第1章虛擬儀器及LabVIEW入門1.1虛擬儀器概述1.2LabVIEW簡介1.3LabVIEW的運行機制1.4LabVIEW的操作模板1.5LabVIEW幫助1.6LabVIEW的初步操作1.7數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)操作1.8ExpressVI習題11.1虛擬儀器概述傳統(tǒng)儀器技術發(fā)展到今天，已經(jīng)經(jīng)歷了模擬儀器、數(shù)字儀器、智能儀器等階段，從20世紀70年代開始進入到了虛擬儀器時代。通常，在完成某個測試任務時需要很多儀器，如示波器、電壓表、頻率分析儀、信號發(fā)生器等，對復雜的數(shù)字電路系統(tǒng)還需要邏輯分析儀、IC測試儀等。這么多的儀器不僅價格昂貴、體積大、占用空間，相互連接起來很費事、費時，而且經(jīng)常由于儀器之間的連接、信號帶寬等方面的問題給測量帶來很多麻煩，使得原本并不復雜的測量變得異常困難。要提高電子測量儀器的測量準確度和效率，就要求儀器本身具有自動調節(jié)、校準、量程轉換、計算、尋找故障等功能，能自動存儲有關數(shù)據(jù)并在需要時自動調出等，這些要求傳統(tǒng)儀器很難滿足，在以前幾乎被視為不可能的事。計算機科學和微電子技術的迅速發(fā)展和普及，有力地促進了多年來發(fā)展相對緩慢的儀器技術。目前，正在研究的第三代自動測試系統(tǒng)中，計算機處于核心地位，計算機軟件技術和測試系統(tǒng)更緊密地結合成了一個有機整體，儀器的結構概念和設計觀點等都發(fā)生了突破性的變化，出現(xiàn)了新的儀器概念——虛擬儀器。由于虛擬儀器應用軟件集成了儀器的所有采集、控制、數(shù)據(jù)分析、結果輸出和用戶界面等功能，使傳統(tǒng)儀器的某些硬件乃至整個儀器都被計算機軟件所代替。1.1.1虛擬儀器的概念虛擬儀器(VirtualInstrument，VI)的概念是由美國國家儀器公司提出來的，虛擬儀器本質上是虛擬現(xiàn)實一個方面的應用結果。也就是說虛擬儀器是一種功能意義上的儀器，它充分利用計算機系統(tǒng)強大的數(shù)據(jù)處理能力，在基本硬件的支持下，利用軟件完成數(shù)據(jù)的采集、控制、數(shù)據(jù)分析和處理以及測試結果的顯示等，通過軟、硬件的配合來實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的各種功能，大大突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、顯示、傳送、存儲等方面的限制，使用戶可以方便地對儀器進行維護、擴展和升級。虛擬儀器是基于計算機的儀器，計算機和儀器的密切結合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向，虛擬儀器就是在通用計算機上加上一組軟件和硬件，使得使用者在操作這臺計算機時，就像是在操作一臺自己設計的專用的傳統(tǒng)電子儀器。在虛擬儀器系統(tǒng)中，硬件僅僅是為了實現(xiàn)信號的輸入、輸出，軟件才是整個儀器系統(tǒng)的關鍵。任何一個使用者都可以通過修改軟件的方法，很方便地改變、增減儀器系統(tǒng)的功能與規(guī)模，所以有“軟件就是儀器”之說。虛擬儀器的基本構成包括計算機、虛擬儀器軟件、硬件接口模塊等，其中，硬件接口模塊可以包括插入式數(shù)據(jù)采集卡(DAQ)、串/并口、IEEE?488接口(GPIB)卡、VXI控制器以及其他接口卡。目前較為常用的虛擬儀器系統(tǒng)是數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)、GPIB儀器控制系統(tǒng)、VXI儀器系統(tǒng)以及這三者之間的任意組合。1.1.2虛擬儀器的特點虛擬儀器的最大特點是將計算機資源與儀器硬件、DSP技術相結合，在系統(tǒng)內共享軟硬件資源，打破了以往由廠家定義儀器功能的模式，由用戶自己定義儀器功能。在虛擬儀器中，使用相同的硬件系統(tǒng)，通過不同的軟件編程，就可以實現(xiàn)功能完全不同的測量儀器。傳統(tǒng)儀器與虛擬儀器系統(tǒng)的比較如表1.1所示。由此可見，虛擬儀器盡可能采用通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件，同時能充分發(fā)揮計算機的能力，有強大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強的“個性儀器”。表1.1傳統(tǒng)儀器與虛擬儀器系統(tǒng)的比較1.1.3虛擬儀器在各方面的應用虛擬儀器系統(tǒng)開放、靈活，可與計算機技術保持同步發(fā)展，以提高精確度，降低成本，并大大節(jié)省用戶的開發(fā)時間，因此已經(jīng)在測量領域得到廣泛的應用。

