虛擬儀器實(shí)驗(yàn)三VIP

0 實(shí)驗(yàn)三 LabVIEW 編程的數(shù)組和簇與圖形顯示 一 LabVIEW 編程的數(shù)組和簇 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 掌握如何創(chuàng)建 使用數(shù)組 數(shù)組函數(shù)的功能和應(yīng)用 掌握它們的區(qū)別以及相應(yīng)操作 2 掌握如何創(chuàng)建 使用簇 簇函數(shù)的功能和應(yīng)用 掌握它們的區(qū)別以及相應(yīng)操作 二 實(shí)驗(yàn)原理 1 數(shù)組是一些具有相同類型的元素組成的集合 數(shù)組包含兩方面的內(nèi)容 元素和維數(shù) 數(shù)組中的元素可以是數(shù)字 布爾 字符 路徑 波形和簇等數(shù)據(jù)類型 一個數(shù)組可以是一維 或者多維 如果必要 每維最多可有 231 1 個元素 可以通過數(shù)組索引訪問其中的每個元素 數(shù)組元素不能是數(shù)組 圖表或者圖形 LabVIEW 提供了很多用于操作數(shù)組的功能函數(shù) 位于函數(shù) Functions 數(shù)組 Array 中 其 中包括創(chuàng)建數(shù)組 初始化數(shù)組 數(shù)組大小 數(shù)組子集 索引數(shù)組等 創(chuàng)建數(shù)組 用于根據(jù)標(biāo)量值或者其他的數(shù)組創(chuàng)建一個數(shù)組 初始化數(shù)組 創(chuàng)建所有元素值都相等的數(shù)組 數(shù)組大小 返回輸入數(shù)組中的元素個數(shù) 數(shù)組子集 選取數(shù)組或者矩陣的某個部分 索引數(shù)組 用于訪問數(shù)組中的某個元素 建立數(shù)組的步驟如下 1 從數(shù)組和類子模板 Controls All Controls Array Cluster 上選中數(shù)組 放置在前面 板中 此時為數(shù)組空殼 可以向里邊添加 用拖拽的方法 數(shù)字 布爾 字符等數(shù)據(jù)類型的 控制器或指示器 來建立相應(yīng)的數(shù)組控制器和指示器 此時可以看到數(shù)組上有兩個顯示窗口 標(biāo)號顯示窗 標(biāo)號從 0 開始 每單擊一次 增加 鍵 標(biāo)號顯示值順序遞增 這個標(biāo) 號就是數(shù)組元素的序號 對于一個含 n 個元素的數(shù)組 其標(biāo)號為 0 n 1 元素顯示窗 用來顯示元素的數(shù)值 數(shù)組中的元素按序號排列 數(shù)組元素的查找按 行 列標(biāo)號進(jìn)行 2 右鍵單擊標(biāo)號窗口 彈出一個快捷菜單 選擇 Add Dimension 來增加數(shù)組的維數(shù) 2 簇 Cluster 是另一種數(shù)據(jù)類型 它的元素可以是不同類型的數(shù)據(jù) 它類似于 C 語 言中的 structure 使用簇可以把分布在框圖中各個位置的數(shù)據(jù)元素組合起來 這樣可以減少 連線的擁擠程度 減少子 VI 的連接端子的數(shù)量 簇相當(dāng)于一個容器 容器中的元素可以是各種不同的數(shù)據(jù)類型 也就是說 可以在一個 簇中放置控制模板上的各種控件 如數(shù)字控件 布爾控件 數(shù)組控件等 但是不能將輸入控 件和輸出控件同時放入其中 因此 在編輯流程圖時 可以減少連線數(shù)以及連線的節(jié)點(diǎn)數(shù) 最終簡化流程圖 它有多個輸入 一個輸出 要建立簇 可以選擇控制模板中數(shù)組和類子模板上的 Cluster 將其調(diào)入前面板 向類控 件中放入元素 即將控制模板中的相應(yīng)控件放入其中 俗稱把元素 捆綁 在一起 捆綁 Bundle 數(shù)據(jù) Bundle 功能將分散的元件集合為一個新的簇 或允許你重置一個已有 1 的簇中的元素 可以用位置工具拖曳其圖標(biāo)的右下角以增加輸入端子的個數(shù) 最終簇的序是 取決于被捆綁的輸入的順序 右圖中 Bundle 圖標(biāo)中部的 Cluster 端子用于用新元素重置原簇 中的元素 分解 Unbundle 簇 Unbundle 是 Bundle 的逆過程 它將一個簇分解為若干分離 的元素 如果要對一個簇分解 就必須知道它的元素個數(shù) LabVIEW 還提供一種可以根據(jù)元素的名字來捆綁或分解簇的方 法 右鍵單擊簇控件的邊緣 彈出快捷菜單 如圖 3 1 其中 Reorder Controls In Cluster 用于設(shè)置類控件中各元素的排列 順序 這個排列順序是輸出信號順序 如圖 3 2 所示 在 Cluster 輸出 1 和輸出 2 兩個簇控件中 元素輸出的排列順序不一樣 AutoSizing 右鍵單擊該選項(xiàng)后 出現(xiàn)如圖 3 3 所示的菜單 選擇相應(yīng)的選項(xiàng) 可自動調(diào)節(jié)類控制的邊框大小及排列方式 Properties 用來定義類控件的一些屬性 如 AutoSizing 改變標(biāo)簽的名稱 