虛擬儀器程序軟件與malab軟件的比較

1軟件材料的開發(fā)—LabVIEW簡介lab視圖是虛擬實驗室建模軟件（實驗室虛擬環(huán)境）的簡稱。這是由美國國家機器公司（ni）開發(fā)的一套完整而靈活的工具和分析軟件應用程序。LabVIEW程序稱為虛擬儀器或簡稱為VI,每個VI都由前面板和框圖程序以及圖標/連接端口三部分組成。LabVIEW不同于基于文本的編程語言(如Fortran和C),它是一種圖形編程語言——通常稱為G編程語言,其編程過程就是通過圖形符號描述程序的行為。LabVIEW使用的是科學家和工程師們所熟悉的術語,還使用了易于識別的構造G語言的圖形符號。即使具有很少編程經驗的人也能學會使用LabVIEW,并能夠發(fā)現(xiàn)和了解一些有用的基本編程原則。LabVIEW是工程人員開發(fā)虛擬儀器常用的一種軟件工具。它有以下特點:(1)圖形化的編程方式,設計者無需寫任何文本格式的代碼,是真正的工程師的語言;(2)提供豐富的數(shù)據(jù)采集、分析及存儲的庫函數(shù);(3)既提供了傳統(tǒng)的程序調試手段,如設置斷點,單步運行,同時提供獨到的高亮執(zhí)行工具,使程序動畫式運行,利于設計者觀察到程序運行的細節(jié),使程序的調試和開發(fā)更為便捷;(4)32bit的編譯器編譯成32bit的編譯程序,保證用戶數(shù)據(jù)采集,測試和測量方案的高速執(zhí)行;(5)囊括了PCI、GPIB.PXI、VXI、RS-232/485在內的各種儀器通信總線標準的所有功能函數(shù),使得不懂得總線標準的開發(fā)者也能夠驅動不同總線標準的接口設備與儀器;(6)提供大量與外部代碼或軟件進行連接的機制,諸如DLL(動態(tài)連接庫)、DDE(共享庫),ActiveX等;(7)強大的Internet功能,支持常用的網絡協(xié)議,方便網絡、遠程測控儀器的開發(fā)。2虛擬儀器編程軟件與數(shù)學軟件matlab的比較MATLAB(MATrixLABoratory,矩陣實驗室)是由美國MathWorks公司于1984年推出的一套數(shù)值計算軟件,分為總包和若干個工具箱,可以實現(xiàn)數(shù)值分析、優(yōu)化、統(tǒng)計、偏微分方程數(shù)值解、自動控制、信號處理、圖像處理等若干個領域的計算和圖形顯示功能。它將不同數(shù)學分支的算法以函數(shù)的形式分類成庫,使用時直接調用這些函數(shù)并賦予實際參數(shù)就可以解決問題,快速而且準確。MATLAB自1984年正式推出后,其功能越來越強大,知名度也越來越大,已成為國際公認的最優(yōu)秀的數(shù)學軟件之一,其應用范圍涵蓋了工業(yè)、電子、醫(yī)療以及建筑等領域。其主要特點大致如下:(1)MATLAB的基本單位為矩陣,其表達式與數(shù)學、工程計算中常用的形式類似。并且矩陣的行和列無需定義,可隨時添加或修改;(2)MATLAB語言以解釋方式工作,對每條語句進行解釋后即運行,鍵入算式即得結果,無需編譯,對錯誤可立即做出反應,大大減少了編程和調試的工作;(3)具有非常友好的人機界面。MATLAB語言規(guī)則與人們長期以來使用的在演算紙上進行演算的書寫習慣十分相似,易學易讀適于交流;(4)具有強大的作圖和數(shù)據(jù)可視化功能?？梢园褦?shù)據(jù)以多種形式加以表現(xiàn),非常簡單、直觀、方便;(5)具有很強的可擴展性。MATLAB軟件包括MATLAB主程序和許多日益增多的工具箱,工具箱實際就是用MATLAB的基本語句編寫的各種子程序集,用于解決某一方面的專門問題或實現(xiàn)某一類的新算法。MATLAB還提供了與其他應用語言的接口,以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和傳遞。綜上,虛擬儀器編程軟件LabVIEW和數(shù)學軟件MATLAB是目前工程技術領域中比較流行的兩種軟件,功能強大,但是各自在某些方面存在著不足和缺點,對于一些需要進行大量數(shù)據(jù)運算處理的復雜應用,LabVIEW顯得有些力不從心。因此如果在LabVIEW中實現(xiàn)MATLAB的調用,把LabVIEW軟件平臺與MATLAB相結合使用,無疑可以很好地補充LabVIEW的開發(fā)功能,大大的拓寬虛擬儀器的開發(fā)范圍。3在intranet中調用nb3.1腳本節(jié)點生成LabVIEW的腳本節(jié)點允許用戶執(zhí)行外部腳本。具體地講,使用腳本節(jié)點可以執(zhí)行MATLAB腳本。由于許多人都曾經開發(fā)和使用過MATLAB腳本(稱為m文件),本論文將集中討論使用MATLAB腳本節(jié)點來執(zhí)行MATLAB腳本文件,其具體實現(xiàn)過程如下:3.1.1matlab收斂可從AllFunctions選項板上訪問MATLAB腳本節(jié)點,其調用方法:Functions→AllFunctions→Analyze→Mathematics→Formula→MATLABScript,打開MATLABScript節(jié)點即可進行操作。在框圖上放置腳本節(jié)點的方法是首先從選項板中選擇MATLAB腳本節(jié)點并將其放置在框圖上,然后使用Positioning工具將腳本節(jié)點調整到所希望的大小。