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1、計算機仿真和可視化設計,基于LabVIEW的工程軟件應用,蔡建安 陳潔華 張文藝,目錄,1LABVIEW概述 2LABVIEW模板簡介 3創(chuàng)建VI程序 4LABVIEW結構 5LABVIEW 數據類型 6圖表及圖形 7字符串和文件I/O 8數據采集 9工程仿真和設計常用編程技法 10虛擬設備實例水環(huán)境工程仿真軟件 11附錄,1LABVIEW概述,1.1由虛擬萬能材料試驗機認識虛擬設備 1.2虛擬設備（VI）的構造平臺,LabVIEW概述,本章介紹了圖形編程語言LabVIEW和虛擬儀器（設備）的概念，學習要點為： 虛擬儀器（設備）的概念、應用，和仿真實驗與可視化設計； LabVIEW系統(tǒng)使用的執(zhí)

2、行文件和目錄； VI的三個部分：程序前面板、框圖程序和圖標/連接器； LabVIEW的下拉和彈出菜單的概念、功能和使用。,演示虛擬材料試驗機及其實驗,,啟動虛擬實驗,,,LabVIEW環(huán)境,LabVIEW.exe執(zhí)行程序，用于啟動LabVIEW。 vi1ib目錄：該目錄包含庫，如數據采集、儀器控制和分析。它必須與LabVIEW可執(zhí)行程序在同一目錄下。不要改變vi1ib目錄的名稱，因為LabVIEW啟動時要查找該目錄。如果改變此名稱，就不能使用眾多的控件和庫函數。 example目錄：該目錄包含許多示例，這些例子示范LabVIEW的功能。 user.1ib目錄：用戶創(chuàng)建的保存于該目錄并將出現在L

3、abVIEW的FunctionsPalette(函數選項板)上。 instx.1ib目錄：如果希望用戶儀器驅動程序庫出現在LabVIEW的函數選項板上，應將其放置在該目錄下。,VI的構成,VI包括三個部分： 程序前面板 框圖程序 圖標/連接器,File文檔菜單,Edit編輯菜單,Operate操作菜單,Tools工具菜單,Browse瀏覽菜單,Windows窗口菜單,LabVIEW基本演示,LabVIEW 7.1,LabVIEW 有不同的版本，目前已推出了LabVIEW 8，但現主要在用的是LabVIEW 7.1，7.0 和 6i。 LabVIEW具有向下兼容性，高版本可以讀取版本低的文件。本

4、書VI主要用 6i 編寫，以保證上述版本均能打開。,2LABVIEW模板簡介,2.1概述 2.2工具模板(ToolsPalette) 2.3控制模板(ControlsPalette) 2.4功能模板(FunctionsPalette),LabVIEW模板學習要點,窗口頂部工具欄包括：運行、字體選擇、排列調整和疊放次序等操作按鈕； 工具模板提供了編程使用的創(chuàng)建、修改和調試VI工具，在構建和編輯VI時應首先確定選擇了正確的工具； 控制模板服務于前面板，用于添加輸入控制和輸出顯示。每個圖標代表一個子模板。常用的有：數值、布爾值、字符串、數組和群、列表、圖文環(huán)、圖形信號、輸入輸出和修飾等子模板； 功能

5、模板服務于框圖程序，每個圖標代表一個子模板。常用的有：結構、數值運算、布爾邏輯、比較運算、字符串運算、數組和群、時間、文件、輸入/輸出等子模板。,窗口頂部工具欄,包括： 運行按鈕、連續(xù)執(zhí)行按鈕、停止按鈕、暫停繼續(xù)按鈕，字體環(huán)。 排列調整環(huán)，間隙描述環(huán)，位置次序調整環(huán)。,,,,,,,,,,,框圖程序窗口工具欄,高亮度執(zhí)行按鈕，在是否選擇高亮度模式間切換，執(zhí)行程序時可以在框圖程序中觀察到數據流動。 單步通過按鈕，進入單步模式時，程序單步通過一個節(jié)點并停在下一節(jié)點上，同時它不停地閃爍，表示當前節(jié)點準備執(zhí)行。 單步進入節(jié)點按鈕，再次單擊此按鈕，程序單步進入循環(huán)、子VI等節(jié)點。通過單步進入節(jié)點，可以單步

