【正文】 .在這個(gè)子模板上還有 Flat Sequence 和 Case Structure兩種程序結(jié)構(gòu) ,Tume Delay 和 Elapsed Time 兩個(gè) Express VI用于程序的時(shí)間控制 .這里先介紹 While 循環(huán) . 圖 (21) Execution Contorl 子模板和 While 循環(huán)模塊 把 While 循環(huán)放置到框圖上的步驟如圖 22所示 .在 FunctionsExecution Contorl子模板的 While循環(huán)模塊上單擊鼠標(biāo)左鍵后 ,指針變?yōu)槭中?.把鼠標(biāo)指針移到框圖上 .可以看到 , 鼠標(biāo)指針變成了一個(gè)縮小的 While 循樣子 .在框圖適當(dāng)位置按下鼠標(biāo)左鍵 ,并拖曳出虛線框 ,虛線框的范圍就是鼠標(biāo)松開(kāi)時(shí) While 循環(huán)結(jié)構(gòu)所占據(jù)的矩形區(qū)域 . 9 圖 (22)把 While 循環(huán)放置在框圖上 While 循環(huán)和其他幾種程序結(jié)構(gòu)一樣屬于框圖上的容器對(duì)象 ,即在內(nèi)部可以包含任意的圖形化程序代碼 ,而且這種結(jié)構(gòu)還可以進(jìn)行嵌套 ,即結(jié)構(gòu)中還可以有其他的程序結(jié)構(gòu) ,正如文本語(yǔ)言中的各種程序 控制結(jié)構(gòu)一樣 . 可以在放置 While 循環(huán)結(jié)構(gòu)之后向其中添加代碼 ,也可以在拖曳生成 While循環(huán)時(shí) ,直接用虛線框框住所要放置于其中的已有程序代碼 .向 While 循環(huán)中添加代碼時(shí)的操作與直接向框圖的空白區(qū)添加程序代碼方法相同 . 可以看到 ,當(dāng)從 FunctionsExecution Contorl子模板中添加 While循環(huán)結(jié)構(gòu)時(shí) ,循環(huán)繼續(xù)條件端子上已默認(rèn)連接了一個(gè)布爾類型的控制器 .在FunctionsAll Functionsstructures 子模板上添加 While 循環(huán)模塊時(shí)不會(huì)自動(dòng)生成這個(gè)控制器 ,如果 不打算使用這個(gè)控制器作為循結(jié)束的控制 ,那么可以將其刪除 .從 FunctionsAll Functionsstructures子模板添加的 While循環(huán)模塊結(jié)構(gòu)如圖 23 所示 : 圖 (23)While 循環(huán)結(jié)構(gòu) While 循環(huán)模塊循環(huán)執(zhí)行流程可作文本編程語(yǔ)言的偽代碼形式 : Do 執(zhí)行子圖框 While 條件判斷的結(jié)果為繼續(xù)循環(huán) 緒論 10 如果在已經(jīng)設(shè)為 Stop if True 的條件端子上接入假值布爾類型常量 ,或者在已經(jīng)設(shè)置為 Continue if true 的條件端子上接入布爾類型常量 ,則 While 循環(huán)將永遠(yuǎn)運(yùn)行 下去 ,這時(shí)只能通過(guò)工具條上的停止按鈕強(qiáng)制停止運(yùn)行 . While循環(huán)被放置在框圖上之后 ,仍然可以改變其大小 ,方法與改變前機(jī)板控件大小的方法相似 . For 循環(huán) For 循環(huán)只能通過(guò) FunctionsAll Functionsstructures 子模板添加 .該子模板的布局在圖 24 所示 : (24) structures 子模板上包含的程序結(jié)構(gòu)模塊 For 循環(huán)添加到框圖和方法和 While 循環(huán)的方法相似 ,與 For 循一起常用的還 有 一 個(gè) 模 塊 , 那 就 是 Time Delay 模塊 , 該 Express VI 的位 置為FunctionsExecution ContorlTime Delay,是一個(gè)用于為程序增加延時(shí)功能的 Express VI,他一般放置在 For 循內(nèi)部 ,如圖 25 所示 ,為 Time Delay Express VI的配置對(duì)話框 . 