1．監(jiān)控方面用虛擬儀器系統(tǒng)可以隨時采集和記錄從傳感器傳來的數(shù)據(jù)，并對之進行統(tǒng)計、數(shù)字濾波、頻域分析等處理，從而實現(xiàn)監(jiān)控功能。

2．檢測方面在實驗室中，利用虛擬儀器開發(fā)工具開發(fā)專用虛擬儀器系統(tǒng)，可以把一臺個人計算機變成一組檢測儀器，用于數(shù)據(jù)/圖像采集、控制與模擬。中國農(nóng)業(yè)大學的研究人員利用虛擬儀器開發(fā)平臺開發(fā)了用于精密播種機性能檢測的實驗室自動化系統(tǒng)。

3．教育方面現(xiàn)在，隨著虛擬儀器系統(tǒng)的廣泛應用，越來越多的教學部門也開始用它來建立教學系統(tǒng)，不僅大大節(jié)省了開支，而且由于虛擬儀器系統(tǒng)具有靈活、可重用性強等優(yōu)點，使得教學方法也更加靈活了。．電信方面由于虛擬儀器具有靈活的圖形用戶接口和強大的檢測功能，同時又能與GPIB和VXI儀器兼容，因此很多工程師和研究人員都把它用于電信檢測和場測試。1.1.4虛擬儀器的發(fā)展趨勢隨著計算機技術、電子技術、網(wǎng)絡通信技術的進步和不斷拓展，未來的儀器概念將是一個開放的系統(tǒng)概念。計算機和現(xiàn)代儀器相互包容，計算機網(wǎng)絡也就是通用的儀器網(wǎng)絡，在測控系統(tǒng)中有更多不同類型的智能設備像計算機和工作站一樣成為網(wǎng)絡的節(jié)點聯(lián)入網(wǎng)絡，比如各種智能儀器、虛擬儀器及傳感器等，通過充分利用目前已比較成熟的Internet網(wǎng)絡的設施，不僅能實現(xiàn)更多資源的共享，降低組建系統(tǒng)的費用，還可提高測控系統(tǒng)的功能，并拓寬其應用的范圍，“網(wǎng)絡就是儀器”的概念確切地概括了儀器的網(wǎng)絡化發(fā)展趨勢。計算機技術、傳感器技術、網(wǎng)絡技術與測量、測控技術的結合，使網(wǎng)絡化、分布式測控系統(tǒng)的組建更為方便，以Internet為代表的計算機網(wǎng)絡技術的迅猛發(fā)展及相關技術的不斷完善，使得計算機網(wǎng)絡的規(guī)模更大，應用更廣。在國防、通信、航空航天、氣象、制造等領域，對大范圍的網(wǎng)絡化測控將提出更迫切的需求，網(wǎng)絡技術也必將在測控領域得到廣泛的應用。網(wǎng)絡化儀器很快會發(fā)展并成熟起來，從而有力地帶動和促進現(xiàn)代測量技術即網(wǎng)絡測量技術的進步。目前，我國的虛擬儀器設計、生產(chǎn)、使用也已經(jīng)起步，我國有幾家企業(yè)正在研制PC虛擬儀器，產(chǎn)品已達到一定的批量。國內專家預測：未來的幾年內，我國將有50%的儀器為虛擬儀器，屆時，國內將有大批企業(yè)使用虛擬儀器系統(tǒng)對生產(chǎn)設備的運行狀況進行實時監(jiān)測。隨著微型計算機的發(fā)展，各種有關軟件不斷誕生，虛擬儀器將會逐步取代傳統(tǒng)的測試儀器而成為測試儀器的主流。1.2LabVIEW簡介

LabVIEW是美國國家儀器公司(NationalInstruments，以下簡稱NI公司)研制的一個功能強大的開發(fā)平臺，于1983年4月問世，主要是為儀器系統(tǒng)的開發(fā)者提供一套能夠快捷地建立、檢測和修改儀器系統(tǒng)的圖形軟件系統(tǒng)，1986年推出的LabVIEWforMacintosh引發(fā)了儀器工業(yè)的革命。1990年1月，LabVIEW正式推出，它提供了圖形編譯功能，使得LabVIEW中的VI(虛擬儀器)可以與編譯C語言以一樣的速度運行。1992年，LabVIEW的多平臺版本問世，使它可以在Windows、Macintosh以及SunSolaris等平臺上運行。1993年，LabVIEW?3.0版本開發(fā)完成，同時提供給用戶的是一個應用系統(tǒng)生成器(ApplicationBuilder)，它使得LabVIEW的VI變成一個可以獨立運行的程序。經(jīng)過十多年的發(fā)展，我們今天看到的LabVIEW已經(jīng)成為一個具有直觀界面、便于開發(fā)、易于學習且具有多種儀器驅動程序和工具庫的大型儀器系統(tǒng)開發(fā)平臺。

LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench)是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學術界和研究實驗室所接受，被視為一個標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通信的全部功能。它還內置了便于應用TCP/IP、ActiveX等軟件標準的庫函數(shù)，是一個功能強大且靈活的軟件，利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣。圖形化的程序語言又稱為“G”語言，它與C、Pascal、Basic等傳統(tǒng)編程語言有著諸多相似之處，如相似的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)流控制結構、程序調試工具以及層次化、模塊化的編程特點等。但二者最大的區(qū)別在于，傳統(tǒng)編程語言用文本語言編程，而LabVIEW使用圖形語言(即各種圖標、圖形符號、連線等)，以框圖的形式編寫程序。用LabVIEW編程無需具備太多編程經(jīng)驗，因為LabVIEW使用的都是測試工程師們熟悉的術語和圖標，如各種旋鈕、開關、波形圖等，界面非常直觀形象，因此LabVIEW對于缺乏豐富編程經(jīng)驗的測試工程師們來說無疑是個極好的選擇。

LabVIEW作為一個面向最終用戶的工具，它可以增強構建科學和工程系統(tǒng)的能力，提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑，使用它進行原理研究、設計、測試并實現(xiàn)儀器系統(tǒng)時，可以大大提高工作效率。利用LabVIEW，可產(chǎn)生獨立運行的可執(zhí)行文件，它是一個真正的32位編譯器。像許多重要的軟件一樣，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh等多種版本。1.3LabVIEW的運行機制1.3.1LabVIEW的安裝與啟動

LabVIEW的安裝非常簡單，只需要按照提示，選擇必要的安裝項就可以完成。其安裝速度取決于計算機硬件。為了控制VXI、GPIB和DAQ設備，還需要運行專用儀器驅動設備和VISA庫函數(shù)的安裝程序。從開始菜單中運行“NationalInstrumentsLabVIEW?7.1”，將出現(xiàn)如圖1-1所示的歡迎窗口，在這里可檢查幫助文檔和升級提示。單擊Continue，進入啟動界面，如圖1-2所示。圖1-1LabVIEW的歡迎窗口圖1-2LabVIEW的啟動界面圖1-2中各按鈕功能如下：

(1)?New…：創(chuàng)建一個空白的VI或者從模板生成一個VI。

(2)?Open…：打開一個最近操作過的VI或者打開一個例程。

(3)?Configure...：設置MeasurementandAutomationExplore或LabVIEW。

(4)?Help...：查看包括VI說明、查找例程、錯誤代碼說明、網(wǎng)絡資源等幫助信息。在LabVIEW對話框中單擊New...按鈕，將彈出如圖1-3所示的對話框，在對話框左邊的Createnew中，樹型控件用于選擇新建文檔類型。其中，BlankVI用于建立新程序；VIfromTemplate按類型列出了LabVIEW提供的程序模板；OtherDocumentTypes列出了其他文檔的類型，選中適當?shù)奈臋n類型后，單擊OK按鈕，打開對應的新文檔窗口。圖1-3New對話框1.3.2LabVIEW程序的基本構成所有的LabVIEW應用程序(即虛擬儀器(VI))包括前面板(FrontPanel)、框圖程序(DiagramProgramme)以及圖標/連接器(Icon/Connector)三部分。

1．前面板前面板是圖形用戶界面，也就是VI的虛擬儀器面板，這一界面上有用戶輸入和顯示輸出兩類對象，具體顯示有開關、旋鈕、圖形以及其他控制(control)和顯示對象(indicator)，如圖1-4所示。圖1-4前面板開發(fā)窗口

2．框圖程序框圖程序提供VI的圖形化源程序，如圖1-5所示。在框圖程序中對VI編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能?？驁D程序中包括前面板上控件的連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的元素，例如函數(shù)、結構和連線等。如果將VI與標準儀器相比較，那么前面板就相當于儀器面板，而框圖相當于儀器箱內的功能部件。在很多情況下，使用VI可以仿真標準儀器。圖1-5框圖程序編輯窗口框圖程序是由節(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有兩種節(jié)點類型，即函數(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。

(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，即前面板對象端點、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，一個VI的前面板上的對象(控制或顯示)都在框圖中有一個對象端點與之一一對應。當在前面板創(chuàng)建或刪除面板對象時，可以自動創(chuàng)建或刪除相應的對象端點?？刂茖ο髮亩它c在框圖中是用粗框框住的。常量端點永遠只能在VI程序框圖中作為數(shù)據(jù)流源點。