3.1.2導入p有兩種方法可以向腳本節(jié)點中輸入MATLAB腳本。(1)使用Operating或Labeling工具直接向MATLAB腳本節(jié)點中輸入腳本;(2)可以直接導入寫好了的腳本,方法是使用鼠標右健單擊MATLAB腳本節(jié)點,從快捷菜單中選擇Import,從打開的Chooseascript(選擇腳本)對話框中選擇要導入的文件并單擊Open,MATLAB腳本文本將出現(xiàn)在腳本節(jié)點中。為了便于調試,建議在導入腳本到LabVIEW之前,先在MATLAB環(huán)境內編寫并運行。3.1.3加輸入變量的方法需要為MATLAB腳本節(jié)點的變量添加輸入輸出變量。添加輸出變量的方法是右擊MATLAB腳本節(jié)點幀并從快捷菜單中選擇AddOutput。同樣,添加輸入變量的方法是右擊MATLAB腳本節(jié)點幀并從快捷菜單中選擇AddInput.當輸入輸出變量出現(xiàn)在節(jié)點上后,可以給它們添加名字,當然在任何時候都可以使用Labeling工具編輯變量的名字。默認情況下,MATLAB腳本節(jié)點分別為errorin和errorout參數(shù)設置了一個輸入和一個輸出。為了利用錯誤檢查參數(shù)獲取調試信息,建議在運行VI前為MATLAB腳本節(jié)點上的errorout端子創(chuàng)建指示器,以觀察運行時產生的錯誤信息。3.1.4讀取matlab腳本文件有時要將MATLAB腳本保存為文本文件,這樣以后可從LabVIEW中打開該文件,從而將MATLAB腳本導入LabVIEW.保存MATLAB腳本的方法是右擊MATLAB腳本節(jié)點并從快捷菜單中選擇Export,打開Namethescript對話框,輸入希望的新文件名或選擇要覆蓋的現(xiàn)存文件,然后單擊save.MATLAB腳本文件是文本文件,盡管文本文件通常有.txt擴展名,但MATLAB文件使用.m擴展名。這與MATLAB的m文件命名約定一致。3.2matlab版本的安裝在LabVIEW中調用MATLAB時必須注意以下幾點:(1)LabVIEW使用ActiveX技術來實現(xiàn)MATLAB腳本節(jié)點,因此MATLAB腳本節(jié)點只能用于Windows平臺上。(2)計算機上必須安裝MATLAB5.0以上的版本才能使用MATLAB腳本節(jié)點,因為執(zhí)行腳本節(jié)點時要調用MATLAB腳本服務器。(3)LabVIEW雖然認可MATLAB數(shù)據(jù)類型,但是必須注意變量數(shù)據(jù)類型匹配要正確,否則LabVIEW運行時將產生錯誤或產生錯誤的信息。所以應該經常檢查腳本節(jié)點的輸入、輸出數(shù)據(jù)類型。在MATLAB中,對于任何新的輸入或輸出,其默認類型為Real.為了改變腳本節(jié)點上輸入輸出端子的數(shù)據(jù)類型,首先右擊輸入或輸出端子并從快捷菜單上選擇ChooseDataType,然后從可用的數(shù)據(jù)類型列表中選擇合適的數(shù)據(jù)類型。表1是LabVIEW和MATLAB對應的數(shù)據(jù)類型。4基于matlab的三維面圖繪制限于篇幅,下面以繪制一個三維球面圖為例進行說明:在LabVIEW的Controls選項板的graphindicators子選項板中有三個常用的圖形函數(shù)(波形顯示控件),它們可以顯示均勻采樣波形(WaveformChart、WaveformGraph)和多值函數(shù)曲線(XYGraph),而在Controls選項板→AllControls子選項板→Graph子選項板中可以找到所有的波形顯示控件,Graph子選項板中還包含了一些三維圖形和極坐標圖等控件;因此LabVIEW也可以繪制三維復雜的圖形,但過程就要復雜些,且圖形顯示不是很好看,甚至有時不能滿足用戶的需求。如圖1所示是在LabVIEW中編程實現(xiàn)的三維球面圖的框圖程序和運行結果。MATLAB強大的繪圖功能可以給LabVIEW圖形顯示方面很好的補充,在MATLAB中,既可以繪制基本圖形,也可以繪制不同坐標系下的圖形,還可以繪制不同專業(yè)用到的功能圖形,此外,MATLAB還有很強的三維可視化功能,能夠繪制具有高度真實感的實體模型圖。在MATLAB只需調用一個函數(shù)就可以輕松繪制出非常好看的二維、三維曲線和復雜的空間曲面圖。按照2講述步驟在LabVIEW中通過MATLABScript節(jié)點調用MATLAB完成三維球面圖的繪制,其框圖程序和運行結果如圖2所示。經過對比圖1和圖2,我們可以看出兩種繪制球面圖方法的區(qū)別:直接在LabVIEW中編程進行繪圖其框圖程序比較復雜且需預先知道球面的參數(shù)方程,繪制出的球面圖也不是很好看;而在LabVIEW中調用MATLAB繪制的球面圖僅在MATLABScript節(jié)點中調入一個創(chuàng)建球面的函數(shù)sphere即可完成,調用過程極其簡單,繪制的圖的效果極佳。這雖然只是一個簡單的例子,但很好地說明了問題。5虛擬儀器簡介通過以上介紹,我們可以了解到在LabVIEW中調用MATLAB腳本節(jié)點的實現(xiàn)過程;并且通過一個簡單的具體例子,證明了MATLAB在LabVIEW中調用是完全可以實現(xiàn)的,其實現(xiàn)過程簡單易行,并能夠很好的擴展LabVIEW功能,并將大大的拓寬虛擬儀器的開發(fā)范圍。