圖 (25) Time Delay Express VI 的配置對(duì)話框 向框圖上添加 For 循環(huán) ,并使得已有代碼加入到循環(huán)中的最后結(jié)構(gòu)圖如圖26 所示 : 11 圖 (26)在已有代碼周?chē)?For 循環(huán) 如 While循環(huán)一樣 ,For循環(huán)也可以在循環(huán)結(jié)構(gòu)之后向其中添加代碼 ,也可 以在拖曳生成 For 循環(huán)時(shí) ,直接用虛線框框住所要放置于其中的已有程序代碼 .For循環(huán)的結(jié)構(gòu)如圖 37 所示 .For 循環(huán)與 While 循環(huán)的區(qū)別在于 For 循環(huán)沒(méi)有每次循環(huán)結(jié)束后自動(dòng)判斷循環(huán)結(jié)束的 STOP 命令 ,取而代之的是通過(guò)左上角計(jì)數(shù)端子(N)的整數(shù)類型值來(lái)控制循環(huán)的次數(shù) ,所以 For 循環(huán)在循環(huán)之前 ,其循環(huán)的次數(shù)就早已經(jīng)確定 . 圖 (27)For 循結(jié)構(gòu) For循環(huán)的流程如下 :在開(kāi)始 For循環(huán)之前 ,從計(jì)數(shù)端子讀入循環(huán)需要執(zhí)行的次數(shù) ,然后在重復(fù)端子上輸出 0 值 ,即當(dāng)前已經(jīng)執(zhí)行的循環(huán)次數(shù) 。否則退出循環(huán) .如果計(jì)數(shù)端子的初始值為 0,則 For 循環(huán)內(nèi)的程序一次都不會(huì)運(yùn)行 ,For 循環(huán)的運(yùn)行為式還可以通過(guò)其它方式來(lái)決定 . For 循環(huán)的偽代碼如下所示 : For i=0 to N1 執(zhí)行循環(huán)體 End 下面介紹一個(gè) While 循環(huán)和 for 循環(huán)共存的例子 : 緒論 12 例 21:該例為二個(gè)值不停變化的數(shù) ,通過(guò) Add 加法運(yùn)算函數(shù)將其疊加 ,再輸入到 Sine函數(shù)值 ,將其改變成正弦波的形式通過(guò) Waveform chart輸出正弦波形 ,由于 X 值是隨機(jī)產(chǎn)生 ,因此 .輸出的波 形也是隨機(jī)的 ,圖 28(a)為該例的框圖 ,28(b)為前面板波形示意圖 : 圖 (28)a 正弦波隨機(jī)發(fā)生器框圖 圖 (28)b 正弦波隨機(jī)發(fā)生器前面板示意圖 13 分支結(jié)構(gòu) 分支結(jié)構(gòu) (Case Structure) 位于 FunctionsExecution Contorl 和FunctionsAll Functionsstructures 子模板上 .分支結(jié)構(gòu)放置在框圖上的方法和循環(huán)結(jié)構(gòu)放置方法相同 ,分支結(jié)構(gòu)的組成如圖 29所示 : 圖 (29)分支結(jié)構(gòu)的組成 分支結(jié)構(gòu)左邊框上有一個(gè)輸入端子 ,該端子中心有一個(gè)問(wèn)號(hào) ,稱為選擇器端子 。 LabVIEW 為此提供了豐富的功能。 我們不從圖形的實(shí)現(xiàn)方法上去討論問(wèn)題 ,那是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的課題。 LabVIEW 在這方面所做的工作是非常值得借鑒的。 一般說(shuō)來(lái)Chart 是將數(shù)據(jù)源（例如采集得到的數(shù)據(jù)）在某一坐標(biāo)系中，實(shí)時(shí)、逐點(diǎn)地顯示出來(lái)，它可以反映被測(cè)物理量的變化趨勢(shì)，例如顯示一個(gè)實(shí)時(shí)變化的波形或曲線，傳統(tǒng)的模擬示波器、波形記錄儀就是這樣。它先將被采集數(shù)據(jù)存放在一個(gè)數(shù)組之中，然后根據(jù)需要組織成所需的圖形顯示出來(lái)。例如采集了一個(gè)波形后，經(jīng)處理可以顯示出其頻譜圖。 LabVIEW 的 Graph 子模板中有許多可供 選用的控件，其中常用的見(jiàn)下表： Chart Graph Waveform（波形） * * XY * Intensity（強(qiáng)度圖） * * Digital（數(shù)字圖） * 3D Surface（三維曲面） * 3D Parametric（三維參變量） * 3D Curve（三維曲線） * 由表中可以看出， Chart 方式盡管能實(shí)時(shí)、直接地顯示結(jié)果，但其表現(xiàn)形式有限，而 Graph 方式表現(xiàn)形式要遠(yuǎn)為豐富，但這是以犧牲實(shí)時(shí)為代價(jià)的。 17 3． 