Labview波形显示控件

第27卷 第3期临沂师范学院学报2005年6月Vol.27No.3Journal of Liny i T eachers p College Jun.2005收稿日期:2005-04-20作者简介:曹会国(1970$),男,山东泰安人,泰山学院讲师,山东科技大学研究生,主要从事电子技术、微机原理等课程的教学与研究.基于LabVIEW 的波形发生与显示曹会国1, 陈宏圣2(1.泰山学院物理系; 2.泰山学院应用科学系,山东泰安271000)摘 要:介绍了基于L abVI EW 的波形产生与显示的实现方法.利用L abVIEW 及相应的虚拟仪器可以轻松、快捷地产生并显示波形,为理工科学习和测试技术实践提供了一条捷径.关键词:L abV IEW;虚拟仪器;波形发生与显示中图分类号:T P 206+.1 文献标识码:A 文章编号:1009-6051(2005)03-0024-03在理工科各门功课的学习及测试技术实践中,经常涉及有关波形产生的与显示问题.一般都是通过购买各种相应硬件设备来实现,需要大量的信号发生器和各种测量分析设备.购买这些设备不但需要花费大量经费,而且以后设备的维护和维修也要花费大量的人力物力,显然对于我们这个正处在发展中的国家是特别困难的.基于LabV IEW 的虚拟仪器的出现为我们很好地解决了这一难题.LabVIEW 是Laborato ry Virtual Instrument Eng ineering Wor kbench(实验室虚拟仪器集成环境)的简称,是美国国家仪器公司NI(National Instrum ents)的创新软件产品,被誉为/科学家与工程师0的语言.虚拟仪器是LabVIEW 的精髓,通过虚拟仪器的延伸与扩展,使LabVIEW 的应用更加广泛.虚拟仪器是计算机技术与电子仪器相结合而产生的一种新的仪器模式,它通常是由个人计算机、模块化的功能硬件与用于数据分析、过程通信及图形用户界面的应用软件有机结合构成,使计算机成为一个具有各种测量功能的数字化测量平台.它利用软件在屏幕上生成各种仪器面板,完成对数据的处理、表达、传送、存储、显示等功能.通过LabVIEW 即G 语言设计相应虚拟仪器,可以很容易实现波形的发生与显示.1 利用LabV IEW 语言设计虚拟仪器实现波形的发生与显示当只需要一定信号波形发生和显示时,可以利用G 语言编程得到虚拟仪器,即用软件实现硬件的功能.1.1 利用公式节点实现波形的发生与显示LabVIEW 公式运算节点(form ula no de)是一种传统的基于文字输入的节点,用于Block Diag ram 里.用户进行数学运算时,就像在验算纸上写字一样输入函数公式,再加上显示部分即可实现函数波形显示.这里以正弦函数和余弦函数为例进行说明.图1为相应流程图,即用公式实现的正弦函数和余弦函数波形发生与显示的程序.其中内部粗框为公式节点,在公式节点边框上单击鼠标右键分别添加输入变量和输出变量.这里输入变量分别为a(振幅)、f (频率)、t(采样序列);输出变量为正弦函数和余弦函数y 1和y 2.在前面板输入振幅变量a 和频率f 的具体数值,通过图形显示Wavefor m Graph 控件来显示波形.对应程序前面板即虚拟仪器前面板如图2所示.输入a =3;f =2,运行可得到图中波形.因此,用公式节点来产生波形非常方便,一些不易获得的被测数据都可以用此法进行测量和显示,比如李沙育图形的演示等.1.2 利用波形发生模板实现波形的发生与显示波形发生模板能够产生正弦波、方波、三角波、锯齿波、多频波、均匀分布白噪声、高斯分布白噪声、第3期曹会国:基于LabV IEW的波形发生与显示周期随机噪声等多种常用波形,还可以根据函数表达式生成函数波形.该模板位于Functions模板>> Analy ze子模板>>W av eform Generation子模板.比较常用的波形发生子模板的Vis有基本函数发生器Basic Function Denerator.vi、多频波形发生器Basic M ultitione.vi和函数波形发生器Formula Waveform.vi.其图标和功能:图1正弦函数和余弦函数发生显示流程图2正弦函数和余弦函数发生显示前面板:基本函数发生器,可产生4种基本函数波形:正弦波(默认值)、三角波、方波、锯齿波等,函数波形的幅度、频率、相位可以从仪器前面板调节,从而可以得到学习和实践所需要的波形.:多频波形发生器,可产生由若干不同频率正弦波组成的多频波形.:函数波形发生器,端口form ula的默认值为sin(w*t)*sin(2*pi(1)*10),其中w=2P*frequency,函数pi(x)的定义为pi(x)=x*P.使用函数波形发生器,可根据需要产生任意函数波形.这里以多频波形发生器来实现波形发生与显示,图3为多频波形发生器程序,图4为多频波形显示前面板,能显示多频波形及其功率谱.2利用声卡采集外来数据实现波形的发生与显示当需要显示外部数据波形时,需进行数据采集.数据采集系统分为硬件和软件两部分.LabVIEW 是一个较好软件开发平台,能够完成信号的采集、分析和显示.数据采集硬件包括传感器、信号调理电路、信号记录部分.其中数据采集卡是记录部分的主要组成部分.具备A/D转换功能的声卡是一种比较经济的选择.利用微机上的集成声卡,无需另加配件,实现两通道、16位、高精度的数据采集,且每个通道采样频率不小于44KH z,基本满足工程测试、教学演示和实验之用.其整体系统流程结构见图5.临沂师范学院学报第27卷图3多频波形发生器流程图图4多频波形发生器前面板由传感器得到被测信号电信号信号经调理电路变为标准信号声卡采集模拟电信号,进行A/D转换,得到数字信号设备驱动程序将数字信号读入计算机用LabV IEW设计信号测量流程及面板运动显示波形图5整体系统流程结构3结语基于LabVIEW的虚拟仪器对于实现波形发生与显示是一种很好的工具.通过LabVIEW构建相应虚拟仪器可高效、轻松、经济地进行波形发生与显示,同时可以提高设计能力,拓宽知识面.