(3)圖框。圖框是LabVIEW實現(xiàn)程序結構控制命令的圖形表示，如循環(huán)控制、條件分支控制和順序控制等，編程人員可以使用它們控制VI程序的執(zhí)行方式。代碼接口節(jié)點(CIN)是框圖程序與用戶提供的C語言文本程序的接口。

(4)連線。連線是端口間的數(shù)據(jù)通道，它們類似于普通程序中的變量。數(shù)據(jù)是單向流動的，從源端口向一個或多個目的端口流動。不同的線型代表不同的數(shù)據(jù)類型。在彩顯上，每種數(shù)據(jù)類型還以不同的顏色予以強調。下面是一些常用數(shù)據(jù)類型所對應的線型和顏色，關于數(shù)據(jù)類型和數(shù)組的概念將在后面章節(jié)討論。當需要連接兩個端點時，在第一個端點上點擊連線工具(從工具模板欄調用)，然后移動到另一個端點，再點擊第二個端點。端點的先后次序不影響數(shù)據(jù)流動的方向。當把連線工具放在端點上時，該端點區(qū)域將會閃爍，表示連線將會接通該端點。當把連線工具從一個端口接到另一個端口時，不需要按住鼠標左鍵。當需要連線轉彎時，點擊一次鼠標左鍵，即可以正交垂直方向地彎曲連線，按空格鍵可以改變轉角的方向。

3．前面板和框圖程序的工具條在前面板和框圖程序窗口中，各有一個控制VI的命令按鈕和狀態(tài)指示器工具條。盡管前面板工具條和框圖程序窗口中的工具條各自包含一些相同的按鈕和指示器，但它們有所不同。前面板窗口頂端的工具條如圖1-6所示，框圖程序窗口頂端的工具條如圖1-7所示。在前面板或框圖程序上，對齊對象(AlignObjects)用于將變量對象設置成較好的對齊方式。選擇希望對齊的對象后，可對兩個及其以上的對象設置較好的對齊方式。對齊對象的下拉菜單如圖1-8所示。圖1-6前面板工具條圖1-7框圖程序窗口工具條圖1-8對齊對象下拉菜單

4．圖標/連接器

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)，在軟件默認的情況下程序框圖和前面板的右上角顯示活動的VI的圖標。1.4LabVIEW的操作模板在LabVIEW的用戶界面上提供了3個浮動的圖形化模板(Palette)，包括工具(Tools)模板、控件(Control)模板、功能(Functions)模板。這3個模板功能強大、使用方便、表示直觀，是用戶編程的主要工具。

1．工具模板

LabVIEW的工具模板提供用于操作、編輯前面板和框圖程序上的各種對象，若使用某工具，只需要單擊該工具就可以。工具模板如圖1-9所示。在LabVIEW窗口中主菜單Windows下選擇ShowToolsPalette命令可以顯示該模板。表1.2所示為工具模板中的各個工具的名稱和功能。圖1-9工具模板表1.2工具模板功能一覽表續(xù)表

2．控件模板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。?如果控件模板不顯示，可以用Windows菜單的ShowControlsPalette功能打開它，也可以在前面板的空白處，點擊鼠標右鍵，以彈出控件模板?？丶０迦鐖D1-10所示，其中圖標右上角的黑色三角表明該圖標為子模板，要顯示具體控件需打開子模板。表1.3給出了Controls子模板的功能描述。

Controls模板中的子模板AllControls中包括了LabVIEW所有的面板對象，如圖1-11所示。表1.4所示為AllControls中各個子模板的主要功能。圖1-10控件模板表1.3Controls模板中子模板功能一覽表續(xù)表圖1-11AllControls子模板表1.4控件模板中的AllControls子模板功能介紹

3．功能模板功能模板是創(chuàng)建框圖程序的工具。該模板上的每一個頂層圖標都表示一個子模板。若功能模板不出現(xiàn)，則可以用Windows菜單下的ShowFunctionsPalette功能打開它，也可以在框圖程序窗口的空白處點擊鼠標右鍵，以彈出功能模板。功能模板如圖1-12所示，功能模板的第一層的前7個模板是Express子模板，其子模板功能如表1.5所示。功能模板的第8個模板是AllFunctions子模板，其中存放了LabVIEW所有的功能節(jié)點，表1.6所示為各個子模板的功能和作用。圖1-12功能模板表1.5功能模板中的子模板的介紹續(xù)表表1.6功能模板中的AllFunctions子模板的介紹續(xù)表續(xù)表續(xù)表1.5LabVIEW幫助

