虚拟仪器实验指导书.docx
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虚拟仪器实验指导书
《虚拟仪器技术》
实验指导书
实验一Labview编程环境
一、实验目的
（1）熟悉Labview的编程环境。
（2）掌握VI程序三个要素：
前面板、框图程序和图标/连接器的使用方法。
二、实验类型
验证型
三、实验仪器
计算机，Labview软件。
四、实验原理
使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为VI。
VI包括三个部分：
程序前面板、框图程序和图标/连接器。
程序前面板用于设置输入数值和观察输出量，用于模拟真实仪表的前面板。
在程序前面板上，输入量被称为控制（Controls），输出量被称为显示（Indicators）。
控制和显示是以各种图标形式出现在前面板上，如旋钮、开关、按钮、图表、图形等，这使这得前面板直观易懂。
每一个程序前面板都对应着一段框图程序。
框图程序用LabVIEW图形编程语言编写，可以把它理解成传统程序的源代码。
框图程序由端口、节点、图框和连线构成。
其中端口被用来同程序前面板的控制和显示传递数据，节点被用来实现函数和功能调用，图框被用来实现结构化程序控制命令，而连线代表程序执行过程中的数据流，定义了框图内的数据流动方向。
五、实验内容和要求
1.1编写VI程序完成，已知三角形三个边长A、B、C，计算三角形的面积S。
此程序目的是熟悉前面板、框图程序和图标/连接器的使用方法，由于三角型面积为
其中
为实现上述功能，可编写如图1－1所示的程序前面板和框图程序：
前面板框图
图1－1求三角型面积
具体的编程步骤如下：
（1）前面板：
在前面板上放置三个数值控制器（Controls/numeric/digitalcontrol），分别将标识改成A、B和C，用于输入三角形的三个边长。
然后放置一个数值指示器S，用于显示三角形面积计算结果。
（2）框图程序：
如图选择计算节点并进行连线。
程序中所用节点均在Function/numeric选项板中。
其中用到复合代数运算节点（CompoundArithmetic），第一个用于进行三个数相加，第二个用于进行四个数相乘。
将复合节点放在框图程序中，只有两个输入端，将光标放在该节点上，右键打开快捷菜单，选择AddInput可以增加输入端口，选择ChangeMode可以改变计算模式（相加或相乘等）。
（3）运行程序：
程序连线调通以后，用调节工具分别给A、B和C赋一个初值，点击运行箭头运行程序，计算结果在S指示器中显示。
六、注意事项
正确使用工具模板（ToolsPalette），控制模板（ControlsPalette），功能模板（FunctionsPalette）上的各种对象。
实验二Labview编程环境及基本编程技术
一、实验目的
练习For循环，While循环,Case分支等基本Labview编程结构。
二、实验类型
验证型
三、实验仪器
计算机，Labview软件。
四、实验原理
利用Labview的结构子模板中For循环，While循环,Case分支等基本Labview编程技术，实现复杂程序功能
五、实验内容和要求
2.1编写VI程序，完成用for循环生成100个随机数，求出其中的最大值和最小值并显示。
此程序目的是熟悉for循环编程结构和移位寄存器的工作原理，为加深知识的理解，请分两步完成上述练习，
首先编写程序，完成用for循环生成100个随机数并显示。
其前面板和框图如图2－1所示：
2－1用for循环生成100个随机数
具体的编程步骤如下：
（1）前面板放置waveformchart，调整纵坐标刻度。
（2）程序框图中首先放置一个for循环框，给定循环次数为100，然后放置一个随机数生成节点，将其输出连线到波形图的端口上，程序完成。
注：
随机数生成节点，功能选项板\numeric\randomnumber。
随机生成0到1之间的一个浮点数。
（3）在前面板运行程序，可以看出生成的一百个随机数。
思考题：
请在程序框图用高亮状态运行程序，观察程序的数据流。
其次在上图基础上，在循环中增加求最大100个随机数的最大值的功能。
为完成上述功能，需在前面板各增加一个“最大值”和“最小值”数值显示器，在程序框图中的循环框内如图完成框图程序，其中用到两对对移位寄存器，和两个求两个数中最大和最小值的功能节点。
（Functions\Comparision\Max&Min）。
编程步骤略。
程序前面板和框图程序如图2－2所示：
图2－2用for循环生成100个随机数，求出其中的最大值和最小值并显示
六、注意事项
正确使用For循环，While循环,Case分支等各种结构对象。
七、思考题
请独立上机编写两个VI程序实现下列功能
2.2利用Case结构，输入一个数，如果是正数，计算该数的平方根并显示；如果是负数，显示错误信息。
2.3利用While循环随机数，并与给定数进行比较，两个数相同时，程序停止。
实验三Labview扩展编程技术