是否顯示標(biāo) 簽等內(nèi)容及填入描述信息 屬性頁將前面板的屬性特征集中到了一些簡單的配置對話框中 數(shù)組和簇的區(qū)別如下 簇可以包含不同的數(shù)據(jù)類型 而數(shù)組僅可以包含相同的數(shù)據(jù)類型 簇具有固定的大小 三 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1 練習(xí)數(shù)組的基本創(chuàng)建 利用循環(huán)的自動索引功能創(chuàng)建一個裝有 10 個隨機(jī)數(shù)的一維數(shù) 組 并計(jì)算數(shù)組元素的平方和 同時求出該數(shù)組索引為 3 長度為 2 的子數(shù)組 要求前面板 顯示該一維數(shù)組及平方和結(jié)果 輸出的子數(shù)組 2 編輯下列 VI 理解一維數(shù)組和二維數(shù)組的產(chǎn)生 存為 Two Dimensional Array Demo vi 圖 3 1 簇控件快捷菜單 圖 3 2 Reorder Controls In Cluster 設(shè)置 圖 3 3 AutoSizing 設(shè)置 2 3 4 Two Dimensional Array 3 創(chuàng)建一個 VI 實(shí)現(xiàn)將輸入控件值與輸入數(shù)組合并連接起來生成新的數(shù)組 該 VI 使用 數(shù)組大小和初始化數(shù)組兩函數(shù)來創(chuàng)建維數(shù)合適的新數(shù)組 并將新數(shù)組的所有元素初始化為 1 最后 VI 計(jì)算兩新數(shù)組間的差 并將結(jié)果顯示在前面板中 前面板和基本程序框圖組成 如圖 3 5 所示 最后將該 VI 保存為 Practice with Arrays vi 文件 圖 3 5 Practice with Arrays 前面板和程序框圖 4 創(chuàng)建由一個控件簇和一個顯示簇所組成的 VI 要求輸入控件數(shù)值加一 開關(guān)二反相 顯示簇同時進(jìn)行相應(yīng)的顯示 前面板組成如圖 3 6 最后將該 VI 保存為 Cluster vi 文件 圖 3 6 Cluster 前面板和程序框圖 五 實(shí)驗(yàn)報告要求 1 調(diào)試編輯以上 VI 按順序打印以上 VI 的前面板與程序框圖后 貼在實(shí)驗(yàn)報告上 實(shí) 驗(yàn)報告中要求詳細(xì)說明設(shè)計(jì)步驟要點(diǎn) 2 心得體會及其它 3 二 LabVIEW 編程的圖形顯示 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 學(xué)習(xí)并掌握 Chart 和 Graph 的使用 理解它們的區(qū)別 2 掌握 Chart 的三種顯示模式 3 了解其它二維圖形的繪制 二 實(shí)驗(yàn)原理 圖形顯示是虛擬儀器面板設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容 圖形是以曲線來顯示數(shù)組中的數(shù)據(jù) 常用的 二維圖形控件有 Chart Graph 和 XY Graph 可顯示多條曲線 并可以改變曲線顯示的格式 在 LabVIEW 的圖形顯示中 Graph 和 Chart 是兩個基本的概念 一般說來 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 逐點(diǎn)地顯示出來 它可以反映被測物理 量的變化趨勢 例如顯示一個實(shí)時變化的波形或曲線 傳統(tǒng)的模擬示波器 波形記錄儀就是 這樣 而 Graph 則是對已采集數(shù)據(jù)進(jìn)行事后處理的結(jié)果 它先將被采集數(shù)據(jù)存放在一個數(shù)組 之中 然后根據(jù)需要組織成所需的圖形顯示出來 它的缺點(diǎn)是沒有實(shí)時顯示 但是它的表現(xiàn) 形式要豐富得多 例如采集了一個波形后 經(jīng)處理可以顯示出其頻譜圖 如數(shù)字示波器 LabVIEW 的 Graph 子模板中有許多可供選用的控件 其中常用的見下表 ChartGraph Waveform 波形 XY Intensity 強(qiáng)度圖 Digital 數(shù)字圖 3D Curve 三維曲線 由表中可以看出 Chart 方式盡管能實(shí)時 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)時為代價的 1 Graph 控件 波形圖 控件 波形圖 以 Graph 為例 圖 3 7 為它的控件 這些控件都包含在圖形菜單的 Visible Items 選項(xiàng)下 圖 3 7 Graph 的圖形控件 曲線圖例 刻度圖例 Scale Legend 圖形模板 Graph Palette 光標(biāo)圖例 Cursor Legend 標(biāo)簽 Label 說明 Caption 4 曲線圖例可用來設(shè)置曲線的各種屬性 包括線型 實(shí)線 虛線 點(diǎn)劃線等 線粗細(xì) 顏 色以及數(shù)據(jù)點(diǎn)的形狀等 