LabVIEW為用戶提供了非常全面的幫助信息，有效地利用幫助信息是掌握LabVIEW的一條捷徑。LabVIEW提供了各種獲取幫助信息的方法，包括實時上下文幫助(ShowContextHelp)、聯(lián)機幫助、LabVIEW范例查找器(FindExamples)和網(wǎng)絡資源(WebResources)。要顯示實時上下文幫助窗口，可選擇菜單欄中的Help→ShowContextHelp選項或直接單擊工具欄中的圖標，會彈出ContextHelp對話框，如圖1-13所示。單擊ContextHelp對話框中Clickhereformorehelp會彈出更詳細的聯(lián)機幫助，如圖1-14所示。這是一個Windows標準風格的幫助窗口，包含了LabVIEW全部的幫助信息。用戶也可以選擇主菜單的Help→VI，F(xiàn)unction，&How-ToHelp…選項打開它，打開該窗口的快捷鍵是F1和Ctrl+?。圖1-13ContextHelp對話框圖1-14完整的幫助信息窗口1.6LabVIEW的初步操作1.6.1創(chuàng)建VI在此以一個簡單的例子說明VI的創(chuàng)建步驟。

【例1.1】分別求兩個雙精度浮點數(shù)的和、差。

(1)??選擇File→New，在下拉菜單中選擇BlankVI，，打開一個空白的VI。

(2)在前面板創(chuàng)建兩個數(shù)字控制器(NumericControl)和兩個數(shù)字指示器(NumericIndicator)，分別命名為A、B、C和D。其中A、B作為兩個雙精度的數(shù)，C作為和，D作為差。前面板如圖1-15所示。圖1-15前面板

(3)切換到框圖程序界面添加加法(Add)和減法(Subtract)運算節(jié)點，兩個節(jié)點都位于Functions→AllFunctions→Numeric子模板中。

(4)將鼠標切換到連線工具，連接圖標，完成框圖程序，如圖1-16所示。

(5)切換到前面板，輸入數(shù)據(jù)，運行程序，觀察實驗結果。圖1-16框圖程序1.6.2程序編輯和調試技術因為G語言中采用圖形化的編程方式，所以使用的菜單以及各個模板中編輯和調試工具也都采用圖形符號。本節(jié)主要講述如何在前面板和框圖面板中創(chuàng)建、選中、刪除、移動和排列對象，以及調試中常用到的方法。

1．VI的編輯創(chuàng)建VI以后，還需要對VI進行編輯，使VI的圖形化交互式界面更加美觀、友好，操作方便且更接近于真實儀器，使框圖程序布局清新、結構合理和易于修改。

1)選擇對象在前面板和框圖窗口中，使用定位工具(PositioningTool)來選擇對象，使用定位工具還可以移動和調整對象的大小。使用時，在定位工具移動到對象上時單擊鼠標左鍵。此時，被選中的對象將出現(xiàn)環(huán)繞的虛線輪廓。如果想同時選中多個對象，則可按住Shift鍵的同時使用定位工具逐個單擊選取對象，或用鼠標左鍵拖拽出選擇框，框內的所有對象都將被選中。圖1-17所示為多個對象的選中狀態(tài)。

2)調整對象的大小大多數(shù)VI對象都有尺寸控制點，當對象操作工具移動到對象上時，尺寸控制點將自動顯示出來，拖動某一個控制點時可以改變對象在該位置的尺寸，如圖1-18所示。有些對象只能改變水平或垂直方向上的大小，或者保持比例不變。圖1-17多個對象的選中狀態(tài)圖1-18調整對象的大小

3)復制和刪除對象按住Ctrl鍵，用定位工具在對象上單擊并將其拖放到新的位置，然后釋放鼠標，對象的副本出現(xiàn)在新位置，標簽在原來名字上加序號，原來對象不變，如圖1-19所示?；蛘咴贓dit下選Copy，然后再選Paste。選擇對象并在Edit菜單中選Clear，完成刪除操作。也可以選中對象，按下Delete鍵刪除選中對象。注意：如果選中的是程序結構元素，則執(zhí)行刪除操作將會把結構中的其他代碼全部刪除。

4)改變文本字體文本屬性的修改可通過前面板和框圖面板窗口工具條上的TextSetings的下拉菜單來進行，TextSetings的菜單如圖1-20所示。圖1-19對象的復制圖1-20文本設置菜單

5)改變對象的顏色在工具模板中把鼠標切換到顏色設置工具時，將有上下兩個重疊的顏色框，上面的表示對象的前景色或邊框色，下面的表示對象的背景色，如圖1-21所示。單擊其中的一個顏色框，就可以在彈出的顏色對話框中選中需要的顏色。一些對象可以分別設置其前景色和背景色，如旋鈕的前景色是主動撥盤的顏色，而背景色是凸起邊緣的基礎色。如果顏色對話框中沒有所需要的顏色，可以單擊顏色對話框右下角圖標來自定義顏色，如圖1-22所示。圖1-21顏色對話框圖1-22顏色定制對話框

