，你只需要用操作工具點擊控制部件和增減按鈕，或者用操作工具或標簽工具雙擊數(shù)值欄進行輸入數(shù)值修改。（1）建立基本的操作范圍和良好的外觀，如圖8所示。圖8確定基礎操作界面（2）在前面板上添加控件：手機顯示器、按鍵、串口配置。如圖9所示。圖9添加控件（3）插入圖片使外觀更加美觀，如圖10所示。圖10插圖手機界面最終前面板如圖11所示。圖11最終手機界面框圖程序是由節(jié)點、端點、圖框和連線四種元素構成的。（1）節(jié)點：節(jié)點類似于文本語言程序的語句、函數(shù)或者子程序。LabVIEW有二種節(jié)點（類型函數(shù)節(jié)點和子VI節(jié)點）。兩者的區(qū)別在于：函數(shù)節(jié)點是LabVIEW以編譯好了的機器代碼供用戶使用的，而子VI節(jié)點是以圖形語言形式提供給用戶的。用戶可以訪問和修改任一子VI節(jié)點的代碼，但無法對函數(shù)節(jié)點進行修改[11]。（2）端點：端點是只有一路輸入/輸出，且方向固定的節(jié)點。LabVIEW有三類端點（前面板對象端點、全局與局部變量端點和常量端點）。對象端點是數(shù)據(jù)在框圖程序部分和前面板之間傳輸?shù)慕涌凇Ｒ话銇碚f