(下转第29页)第3期李建福等:非线性光学有机分子吸收光谱的测定及跃迁偶极矩的计算参考文献:[1]M ariacristina Rumi,Jeffrey E.Ehrlich,etc.Structure-Property Relation ships for Tw o-Ph oton Absorbing Chromophores:Bis-Don orDiphen ylpolyen e and Bis(s tyryl)benz ene Derivatives[J].Am.Ch em.Soc.2000,122:9500)9510.[2]M.S.Paley,J.M.H arris.A S olvatoch romic M ethod for Determinin g Second-Order Polarizab ilities of[J].Org.Chem.1989,54:3774)3778.[3]Jayan t D,Guang S.H e,Ch-i Kyun Park.Efficient,tw o-photon pum ped green u pconverted cavity lasin g in a new dye[J].Opt.Comm.,1996,124:33.[4]Dong Wang,G.Y.Zhou,Y.Ren.Linear and nonlinear optical properties of tw o-ph oton ab sorption dye doped linear copolym er,S olid.State[J].Comm.,2002,121:339.[5]H e GS,Raz Gvishi,Pras ad PN.Tw o-photon absorption b as ed optical limiting and stabiliz ation in organic molecule-dop ed s olidmaterials[J].Opt.C om m.,1995,117:133.[6]Dimitri A.Parthen opou los,Peter M.Ren tz epis.Thr ee dimensional optics storage mem ory[J].S cien ce,1989,245:843.Determination of Absorption Spectru m and Transition Dipole Momentfor Nonlinear Optical Organic MoleculeLI Jian-fu,WANG Xiao-li(Department of P hy sics,L inyi T eacher s p College,L inyi Shandong276005,China)Abstract:The transitio n dipole m oments of tw o kinds of no nlinear optical o rganic mo lecule w ith D -P-D config uration are performed using there-lev el mo del by determining their abso rption spectrum.T he pr ediction of hig h level nonlinear optical effect that the m olecule should have a large tw o-pho to n abso rption cross is m ade by studying the structur e-pro perty relationships.A g ood basem ent is made for further study o f their nonlinear property.Key words:nonlinear optics;organic m olecule;absorptio n spectrum;transitio n dipo le moment; tw o-pho to n absorption(上接第26页)参考文献:[1]贾平民,张红亭,周剑英.测试技术[M].北京:高等教育出版社,2004.[2]丁玉美,高西全.收数字信号处理(第2版)[M].西安:西安电子科技大学出版社,2003.[3]张凯,周陬,郭栋.Lab VIE W虚拟仪器工程设计与开发[M].北京:国防工业出版社,2004.[4]杨乐平,李海涛,等.Lab VIEW高级程序设计[M].北京:清华大学出版社,2003.The Production and Display of Waveform Based on LabVIEWCAO H u-i g uo1,CH EN H ong-sheng2(1.D epar tment o f Physics,T aishan Colleg e;2.Department of Applied Science,T aishan Colleg e,T aian Shando ng271000,China)Abstract:This paper introduces the metho d throug h w hich w av eform if pr oduced and display ed based on LabVIEW.By utilizing LabVIEW and corresponding fictitious instrument,w av eform can be pro duced and display ed easily and sw iftly.T his m ethod has offered a sho rtcut fo r the study and practice of testing the technolo gies in the field o f science and engineering.Key words:LabVIEW;fictitio us Instrument;the production and display of w aveform。

