《虚拟仪器技术》实验指导书(6)

LabVIEW实验指导书

实验五 LabVIEW编程的数组与簇

一、实验目的

1．掌握如何创建、使用数组；数组函数的功能和应用，掌握它们的区别以及相应操作。 2．掌握如何创建、使用簇；簇函数的功能和应用，掌握它们的区别以及相应操作。 二、实验原理

1．数组是一些具有相同类型的元素组成的集合。数组包含两方面的内容：元素和维数。数组中的元素可以是数字、布尔、字符、路径、波形和簇等数据类型。一个数组可以是一维或者多维，如果必要，每维最多可有231-1个元素。可以通过数组索引访问其中的每个元素。数组元素不能是数组、图表或者图形。

LabVIEW提供了很多用于操作数组的功能函数，位于函数Functions?数组Array中。其中包括创建数组、初始化数组、数组大小、数组子集、索引数组等。 ? 创建数组：用于根据标量值或者其他的数组创建一个数组。 ? 初始化数组：创建所有元素值都相等的数组。 ? 数组大小：返回输入数组中的元素个数。 ? 数组子集：选取数组或者矩阵的某个部分。 ? 索引数组：用于访问数组中的某个元素。

建立数组的步骤如下：

1）从数组和类子模板（Controls-All Controls-Array & Cluster）上选中数组，放置在前面板中，此时为数组空壳，可以向里边添加（用拖拽的方法）数字、布尔、字符等数据类型的控制器或指示器，来建立相应的数组控制器和指示器。此时可以看到数组上有两个显示窗口：

? 标号显示窗：标号从0开始，每单击一次―增加‖键，标号显示值顺序递增。这个标号

就是数组元素的序号；对于一个含n个元素的数组，其标号为0～n-1。

? 元素显示窗：用来显示元素的数值。数组中的元素按序号排列。数组元素的查找按行/列标号进行。

2）右键单击标号窗口，弹出一个快捷菜单，选择Add Dimension来增加数组的维数。 2．簇（Cluster）是另一种数据类型，它的元素可以是不同类型的数据。它类似于C语言中的structure。使用簇可以把分布在框图中各个位置的数据元素组合起来，这样可以减少连线的拥挤程度，减少子VI的连接端子的数量。

簇相当于一个容器，容器中的元素可以是各种不同的数据类型。也就是说，可以在一个簇中放置控制模板上的各种控件，如数字控件、布尔控件、数组控件等，但是不能将输入控件和输出控件同时放入其中。因此，在编辑流程图时，可以减少连线数以及连线的节点数，最终简化流程图。它有多个输入，一个输出。

要建立簇，可以选择控制模板中数组和类子模板上的Cluster，将其调入前面板。向类控件中放入元素，即将控制模板中的相应控件放入其中，俗称把元素―捆绑‖在一起。 ? 捆绑（Bundle）数据

Bundle功能将分散的元件集合为一个新的簇，或允许你重置一个已有的簇中的元素。可以用位置工具拖曳其图标的右下角以增加输入端子的个数。最终簇的序是取决于被捆绑的输入的顺序。右图中Bundle图标中部的Cluster端子用于用新元

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素重置原簇中的元素。

? 分解（Unbundle）簇

Unbundle是Bundle的逆过程，它将一个簇分解为若干分离的元素。如果要对一个簇分解，就必须知道它的元素个数。LabVIEW还提供一种可以根据元素的名字来捆绑或分解簇的方法。

右键单击簇控件的边缘，弹出快捷菜单，如图5-1。其中： Reorder Controls In Cluster：用于设置类控件中各元素的排列顺序，这个排列顺序是输出信号顺序，如图5-2所示。在Cluster输出1和输出2两个簇控件中，元素输出的排列顺序不一样。

AutoSizing：右键单击该选项后，出现如图5-3所示的菜单，选择相应的选项，可自动调节类控制的边框大小及排列方式。

图5-1 簇控件快捷菜单

Properties：用来定义类控件的一些属性，如―AutoSizing‖，改变标签的名称，是否显示标签等内容及填入描述信息。属性页将前面板的属性特征集中到了一些简单的配置对话框中。

数组和簇的区别如下：

? 簇可以包含不同的数据类型，而数组仅可以包含相同的数据类型； ? 簇具有固定的大小。 三、实验内容

1．练习数组的基本创建。利用循环的自动索引功能创建一个装有10个随机数的一维数组，并计算数组元素的平方和，同时求出该数组索引为3、长度为2的子数组。要求前面板显示该一维数组及平方和结果、输出的子数组。

图5-2 Reorder Controls In Cluster设置

图5-3 AutoSizing设置

2．编辑下列VI，理解一维数组和二维数组的产生，存为Two Dimensional Array Demo.vi。

5-4 Two Dimensional Array

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3．创建一个VI，实现将输入控件值与输入数组合并连接起来生成新的数组。该VI使用数组大小和初始化数组两函数来创建维数合适的新数组，并将新数组的所有元素初始化为1。最后，VI计算两新数组间的差，并将结果显示在前面板中。前面板和基本程序框图组成如图5-5所示，最后将该VI保存为Practice with Arrays .vi文件。

图5-5 Practice with Arrays前面板和程序框图

4．创建由一个控件簇和一个显示簇所组成的VI。要求输入控件数值加一，开关二反相，显示簇同时进行相应的显示。前面板组成如图5-6，最后将该VI保存为Cluster.vi文件。