2 Graph 控件 各種圖形都提供了相應(yīng)的控件，以 Graph 為例介紹。所有這些控件都包含在圖形快速菜單的 Visible Items 選項(xiàng)下。 圖形模板可用來(lái)對(duì)曲線進(jìn)行操作，包括移動(dòng)、對(duì)感興趣的區(qū)域放大和縮小等。 刻度圖例用來(lái)設(shè)置坐標(biāo)刻度的數(shù)據(jù)格式、類型（普通坐標(biāo)或?qū)?shù) 坐標(biāo)），坐標(biāo)軸名稱以及刻度柵格的顏色等。這個(gè)緩沖器按照先進(jìn)先出的原則管理，其最大容量是 1024 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。 ? 數(shù)據(jù)顯示 (Digital Display) 選中它，可以在圖形右上角出現(xiàn)一個(gè)數(shù)字 顯示器，這樣可以在畫(huà)出曲線的同時(shí)顯示當(dāng)前最新的一個(gè)數(shù)據(jù)值。曲線從左到右連續(xù)繪制，當(dāng)新的數(shù)據(jù)點(diǎn)到達(dá)右部邊界時(shí)，先前的數(shù)據(jù)點(diǎn)逐次左移。曲線從左到右連續(xù)繪制，當(dāng)新的數(shù)據(jù)點(diǎn)到達(dá)右部邊界時(shí)，清屏刷新，從左邊開(kāi)始新的繪制。 ? Sweep Chart Mode（掃描模式）：與示波器模式的不同 在于當(dāng)新的數(shù)據(jù)點(diǎn)到達(dá)右部邊界時(shí)，不清屏，而是在最左邊出現(xiàn)一條垂直掃描線，以它為分界線，將原有曲線逐點(diǎn)向右推，同時(shí)在左邊畫(huà)出新的數(shù)據(jù)點(diǎn)。 ? 堆疊式圖區(qū)（ Stack Plots） 在相同的縱坐標(biāo)下，由于各種測(cè)量信號(hào)的差異，將幾條曲線顯示在同一個(gè)圖區(qū)有困難時(shí)，可以組織出一種縱坐標(biāo)相同，而有各自橫坐標(biāo)的堆疊式圖區(qū)。 前面板及流程圖如下 圖 3－ 2 Chart 和 Graph 的比較 顯示的運(yùn)行結(jié)果是一樣的。在流程圖中可以看出，Chart 產(chǎn)生在循環(huán)內(nèi)，每得到一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，就立刻顯示一個(gè)。從運(yùn)行過(guò)程可以清楚地看到這一點(diǎn)。在 For 循環(huán)結(jié)束之后，該數(shù)組就將被傳送到外面的 Graph。 練習(xí) 3－ 1 結(jié)束 圖形顯示 20 XY 圖形控件（ XY Graph） 波形圖（ Waveform Graph）有一個(gè)特征，其 X是測(cè)量點(diǎn)序號(hào)、時(shí)間間隔等，Y是測(cè)量數(shù)據(jù)值。適合于這種情況的控件是 XY Graph。我 們知道如果控制 XY 方向的兩個(gè)數(shù)組分別按正弦規(guī)律變化（假設(shè)其幅值、頻率都相同），如果它們的相位相同，則利薩育圖形是一條 45 度的斜線，當(dāng)它們之間相位差 90 度時(shí)為圓，其他相位差是橢圓。 圖 3－ 3 利用 XY Graph 構(gòu)成利薩育圖形 面板和框圖如圖 3－ 3所示。在框圖中使用了兩個(gè) Sine ，第一個(gè)所有輸入?yún)?shù)（包括頻率、幅值、相位等）都使用缺省值，所以其 初始相位為０。它們的輸出是包括 t0、 dt 和 Y 值的簇，但是對(duì)于 XY Graph 只需要其中的 Y 數(shù)組，因此使用波形函數(shù)中的 Get Waveform Components 函數(shù)分別提取出各自的 Y 數(shù)組，然后再將他們捆綁在一起，連接到 21 XY Graph 就可以了。 練習(xí) 3－ 2 結(jié)束 3． 5 強(qiáng)度圖形控件（ Intensity Graph） 強(qiáng)度圖形控件提供了一種在二維平面上表現(xiàn)三維數(shù)據(jù)的方法。圖 3－ 3就是這樣的一個(gè)例子。 圖 3－ 3 用強(qiáng)度圖形表現(xiàn)一個(gè)二維數(shù)組及其元素值的大小 數(shù)字波形圖控件（ Digital Waveform Graph） 該控件的例子見(jiàn)圖 3－ 5。