6、執(zhí)行節(jié)點內的程序。 單步退出節(jié)點按鈕，再次單擊此按鈕，程序單步退出循環(huán)、子等節(jié)點。通過單步退出節(jié)點，可完成單步通過節(jié)點功能，并進到下一節(jié)點。 警告指示器，當程序存在潛在問題時，就會出現這個警告指示，但這并不因此而引起不能執(zhí)行。,,,,,,,,工具模板(ToolsPalette),操作工具 選擇（位置）工具 標簽工具 連線工具 對象彈出菜單工具 平移工具 斷點工具 探針工具 顏色提取工具 顏色工具,,,,,,,,,,,控制模板(ControlsPalette),數值子模板：包含數值的控制和顯示。 布爾值子模塊：邏輯數值的控制和顯示。 字符串子模板：ASCII碼字符串和路徑的控制和顯示。 數組和群

7、子模板：復合型數據類型的控制和顯示。 列表子模板：各類列表的控制和顯示。 圖形子模板：顯示數據結果的趨勢圖和曲線圖。 圖文環(huán)（Ring）：控制和顯示菜單環(huán)和文字列表欄、圖像列表欄的選型。,,,,,,,,,控制模板(ControlsPalette),信號的輸入輸出子模板。 路徑和參考名(Refnum)子模板：文件路徑和各種標識的控制和顯示。 老版本子模板，列舉老版本中的顯示控制件。 對話框子模板：用于輸入對話框的顯示控制。 修飾子模板：用于給前面板進行裝飾的各種圖形對象。 控件容器庫子模板：用于操作OLE、ActiveX等功能。 調用存儲在文件中的控制和顯示的接口。 用戶自定義的控制和顯示。,,

8、,,,,,,,,結構子模板：包括程控結構命令，例如循環(huán)控制等，以及全局變量和局部變量。 數值運算子模板：包括各種常用的數值運算符，如“”以及各種常見的數值表達式，如+1運算；還包括數制轉換、三角函數、對數、復數等運算，以及各種數值常數。 布爾邏輯子模板：包括各種邏輯運算符以及布爾常數。 字符串運算子模板：包含各種字符串操作函數、數值與字符串之間的轉換函數，以及字符(串)常數等。 數組子模板：包括數組運算函數、數組轉換函數，以及常數數組等。,,,功能模板(FunctionsPalette),,,,,功能模板(FunctionsPalette),簇子模板。包括簇的處理函數，以及簇常數等。 比較子模

9、板：包括各種比較運算函數，如大于、小于、等于。 時間和對話框子模板：包括對話框窗口、時間和出錯處理函數等。 文件輸入/輸出子模板：包括處理文件 I/O的程序和函數。 “選擇VI子程序”子模板：可以選擇一個VI程序作為子程序（SubVI）插入當前程序中。,,,,,,,虛擬萬能材料試驗機組裝,,虛擬萬能材料試驗機組裝,創(chuàng)建VI程序,3.1實例體驗虛擬儀器的建立過程 3.2虛擬儀器的編輯 3.3框圖程序的構成元素 3.4子VI的建立和使用,3 學習指導,盡早投入編程實踐對學習LabVIEW至關重要，在跟隨本章進行編程實踐時體會VI的創(chuàng)建、了解VI的組成，掌握編輯修改方法。,學習要點,建立虛擬儀器就是

10、根據功能目標創(chuàng)建對應的儀器面板和框圖程序，需要了解控制、功能模板上不同圖標的用途； 儀器面板設計重在控制和對話，框圖程序重在實現正確的相互關系； 掌握虛擬儀器編輯技術，熟練使用工具模板的各種工具，是編程和調試VI的關鍵； 框圖程序由節(jié)點、端點、圖框和連線四種元素構成，組合出相互的邏輯關系； 學習子VI的建立和調用，這在建立一個高質量的VI時十分必要。,例 3.1 計算空塔流速,首先啟動LabVIEW系統(tǒng)程序，選擇 New VI，屏幕出現一個無標題的VI前面板窗口。本例中，我們有兩個可控制量（自變量）水量控制和濾塔直徑；并有兩個顯示量（因變量）濾塔面積和流速。,例 3.1 計算空塔流速VI構建,