图5-6 Cluster前面板和程序框图

四、思考题

1．讨论数组和簇的相同点和不同点。 2．用户可以创建一个包含数组的数组。（ a. 真 b. 假）

3．将两个输入数组和一个For循环相连。自动索引在两个通道中都有效。一个数组有10个元素，另一个数组有5个元素。如图所示，计数接线端与一个值7相连。这个VI运行完之后，循环显示控件的值是多少呢？

虽然For循环运行5次，但是循环计数从0开始，因此循环显示控件值显示为4。 五、实验报告要求

1．调试编辑以上VI，按顺序打印以上VI的前面板与程序框图后，贴在实验报告上；实验报告中要求详细说明设计步骤要点。

2．心得体会及其它。

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实验六 LabVIEW编程的图形显示

一、实验目的

1．学习并掌握Chart和Graph的使用，理解它们的区别。 2．掌握Chart的三种显示模式。 3．了解其它二维图形的绘制。 二、实验原理

图形显示是虚拟仪器面板设计的重要内容。图形是以曲线来显示数组中的数据，常用的二维图形控件有Chart、Graph和XY Graph，可显示多条曲线。并可以改变曲线显示的格式。 在LabVIEW的图形显示中Graph和Chart是两个基本的概念。一般说来Chart是将数据源（例如采集得到的数据）在某一坐标系中，实时、逐点地显示出来，它可以反映被测物理量的变化趋势，例如显示一个实时变化的波形或曲线，传统的模拟示波器、波形记录仪就是这样。而Graph则是对已采集数据进行事后处理的结果。它先将被采集数据存放在一个数组之中，然后根据需要组织成所需的图形显示出来。它的缺点是没有实时显示，但是它的表现形式要丰富得多。例如采集了一个波形后，经处理可以显示出其频谱图。如数字示波器。

LabVIEW的Graph子模板中有许多可供选用的控件，其中常用的见下表：

Waveform（波形） XY Intensity（强度图） Digital（数字图） 3D Curve（三维曲线） Chart * * Graph * * * * * 由表中可以看出，Chart方式尽管能实时、直接地显示结果，但其表现形式有限，而Graph方式表现形式要远为丰富，但这是以牺牲实时为代价的。

1．Graph控件（波形图）

以Graph为例，图6-1为它的控件，这些控件都包含在图形菜单的Visible Items选项下。

标签(Label) 曲线图例 说明 (Caption) 图形模板 (Graph Palette) 光标图例 (Cursor Legend) 刻度图例 (Scale Legend) 图6-1 Graph的图形控件

曲线图例可用来设置曲线的各种属性，包括线型（实线、虚线、点划线等）、线粗细、颜色以及数据点的形状等。

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图形模板可用来对曲线进行操作，包括移动、对感兴趣的区域放大和缩小等。

光标图例用来设置光标、移动光标，帮助你用光标直接从曲线上读取感兴趣的数据。 刻度图例用来设置坐标刻度的数据格式、类型（普通坐标或对数坐标），坐标轴名称以及刻度栅格的颜色等。

2．Chart（波形图表）的独有控件

Chart的数据并没有事先存在一个数组中，它是实时显示的，为了能够看到先前的数据，Chart控件内部含有一个显示缓冲器，其中保留了一些历史数据。这个缓冲器按照先进先出的原则管理，其最大容量是1024个数据点。 ? 滚动条(Scrollbar)

它直接对应于显示缓冲器，通过它可以前后观察缓冲器内任何位置的数据。 ? 数据显示(Digital Display)

选中它，可以在图形右上角出现一个数字显示器，这样可以在画出曲线的同时显示当前最新的一个数据值。

? 刷新模式(Update Mode)

Chart提供了三种画面的刷新模式，分别是： ? Strip Chart Mode（条状图）：它与纸带式图表记录仪类似。曲线从左到右连续绘制，

当新的数据点到达右部边界时，先前的数据点逐次左移。 ? Scope Chart Mode（示波器模式）：它与示波器类似。曲线从左到右连续绘制，当新的数据点到达右部边界时，清屏刷新，从左边开始新的绘制。它的速度较快。 ? Sweep Chart Mode（扫描模式）：与示波器模式的不同在于当新的数据点到达右部边

界时，不清屏，而是在最左边出现一条垂直扫描线，以它为分界线，将原有曲线逐点向右推，同时在左边画出新的数据点。如此循环下去。

? 堆叠式图区（Stack Plots）

在相同的纵坐标下，由于各种测量信号的差异，将几条曲线显示在同一个图区有困难时，可以组织出一种纵坐标相同，而有各自横坐标的堆叠式图区。 三、实验内容

1．Chart（波形图表）和Graph（波形图）的比较

创建一个VI，用Chart和Graph分别显示40个随机数产生的曲线，比较程序的差别。

图6-2 Chart和Graph的比较

显示的结果是一样的，但实现方法不同。Chart产生在循环内，每得到一个数据点，就立刻显示。而Graph在循环外，40个数都产生之后，跳出循环，然后一次显示出整个曲线。从运行过程可以看到这一点。

还有For循环执行40次，产生的40个数据存储在一个数组中，这个数组创建于For循环的边界上（使用自动索引功能）。在For循环结束之后，该数组就将被传送到外面的Graph。仔细看流程图，穿过循环边界的连线在内、外两侧粗细不同，内侧表示浮点数，外侧表示数组。

2．设计一个VI来测量温度，每隔250ms测一次，共测定10秒。在数据采集过程中，VI将在波形Chart上实时地显示测量结果。在采集过程结束后，在Graph上一次性画出数据波形

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