一、实验目的
（1）掌握Labview扩展编程技术中属性节点的使用方法
（2）能够运用Labview编程技术独立开发信号测试的程序。
二、实验类型
验证型
三、实验仪器
计算机，Labview软件。
四、实验原理
利用属性节点，可以获取所对应对象的属性，也可以对对象的属性进行修改。
不同的对象，属性中包括的内容不同。
在框图程序中对象对应的端口处打开快捷菜单，选择create/propertynote项，创建一个属性节点，可以作为输出端口（write），接收数据。
也可以输入端口（read）发出数据。
在属性节点的快捷菜单中，选择changetoread/changetowrite可以改变属性节点的读写属性。
五、实验内容和要求
3.1用棒图监测某个运行工况参数，当该参数超过危险值时，用改变棒图颜色来进行提示。
要求上述参数测量范围为0－100，设标准值为50，当测量值小于标准值时，棒图颜色为兰色，测量值超过50时，棒图显示值变成红色，表明此时测量值超标。
根据题目要求的功能，完成后的前面板和框图程序如图3－1所示。
图3－1改变棒图颜色显示参数超过危险值
具体步骤可参考如下：
1创建棒图的属性节点：
程序框图中将选择工具放在棒图上，弹出菜单，选择Create/PropertyNote，此时在程序框图中产生一个属性节点，将此属性节点放入Case的True框中，由于用该属性节点控制棒图的显示颜色，因而还需对该属性节点作两个调整：
2改变填充属性，在属性节点处弹出菜单，选择Property/FillColor。
由于该属性节点的目的是要改变棒图的填充属性，而不是要从棒图读取颜色，因而在属性节点弹出菜单中选择ChangeToWrite。
3Case的True框是执行测量值大于50时的显示，即棒图要求显示红颜色，因而需要将一个红颜色的颜色盒常数连到属性节点上。
1）True框中放置颜色盒：
Functions/Numeric/AdditionalNumericConstands/ColorBox。
2）将ColorBox的颜色改成红色，利用色彩填充工具。
3）将ColorBox连线到属性节点上。
按照上述同样步骤填充Case结构的False框中的执行内容，区别是其中的颜色框中为兰颜色。
六、注意事项
1注意如何创建一个属性结点。
2注意属性节点的读写属性及如何修改。
七、思考题
3.2编制一个大程序完成下面全部功能：
1）在一个条件循环结构采集一个值的范围在（0－100）之间随机数，并把采集结果实时显现在波形图表中，要求每隔200ms采集一个数据，且控制条件循环停止的开关状态要满足每次运行VI程序时不必每次都重新打开该开关。
2）采集过程结束后，使用Graph中画出数据曲线，同时在Mean、Max和Min数字显示栏中显示出数据的平均值、最大值和最小值。
3）检测数据是否超出范围，当数据超出上限（HighLimit）时，前面板上的LED将点亮，并且有一个蜂鸣器发声。
同时在采集过程结束后，在另增加一个Graph可同时显示温度报警上限和数据曲线，进可能修改图形坐标使曲线图更加明显。
实验四.红绿灯系统
实验原理：
U18通过DO0、DO1、DO2输出高电平或低电平信号，通过U9ULN2003器件反向后，分别驱动D6红灯、D7黄灯、D8绿灯开始发光或结束发光，同时，U18通过设置DO7~DO13端为高电平或低电平信号，通过U10ULN2003分别反向驱动DIG1数码管a~g各段显示相应的数码信息，最终实现当某一灯亮时，数码管从某一数值开始倒记时。
实验步骤：
1．接线：
用电缆将实验板数字口XS2与采集卡数字口连接。
2．调试与结果：
通过U18应用软件控制U18的DO0、DO1、DO2端的高或低电平状态，点亮红、黄、绿三盏灯中的一只，同时控制U18的DO7~DO13端的高或低电平状态，显示某一数值，并按每秒减1的规则控制数码管显示相应的数值。
3．整个显示过程是：
红灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1的规则显示—>当显示值为0时，红灯暗，
黄灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1的规则显示—>当显示值为0时，黄灯暗，
绿灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1的规则显示—>当显示值为0时，绿灯暗，
黄灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1的规则显示—>当显示值为0时，黄灯暗，
红灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1的规则显示。
如此循环往复。
软件流程
说明：
时间显示采用CASE结构进行7段译码输出至数码管D8~D14。
Labview面板图：
Labview流程图：
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