圖形模板可用來對曲線進(jìn)行操作 包括移動 對感興趣的區(qū)域放大和縮小等 光標(biāo)圖例用來設(shè)置光標(biāo) 移動光標(biāo) 幫助你用光標(biāo)直接從曲線上讀取感興趣的數(shù)據(jù) 刻度圖例用來設(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 2 Chart 波形圖表 的獨(dú)有控件 波形圖表 的獨(dú)有控件 Chart 的數(shù)據(jù)并沒有事先存在一個數(shù)組中 它是實(shí)時顯示的 為了能夠看到先前的數(shù)據(jù) Chart 控件內(nèi)部含有一個顯示緩沖器 其中保留了一些歷史數(shù)據(jù) 這個緩沖器按照先進(jìn)先出的 原則管理 其最大容量是 1024 個數(shù)據(jù)點(diǎn) 滾動條 Scrollbar 它直接對應(yīng)于顯示緩沖器 通過它可以前后觀察緩沖器內(nèi)任何位置的數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)顯示 Digital Display 選中它 可以在圖形右上角出現(xiàn)一個數(shù)字顯示器 這樣可以在畫出曲線的同時顯示當(dāng)前 最新的一個數(shù)據(jù)值 刷新模式 Update Mode Chart 提供了三種畫面的刷新模式 分別是 Strip Chart Mode 條狀圖 它與紙帶式圖表記錄儀類似 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 先前的數(shù)據(jù)點(diǎn)逐次左移 Scope Chart Mode 示波器模式 它與示波器類似 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 清屏刷新 從左邊開始新的繪制 它的速度較快 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 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 同時在左邊畫出新的數(shù)據(jù)點(diǎn) 如此循環(huán)下去 堆疊式圖區(qū) Stack Plots 在相同的縱坐標(biāo)下 由于各種測量信號的差異 將幾條曲線顯示在同一個圖區(qū)有困難時 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) 三 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1 Chart 波形圖表 和 Graph 波形圖 的比較 創(chuàng)建一個 VI 用 Chart 和 Graph 分別顯示 40 個隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生的曲線 比較程序的差別 圖 3 8 Chart 和 Graph 的比較 顯示的結(jié)果是一樣的 但實(shí)現(xiàn)方法不同 Chart 產(chǎn)生在循環(huán)內(nèi) 每得到一個數(shù)據(jù)點(diǎn) 就立刻顯示 而 Graph 在循環(huán)外 40 個數(shù)都產(chǎn)生之后 跳出循環(huán) 然后一次顯示出整個曲線 從運(yùn)行過程可以看到這一點(diǎn) 還有 For 循環(huán)執(zhí)行 40 次 產(chǎn)生的 40 個數(shù)據(jù)存儲在一個數(shù)組中 這個數(shù)組創(chuàng)建于 For 循環(huán)的邊界上 使 用自動索引功能 在 For 循環(huán)結(jié)束之后 該數(shù)組就將被傳送到外面的 Graph 仔細(xì)看流程圖 穿過循環(huán)邊界 的連線在內(nèi) 外兩側(cè)粗細(xì)不同 內(nèi)側(cè)表示浮點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)數(shù) 外側(cè)表示數(shù)組數(shù)組 5 2 設(shè)計(jì)一個 VI 來測量溫度 利用隨機(jī)數(shù)模擬產(chǎn)生溫度值 20 rand 70 每隔 250ms 測 一次 共測定 10 秒 在數(shù)據(jù)采集過程中 VI 將在波形圖表 Chart 上實(shí)時地顯示測量結(jié)果 在采集過程結(jié)束后 在波形圖 Graph 上一次性畫出數(shù)據(jù)波形曲線 并算出溫度的最大值 最 小值和平均值 3 利用 XY Graph 構(gòu)成李薩育圖形 波形圖 Waveform Graph 有一個特征 其 X 是測量點(diǎn)序號 時間間隔等 Y 是測量數(shù) 據(jù)值 但是它并不適合描述一般的 Y 值隨 X 值變化曲線 適合于這種情況的控件是 XY Graph 我們通過一個構(gòu)成李薩育圖形的例子來看一下它的使用 如果控制 XY 方向的兩個數(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