注意這個(gè)圖中數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)從縱方向讀出，在橫坐標(biāo)上的刻度是數(shù)據(jù)的序號(hào)（ 0 到 6），其中最后一 個(gè)數(shù)的序號(hào)是 6，縱坐標(biāo)從下向上讀是11111111，第一個(gè)數(shù)的序號(hào)是 0，其值從上向下讀是 00000001，而第二個(gè)數(shù)（序號(hào)１）是 00000010。 ? 在送給 Digital Waveform Graph 之前，需要經(jīng)過(guò)一個(gè)捆綁（ bundle 函數(shù)）。這里的 Number of Ports 將反映二進(jìn)制的位數(shù)或字長(zhǎng)，為 1 時(shí)是 8位，為 2時(shí)變?yōu)?16 位，余類推。 LABVIEW 提供了與 NI 公司的數(shù)據(jù)采集硬件相配合的豐富的軟件資源，使得它能夠方便地將現(xiàn)實(shí)世界中各種物理量數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)中，從而為計(jì)算機(jī)在測(cè)量領(lǐng)域發(fā)揮強(qiáng)大的功能奠定了基礎(chǔ)。 4． 1 數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成 要將數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)里，并對(duì)共進(jìn)行全 理的組織，需要建一個(gè)完整的數(shù)據(jù)采集（ Data AcQuisition,DAQ） 系統(tǒng)。使用不同的傳感器和變換器可以測(cè)量各種不同的物理量，并將它們轉(zhuǎn)化成最信號(hào)；信號(hào)調(diào)節(jié)設(shè)備可對(duì)采集到的電信號(hào)進(jìn)行加工，使它們適合數(shù)據(jù)采集卡等設(shè)備的需求；計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡等獲得測(cè)量數(shù)據(jù)；軟件則控制著整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，它告訴采集設(shè)備什么時(shí)候從那個(gè)通道獲取數(shù)據(jù)，同時(shí)還要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并將最后結(jié)果表示成容易理解的方式，例如圖表、文件 等。在設(shè)計(jì)自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)前，必須要對(duì)侍測(cè)對(duì)象和測(cè)量需求作出詳細(xì)的分析，從而正確選擇合適的傳達(dá)室感器和變換器。如果實(shí)際的信號(hào)符合數(shù)據(jù)采集卡等采集設(shè)備的要求，則信號(hào)調(diào)理模塊可以省略。 要與硬件打交道，首先需要有驅(qū)動(dòng)程序，如 NI— DAQmx、傳統(tǒng) NI— DAQ、 NI圖形顯示 24 — VISA 等；根據(jù)需要提供應(yīng)用程序編程接口，再上一層就是 LABVIEW 等編程環(huán)境軟件；最后是用戶自已根據(jù)需要構(gòu)建的應(yīng)用程序。由于不同的傳感器有不同的特征，因此除了這些通用功能，還要根據(jù)具體傳感器的特性和要求來(lái)選擇特殊的信號(hào)調(diào)理功能。信號(hào)調(diào)理模塊盡可能靠近信號(hào)源或傳感器，使得信號(hào)在受到傳輸信號(hào)的環(huán)境的噪聲影響之前被放大，從而提高信噪比。使用隔離的原因有二個(gè)：一是從安全的角度考慮；另一個(gè)是可以從數(shù)據(jù)采集卡讀出來(lái)的數(shù)據(jù)不受地電位和輸入模式的影響。 濾波 濾波的目的是從所測(cè)量的信號(hào)中除去不需要的頻率成分，大多 數(shù)調(diào)量模塊都有低通濾波器，用來(lái)濾除噪聲。某些高性能的數(shù)據(jù)采集卡自身帶有搞混疊濾波器。 線性化 許多傳感器對(duì)被測(cè)量的影響是非線性的，因而需要對(duì)其輸出信號(hào)進(jìn)行線性 25 化，以補(bǔ)償傳感器帶來(lái)的誤差。 數(shù)字信號(hào)調(diào)理 即使傳感器直接輸出數(shù)字信號(hào)，有時(shí)也有必要進(jìn)知調(diào)理。大多數(shù)數(shù)字信號(hào)調(diào)理模塊還提供其他一些電路模塊，這使的用戶可以通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字 I/O 直接