【文章內容簡介】 ratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一種圖形化的編程語言的開發(fā)環(huán)境 ， 由美國國家儀器（ NI）公司研制開發(fā)的 。LabVmw作為一種虛擬儀器開發(fā)平臺，提供了一種全新的程序編寫方法，集圖形開發(fā)、調試和運 行程序于一體，主要用于測試與測量、數據采集與控制、過程監(jiān)控等領域。 LABVIEW軟件作為虛擬儀器 的 典型代表 ，其 功能強大、靈活方便，編程方式與常用的 VB, VC等幾種語言有很大的差別 [4]。與一般基于基本程式語言的軟件和以設定為基礎的軟件相比， LABVIEW的優(yōu)勢主要體現在以下幾個方面： （ 1）提供了豐富的圖形控件，并采用圖形化的編程方法，徹底讓編程者走出文本編程的模式； （ 2）內建的編譯器在用戶編寫程序的同時就在后臺自動完成了編譯。因此如果用戶在編寫程序過程中有語法錯誤，它會立即提示； （ 3）由于采用數 據流模型，它實現了自動的多線程，從而能充分利用處理器，特別是多下理器的處理能力； （ 4）通過 DLL、 CIN 節(jié)點、 ActiveX、 NETAK MATLAB 腳本節(jié)點等技術，可以輕松實現 LABVIEW 與其它編程語言相結合； （ 5）通過應用程序生成器可以輕松地發(fā)布 EXE、動態(tài)鏈接庫或安裝包； （ 6） LABVIEW 提供了大量的驅動工具，幾乎能與任何接口的硬件相接； （ 7） LABVIEW 內建了 600 多個分析函數，用于數據分析和信號處理； （ 8） NI 同時提供了豐富的附加模塊，用于擴展 LABVIEW 在不同領域中的應用，例如 實時模塊、 PDA模塊、 FPGA 模塊、數據記錄與監(jiān)控（ DSC）模塊、機器視覺模塊與觸摸屏模塊等。 LabVIEW 中涉及到的數據類型主要有 布爾值、字符串、數值、數組和簇 。 數組：一種由同一類型數據元素組成的大小可變的集合（或組合），如一組浮點數或一組字符串。一維數組是最基本的數組，多維數組是在一維數組的基礎上創(chuàng)建的。 簇：由混合類型的數據元素組成的大小固定的集合，如一個包含浮點數和字符串的組。 布爾值：數據的值為真和假，其數值表達值為 1和 0。 數值 ：該 類型的數據是一種標量值，包括整數和實數（浮點）。 字符串：是 一個字符（ ASCII 字符集）序列。 通過 LabVIEW 中的分析函數，可以進行不同類型數據的分析、轉換和運算。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 LabVIEW 程序稱為虛擬儀器 (Virtual Instruments)程序，簡稱 VI。一個最基本的 VI 包括三個主要部分：前面板、框圖程序和圖標 /連接端口。前面板是 LabVIEW 程序的圖形化用戶界面，是用戶進行測試時主要的輸入輸出界面?？驁D程序則是利用圖形語言對前面板上的輸入控制器和輸出指示器進行控制。圖標 /連接端口用于把 LabVIEW 程序定義成一個程序，以便在其它程序中加以調用，實現層次化、模塊化 編程 [5]。 3． 2． 1 前面板模塊的介紹 LABVIEW 的前面板主要由菜單欄、工具欄和前面板設計區(qū) 3 部分組成（如圖 32 所示） [6]。前面板菜單欄、工具欄的功能與一般軟件系統的菜單欄、工具欄功能大同小異，其設計區(qū)是供用戶進行設計的區(qū)域，此區(qū)是一個由輸入控件和顯示控件組成的圖形化界面，其輸入控件是指旋鈕、轉盤等輸入裝置。顯示控件是指圖表、指示燈等顯示裝置。輸入控件用來模擬儀器的輸入裝置，將數據傳送給程序的程序框圖，為 VI的程序框圖提供數據。 顯示控件模擬儀器的輸出裝置，用以顯示程序框圖獲取或生成的數據。置于前面板中的各種控件通過控件選板（如圖 33所示）來獲取。 在前面板設計區(qū)域放置的對象就相當于在實際儀器儀表的面板上看到的控件對象。這樣的用戶界面更為直觀易懂。 