2．VI的運行和調試

LabVIEW的編程環(huán)境提供了有效的調試方法，同時提供了許多與優(yōu)秀的交互式調試環(huán)境相關的特性，可與圖形編程完美地結合。除傳統(tǒng)的編程語言支持的單步運行、斷點和探針等以外，還增加了實時顯示的數(shù)據(jù)流的手段，從而使VI調試更容易。用戶可以觀察VI執(zhí)行時的程序代碼。

1)單步執(zhí)行

(1)單步(入)執(zhí)行。該操作按照節(jié)點順序單步執(zhí)行，遇到循環(huán)或者子程序跳入內部繼續(xù)執(zhí)行，其在工具條上的圖標為。

(2)單步跳執(zhí)行。該操作按照節(jié)點順序單步執(zhí)行，遇到循環(huán)或者子程序不跳入內部，而將其作為一個整體節(jié)點執(zhí)行，其在工具條上的圖標為。

(3)單步(出)執(zhí)行。執(zhí)行該操作可以跳出單步執(zhí)行狀態(tài)，其在工具條上的圖標為。

2)找出錯誤如果一個VI程序存在語法錯誤，則在面板工具條上的運行按鈕會變成一個折斷的箭頭，表示程序不能被執(zhí)行，這時該按鈕被稱作錯誤列表。單擊此按鈕，則LabVIEW彈出錯誤列表窗口，點擊其中任何一個所列出的錯誤，選用ShowError功能，則出錯的對象或端口就會變成高亮，如圖1-23所示。圖1-23定位程序錯誤

3)設置執(zhí)行程序高亮在LabVIEW的工具條中單擊按鈕，該按鈕叫做“高亮執(zhí)行”。再點擊運行按鈕，VI程序就以明顯較低的速度運行，沒有被執(zhí)行的代碼灰色顯示，執(zhí)行后的代碼高亮顯示，并顯示數(shù)據(jù)流線上的數(shù)據(jù)值。這樣，用戶就可以根據(jù)數(shù)據(jù)的流動狀態(tài)跟蹤程序的執(zhí)行。

4)斷點為了查找程序中的邏輯錯誤，希望框圖程序一個節(jié)點一個節(jié)點地執(zhí)行。使用斷點工具可以在程序的某一地點終止程序執(zhí)行。使用斷點工具時，將鼠標切換到Tools工具模板中的斷點工具(見圖1-24)，點擊希望設置或者清除斷點的地方，如圖1-25左圖所示。斷點的顯示對于節(jié)點或者圖框表示為紅框，對于連線表示為紅點。當VI程序運行到斷點被設置處時，程序被暫停在將要執(zhí)行的節(jié)點，以閃爍表示。按下單步執(zhí)行按鈕，閃爍的節(jié)點被執(zhí)行，下一個將要執(zhí)行的節(jié)點變?yōu)殚W爍，指示它將被執(zhí)行。也可以點擊暫停按鈕，這樣程序將連續(xù)執(zhí)行直到下一個斷點，如圖1-25右圖所示。

5)探針探針工具用來查看當框圖程序流經(jīng)某一連線時的數(shù)據(jù)值，在Tools工具模板中將鼠標切換到探針狀態(tài)，再用鼠標左鍵點擊希望放置探針的連接線，這時顯示器上會出現(xiàn)一個探針顯示窗口，同時，探針處會出現(xiàn)一個黃色的內含探針數(shù)字編號的方框，如圖1-26所示。在框圖程序中使用選擇工具或連線工具，在連線上點擊鼠標右鍵，在連線的彈出式菜單中選擇“探針”命令，同樣可以為該連線加上一個探針。圖1-24工具模板圖1-25斷點的設置圖1-26探針的添加1.6.3子VI建立和調用子VI(SubVI)相當于普通編程語言中的子程序，也就是被其他的VI調用的VI。子VI是層次化、模塊化VI的關鍵，它能使VI易于調試和維護?？梢詫⑷魏我粋€定義了圖標和連接器的VI作為另一個VI的子程序。在框圖程序中打開Functions→SelectaVI…，就可以選擇要調用的子VI。構造一個子VI主要的工作就是定義它的圖標和連接器。

1．圖標每個VI在前面板和框圖程序窗口的右上角都顯示了一個默認的圖標。啟動圖標編輯器的方法是，用鼠標右鍵單擊面板窗口右上角的默認圖標，在彈出菜單中選擇EditIcon，如圖1-27所示。圖1-28所示是圖標編輯器的窗口?？梢杂么翱谧筮叺母鞣N工具設計圖標編輯區(qū)中的圖標形狀。編輯區(qū)右側的一列方框顯示了實際大小的圖標。IconEditor選項板中工具的功能如表1.7所示。圖1-27激活IconEditor圖1-28圖標編輯器窗口表1.7圖標編輯工具介紹續(xù)表