11、LabVIEW 7.1計算空塔流速VI構建,虛擬儀器的編輯,選擇對象。把 Positioning tool（位置工具)放在準備選擇的對象上，按住鼠標左鍵，該對象的輪廓邊上出現流動的虛線，表示對象被選中。如果要選擇一個以上的對象，按住Shift鍵不放，然后用鼠標單擊每一個想要選擇的對象。也可以用位置工具，在窗口空白處按住鼠標左鍵拖出一個虛線的矩形框，把想要選擇的對象都包含在其中，這些對象即被選中。 移動對象。把位置工具放在對象上，按住鼠標左鍵不放，拖動鼠標，可以將對象轉移到窗口中的任意位置上。 刪除對象。選中對象，然后按Delete鍵(或選擇EditClear選項)，即可刪除該對象。,虛擬儀器的

12、編輯,復制對象。先選中對象 (鼠標左鍵按下不放)，同時按Ctrl鍵，然后移動鼠標把對象復制到任意位置上，也可以用Edit菜單中的copy和Paste來復制對象。 選擇和刪除連線。把位置工具移到線段上，單擊鼠標左鍵，即選中線段(如果有數段線段在交匯處相交，則單擊數下鼠標，即選中該數段線段)；按Delete鍵，即刪除該線段。 連線的伸縮性。通過位置工具，可以把單個或一組對象移動到新的位置，而連線跟著伸縮。,虛擬儀器的編輯,不良連線。不良連線用虛線表示。例如，當源數據與目標數據類型不匹配時，會出現虛線(不良連線)。要刪除一條不良連線，用位置工具單擊不良連線后按Delete鍵。如果要刪除框圖程序中所有

13、的不良連線，可以選擇EditRemove Bad Wires(移去不良連線)(或按Ctrl+B鍵)。 改變文本的字體、風格和尺寸。用標簽工具選擇文本，通過工具欄中的Font ring可以改變標簽框中任何文本的字體和尺寸。 改變對象尺寸。用位置工具把光標移到對象的四角處，此時會出角形圖示，拖動它便可以改變對象的尺寸。 改變顏色。從工具模板中選擇顏色工具，并在正方形框上單擊鼠標，彈出調色板。選擇一種顏色，然后單擊對象，便可以改變對象的顏色。注意顏色工具中上下兩個正方形框分別代表對象的前景色和背景色，調色板上的 T標志，表示透明無色。,例 3.2 不良連線及糾正方法,文件e3_2.vi存放錯誤的程序

14、， 文件e3_2_3.vi存放訂正后。,框圖程序的構成元素,框圖程序由節(jié)點、端點、圖框和連線四種元素構成。 LabVIEW有二種節(jié)點類型函數節(jié)點和子VI節(jié)點。 函數節(jié)點是LabVIEW編譯好供使用的。 子VI節(jié)點是LabVIEW或用戶的圖形語言形式。,框圖程序的構成元素,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。 前面板對象端點是數據在框圖程序部分和前面板之間傳輸的接口。 常量端點在VI程序框圖中永遠只能作為數據流源點。。,框圖程序的構成元素,圖框是LabVIEW實現程序結構控制命令的圖形表示。如循環(huán)控制、條件分支控制和

15、順序控制等。 連線是端口間的數據通道。數據單向流動，不同的線型代表不同的數據類型，從源端口向一個或多個目的端口流動。,子VI的建立和使用,子VI（SubVI）就是被其他的 VI調用的VI。 可以將任何一個定義了圖標和聯(lián)接器的 VI作為另一個 VI的子程序。 構造一個子VI主要的工作就是定義它的圖標和聯(lián)接器。 在其他的 VI中調用子程序VI的過程就是將定義了圖標放入該VI的程序框圖，并在主程序中對子VI聯(lián)接器進行外部連線。,圖標編輯器的窗口,?？梢杂么翱谧筮叺母鞣N工具設計像素編輯區(qū)中的圖標形狀。編輯區(qū)右側的一個方框中顯示了一個實際大小的圖標。 聯(lián)接器是 VI 數據的輸入輸出接口。 通過選擇 VI的端子數并為每個端子指定對應的前面板對象以定義聯(lián)接器。,