圖 32 LABVIEW前面板和程序框圖 圖 33 前面板控件選板 圖標 前面板設計區(qū) 菜單欄 編程區(qū) 工具欄 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 3． 2． 2 程序框圖模塊的介紹 在前面板中添加控件后，必須創(chuàng)建程序框圖后才能對前面板中的對象進行控制。程序框圖是圖形化源代碼的集合。此框圖中的程序設計是 LABVIEW 的核心內容。 在程序框圖 模塊中， LABVIEW 的函數選板（如圖 34）提供了功能眾多的編程方式和多種多樣的程序結構，這些都為用戶的程序編寫帶來很大的方便。 在本文的設計中，位于【函數】 /【編程】 /【結構】選板中的 For 循環(huán)、While 循環(huán)、條件結構、事件結構 和 平鋪式順序 等程序結構為程序設計帶來了很多便利。 圖 34 函數選板 當需要執(zhí)行一些重復執(zhí)行的代碼時，就需要用到循環(huán)結構， LABVIEW 提供了 For 和 While 兩種循環(huán)結構（如圖 3 36）。雖都為循環(huán)結構，兩者之間卻有著本質上的差別： For 循環(huán)有循環(huán)次數 的限制，當循環(huán)執(zhí)行了指定的次數后，自動退出循環(huán)；而 While 沒有循環(huán)次數的限制，只有當滿足循環(huán)條件時才結束循環(huán)，否則將一直執(zhí)行循環(huán)。 While 循環(huán)適合于循環(huán)次數不能確定的場合。 圖 35 For 循環(huán) 使用范例 For循環(huán) BH 子 VI For循環(huán)次數 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 圖 36 While 循環(huán)在本文中的應用 事件結構 （如圖 36） 中 包括一個或多個子程序框圖，或事件分支，當結構執(zhí)行時，僅有一個子程序框圖或分支在執(zhí)行。事件結構將等待直至某一事件發(fā)生，并執(zhí)行相應條件分支從而處理該事件。右鍵單擊結構邊框，可添加 新的分支并配置需處理哪些事件。 平鋪式順序結構可確保子程序框圖 按照從左到友 的順序執(zhí)行 。 用戶能看到所有的代碼，但這種結構也存在著一定的局限性，即當代碼段數太多時，程序就顯得比較混亂了 。 根據本文編程的需要， 把程序 分為了三個相互聯系的部分，且代碼數量不大，所以本文采用平鋪式結構（如圖 37）。 圖 37 平鋪式順序結構在本文中的使用 While 循環(huán) While 循環(huán)停止條件 事件結構 子 V 調用 子 V 調用 平鋪式結構 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 條件結構 （如圖 38） 包括一個或多個子程序框圖，或分支，當結構執(zhí)行時，僅有一個子程序框圖或分支在執(zhí)行 [7]。連接至選擇器接線端的值可以是布爾、字符串、整數，或枚舉類型，它決定了執(zhí)行哪個分支。右鍵單擊結構邊框，可添加或刪除分支。 Us 可使用標簽工具來輸入條件選擇器標簽的值，并配置每個分支處理的值。 圖 38 條件結構 在本文中的應用 3． 2． 3 子 VI 的創(chuàng)建和引用 在 LABVIEW 程序設計中，通過采用模塊化的設計方法，用戶可為這些模塊設計一個子程序，即子 VI。子 VI 類似于傳統文本語言的子程序，可被多次調用而不用重新編寫代碼，這使得應用程序的維護更加簡單。 子 VI 的創(chuàng)建一般有兩種方式，一種是 通過 VI 創(chuàng)建子 VI，另一種是通過在設計的 VI 程序上，選定一部分內容創(chuàng)建子 VI[8]。程序設計過程中，子 VI 相當于一個節(jié)點。新建一個 VI 或打開一個已經存在的 VI， 通過修改 前面板和程序框圖的右上角【圖標編輯器】對話框，如圖 39 所示。