2．連接器連接器是與VI控件和指示器對應的一組端子，是VI數(shù)據(jù)的輸入/輸出接口。如果用面板控制對象或者顯示對象從子VI中輸出或者輸入數(shù)據(jù)，那么這些對象都需要在連接器面板中有一個連線端子?？梢酝ㄟ^選擇VI的端子數(shù)并為每個端子指定對應的前面板對象以定義連接器。定義連接器的方法是，用鼠標右鍵單擊面板窗口中的圖標窗口，在快捷菜單中選擇ShowConnector。連接器圖標會取代面板窗口右上角的圖標。LabVIEW自動選擇的端子連接模式是控制對象的端子位于連接器窗口的左邊，顯示對象的端子位于連接器窗口的右邊。選擇的端子數(shù)取決于前面板中控制對象和顯示對象的個數(shù)。連接器中的各個矩形表示各個端子所在的區(qū)域，可以用它們從VI中輸入或者輸出數(shù)據(jù)。如果必要，也可以選擇另外一種端子連接模式。方法是在圖標上單擊鼠標右鍵彈出快捷菜單，選擇ShowConnector，再次彈出快捷菜單，選擇Patterns。子菜單中定義了36種不同的連接器的模式。應該注意子VI最多可用端子數(shù)是28個。若要改變連接器端子的空間排列方式，可從連接器窗口菜單中選擇命令，如Rotate90Degrees(旋轉90度)、FlipHorizontal(水平翻轉)、FlipVertical(豎直翻轉)等，如圖1-29所示。圖1-29Patterns中端子模板

3．給控件和指示器定義端子使用連線工具為前面板控件和指示器指定連接端子，步驟如下：

(1)用連線工具單擊連接器端子，端子變?yōu)楹谏?/p>

(2)在前面板上，單擊要指定給所選端子的控件或指示器，虛線選取框將框住控件或指示器。

(3)在前面板空白區(qū)單擊，選取框消失，所選端子將呈現(xiàn)連接對象的數(shù)據(jù)顏色，表示該端子已經(jīng)指定。

(4)對要連接的每個控件和指示器重復(1)～(3)步。

【例1.2】將例題1.1創(chuàng)建的VI改造為可調用的子VI。第一步：編輯圖標。雙擊右上角的圖標連接器，進入IconEditor清除原背景，選擇256Colors，選中文本工具在圖標編輯區(qū)寫要寫的文字。選中16Colours的按鈕，單擊Copyfrom，再選擇256Colors，自動建立16色圖標，用同樣方法編輯黑白圖標，如圖1-30所示。第二步：建立連接器。在前面板圖標窗口中，選擇ShowConnector打開連接器圖標(見圖1-31)，查看輸入和輸出端口與要設定的是否一致，若不一致可進行增減。把鼠標切換到連線狀態(tài)并指向要連接的控件A上，將移動指針移動到連接器相應的端口單擊，連接器端口變?yōu)槌壬?，表明設置成功。用同樣方法定義其他控件，保存程序(見圖1-32)。圖1-30圖標編輯窗口圖1-31顯示連接器的方法圖1-32建立連接器第三步：調用子VI。在一個新的VI程序中如果要調用前面建立的子程序，可在框圖面板上選擇Functions→AllFunctions→SelectaVI(見圖1-33)，找到存放程序的路徑，如圖1-34所示。圖1-33子VI的調用方法圖1-34調用子VI的程序1.7數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)操作圖

LabVIEW幾乎支持所有的數(shù)據(jù)類型。?數(shù)據(jù)可以是整型或各種精度的浮點型、布爾型、字符串?；镜臄?shù)據(jù)類型是使用LabVIEW進行編程的基礎，也是構成復合數(shù)據(jù)類型的基礎。1.7.1數(shù)值型數(shù)值型是一種基本的數(shù)據(jù)類型，在LabVIEW中分類比較詳細，具體見表1.8及圖1-35。通常情況下，數(shù)據(jù)類型隱含在控制、常量和指示之中。前面板中數(shù)值類型的對象在Controls→AllControl→Numeric和Controls→NumericControls中，如圖1-36所示。1-35LabVIEW中的數(shù)據(jù)類型表1.8LabVIEW數(shù)據(jù)類型表(a)Numeric圖1-36前面板中的Numeric子模板(b)NumericControls這兩個模板中，Numeric為完整的列表，NumericControls為常用的數(shù)值控制器模板，包含不同的控制和指示，盡管外觀各異，但本質相同。若要改變某節(jié)點的數(shù)據(jù)類型，如以Controls→AllControl→Numeric中的節(jié)點Meter為例，可在圖標處點擊右鍵，選擇Properties，出現(xiàn)窗口如圖1-37所示。切換到DataRange屬性頁面中單擊Representation，出現(xiàn)圖形菜單，就可以切換數(shù)據(jù)類型，如圖1-38所示。圖1-37Properties對話框圖1-38Representation圖形菜單1.7.2布爾型布爾數(shù)據(jù)類型只有True和False兩個值。如圖1-39(a)所示，Controls→Buttons&Switches子模板上的控件被添加到前面板上時都默認為是布爾類型的控制器，Controls→LEDs子模板上的控件被添加到前面板上時默認為布爾類型的指示器。所有布爾控制器和指示器位于Controls→AllControls→Boolean子模板上，如圖1-39(b)所示。布爾運算相當于傳統(tǒng)編程語言中的邏輯運算。傳統(tǒng)編程語言使用邏輯運算符將關系表達式或邏輯量連接起來，形成邏輯表達式，邏輯運算符包括and、or、not等。在LabVIEW中這些邏輯運算符是以圖標形式出現(xiàn)的。布爾運算節(jié)點位于Functions→AllFunctions→Boolean子模板中，如圖1-40所示。布爾運算節(jié)點的圖標與集成電路常用邏輯符號一致，可以使用戶很方便地使用這些節(jié)點，這些節(jié)點的用法如表1.9所示。圖1-39布爾數(shù)據(jù)類型(a)?Buttons&Switches子模板(b)Boolean子模板圖1-40Boolean子模板表1.9布爾運算節(jié)點用法表1.7.3數(shù)學運算數(shù)學運算是編程語言中的基本運算之一，LabVIEW中的數(shù)學運算主要由Functions→AllFunctions→Numeric子模板中的節(jié)點完成，如圖1-41所示。Numeric子模板由數(shù)字常量、基本運算節(jié)點、類型轉換節(jié)點、三角函數(shù)節(jié)點、對數(shù)節(jié)點、復數(shù)節(jié)點、附加數(shù)字常數(shù)節(jié)點和三個Express節(jié)點組成。這里敘述類型轉換節(jié)點的用法，其他節(jié)點在使用時可參考ContextHelp窗口或其他幫助資料。利用類型轉換節(jié)點在不同的數(shù)據(jù)類型之間進行轉換，所有的類型轉換節(jié)點位于Conversion子模板中，如圖1-42所示，各節(jié)點的用法如表1.10所示。圖1-41Numeric子模板圖1-42Conversion子模板表1.10類型轉換節(jié)點用法表續(xù)表續(xù)表續(xù)表1.8ExpressVI自LabVIEW7開始，LabVIEW提供了Express技術，用以快捷、簡便地搭建專業(yè)的測試系統(tǒng)。在此之后的版本中，Express技術得到了不斷的加強。它將各種基本函數(shù)進一步打包為更加智能、功能更加豐富的函數(shù)，并對其中某些函數(shù)提供配置對話框，通過配置框可以對函數(shù)進行詳細的配置。因此，通過ExpressVI可以用很少的步驟實現(xiàn)功能完善的測試系統(tǒng)。對于復雜的系統(tǒng)，利用ExpressVI也能起到極大的簡化作用。

1.8.1初識ExpressVI在1.4節(jié)中已經(jīng)提到功能模板第一層的前七個模板是Express子模板。下面以一個濾波器為例來初步感受ExpressVI的用法。

1．產(chǎn)生仿真信號將Functions→Input→SimulateSignalVI函數(shù)放置在程序框圖上，在放置的同時會彈出如圖1-43所示的對話框，用于對仿真信號進行配置。設置正弦信號的頻率為100?Hz，同時加上高斯白噪聲。

2．放置濾波器將Functions→SignalAnalysis→Filter函數(shù)放置在程序框圖上，同時出現(xiàn)類似圖1-43所示的濾波器配置對話框，可以選擇濾波器的類型以及一些濾波器參數(shù)，這里設置為低通濾波器。圖1-43仿真信號對話框

3．創(chuàng)建波形顯示圖將以上兩個VI放置后，將仿真信號的輸出與濾波器的輸入連接。右擊仿真信號的輸出端，選擇Create→GraphIndicator創(chuàng)建波形顯示圖。類似地，在濾波器的輸出端也創(chuàng)建一個波形顯示圖。

4．加上程序控制結構用Functions→ExecutionControl→WhileLoop將程序圍住，這里注意到與普通的While循環(huán)有所不同，它會自動給While循環(huán)添加一個Stop按鈕，簡化了編程步驟。接著再放置一個時延器TimeDelay在While循