用戶可以從繪圖工具欄選擇繪圖工具 ， 在圖標編輯區(qū)對圖標進行復制、剪切、粘貼、清除，以及導入圖片至剪貼板等操作。 圖 39【圖標編輯器】對話框 條件結構 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 圖標編輯完成后，還需對 圖標設置連線板 。 移動光標到前面板右上角圖標上，單擊鼠標右鍵，彈出如圖 310所示快捷菜單，執(zhí)行其中的【顯示連線板】命令，用戶可通過該連線板上的端口編輯子程序圖標節(jié)點的端口。從彈出的快捷菜單執(zhí)行【模式】菜單命令，打開 LABVIEW 為用戶內 置 的幾種 VI模式，如圖 311 所示，用戶可從中選擇一種 VI 端口模式。 圖 310 右鍵快捷菜單 圖 311 數據端口模式 子 VI 的調用需要切換到程序框圖設計窗口下，打開【函數】 / 【選擇 VI? . 】函數選板，彈出 [需打開的 VI]對話框，設置要調用的 VI 的路徑和文件名，如圖312 所示。 圖 312 選擇需要打開的子 VI 對話框 本文所調用子 VI較為頻繁，如圖 37中的 標注所示。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 3． 3 LABVIEW 編程 LabVIEW程序 VI設計過程如下： (1)用戶在前面板中執(zhí)行對儀器的操作，根據現實中的儀器以及該儀器所要實現的功能 設計前面板。利用工具模板 添加輸入控制 器和輸出指示器。控制器可以使用戶輸入數據到程序，而指示器則用來顯示程序產生的數值。 (2)程序框圖的設計程序框圖相當于源代碼。 完成前面板設計 以后 ，就要根據各個框圖之間的關系以及對數據的處理方法等設計框圖程序。對程序框圖的設計主要是對節(jié)點、數據端口和連線的設計。 (3)當前面板和程序框圖設計好以后，要對程序進行調試。查找錯誤時，如果一個Ⅵ程序不能執(zhí)行，運行按鈕會出現一個折斷的箭頭。點擊斷箭處會列出錯誤清單，通過錯誤提示，可以對程序進行修改。 LABVIEW程序設計流程如下圖所示： 新 建 子 V I在 前 面 板 上 放 置 輸 入 / 輸 出 控件 ， 根 據 需 要 調 整 各 控 件 位 置在 程 序 框 圖 區(qū) ， 編 寫 程 序注 釋 、 調 試 所 編 寫 的 程 序 保 存 程 序 圖 313 LABVIEW 程序設計流程圖 數據采集 如圖 214所示，電機試驗系統主要由被測電機、各種傳感器、信號調理模塊，數據采集卡和 裝有 LabVIEW 軟件的計算機組成 [9]。 圖 314 電機試驗系統硬件組成 圖 數字信號 與我們日常生活密切相關 。數字信號具有高保真、便于 處理的優(yōu)點，所以得到了廣泛應用， 如電話公司使用數字信號傳輸語音 信息 ，對外部空間拍攝的照片也是采用數字方法處理，去除干擾，獲得有用的信課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 息。 因此 在用計算機對模擬信號進行處理之前也常把它們先轉換成數字信號。 數據采集結構 如下圖： 圖 315 數據采集結構圖 在數據采集之前，程序將對 DAQ 板卡初始化， 設置參數如下：觸發(fā)源、 觸發(fā)模式、時鐘源、觸發(fā)邊緣 、信號源類型、采樣通道、采樣開始通道、采樣個數、采樣頻率、 通道增益；以上可以根據實際測試的硬件配置和需求進行設置。板卡上和內存中的 Buffer 是數據采集存儲的中間環(huán)節(jié)。 數據采集卡是將傳感器采集到的模擬信號，通過數據采集卡變換成計算機可以處理的數字信號，即模／數 (A/D)轉換，這是數據處理的前道工作。數據采集卡主要有 3 個功能：一是由衰減器和增益可控放大器進行量程自動變換；二是由多路轉換開關完成對多點多通道信號的分時采樣；三是將信號的采樣值由A／ D 轉換器轉換為幅值離散化的數字量，或由 V／ F 轉換器轉換為脈沖信號 以適應計算機工作。 本課題采用研華科