曲线图与波形图控件的组成曲线图与波形图有很多强大的特色功能，通过掌握对这些功能的应用，你可以自定义自己的曲线。

在本文中将讲解如何运用与配置这些曲线图的选项。

一个曲线图的组成元素如下图所示：其中每个组件的说明如下：1——曲线图例(Plot legend)2——光标(Cursor)3——分度标记(Grid mark)4——小分度标记(Minor-grid mark)5——曲线图工具栏(Graph palette)6——光标移动器(Cursor mover)7——光标图例(Cursor legend)8——比例图标(Scale legend)9—— X轴刻度(X-scale)10——Y轴刻度(Y-scale)11——曲线图标记(Label)玩转比例尺波形图与曲线图都能自动调整它们的水平与垂直方向的刻度比例以对绘于其上的数据点作出反应，也就是说比例尺能够按最大的分辨率调整自己以显示数据曲线上的所有数据点。

你可以在曲线图或波形图对象上面点击鼠标右键，在右键弹出菜单中的X Scale菜单或Y Scale菜单里面对AutoScale X或AutoScale Y选项进行设置就可以将自动比例尺调整功能关闭或打开。

在比例图标(Scale Legend)里面我们也可以对自动比例尺调整进行设置（在后面我们会讲到这些）。

在LabVIEW中，默认是将曲线图控件的自动调整功能启用的，而波形图控件这是默认关闭的。

不过，通过启用这个选项可能会使波形图或曲线图更新缓慢，缓慢程度与计算机的处理性能和显示性能有关，缓慢的原因是每条曲线的新比例在每次数据更新的时候都要重新计算一次。

X与Y轴比例尺菜单X与Y轴的比例尺都有一个用来设置的子菜单，如下图所示：通过选择该菜单中的AutoScale选项，就可以关闭或打开自动比例尺功能。

一般情况下，当你执行自动比例尺功能的时候，比例尺就设定为输入数据的实际数值范围。

如果你想要让LabVIEW 将比例尺显示为更好看的数值，可以启用菜单中的Loose Fit选项。

LabVIEW中的波形数据与其他基于文本模式的编程语言不同，在LabVIEW中有一类被称为波形数据的数据类型，这种数据类型更类似于“簇”的结构，由一系列不同数据类型的数据构成。

但是波形数据又具有与“簇”不同的特点，例如它可以由一些波形发生函数产生，可以作为数据采集后的数据进行显示和存储。

这一节将主要介绍创建波形数据以及处理波形数据的方法。

1 波形数据的创建LabVIEW中的波形数据既可以由一些用于产生波形的函数、VIs以及Express VIs生成，也可以由数据采集函数从数据采集卡中采集数据而得到。

下面主要介绍用函数、VIs以及Express VIs生成波形数据的方法。

在LabVIEW中，与创建波形数据相关的函数、VIs以及Express VIs主要位于函数选板中的波形（Waveform）子选板以及信号处理（Signal Processing）子选板中，两个选板分别如图6-19以及图6-20所示。

图6-19 波形子选板图6-20 信号处理子选板下面介绍一些常用的用于产生波形数据的函数、VIs以及Express VIs的使用方法。

1．基本函数发生器函数（Basic Function Generation.vi）基本函数发生器函数可以产生正弦波、锯齿波、方波和三角波四种波形，并可以任意设定波形的频率、幅值、相位以及偏移量（叠加的直流分量）等属性。

图6-21所示的程序演示了基本函数发生器函数产生多种波形的方法，在例程中，用户可以指定波形的类型（正弦波、锯齿波、方波或三角波）、幅值、频率、相位以及叠加的直流分量的幅值等属性，根据这些属性生成相应的波形。

程序的后面板如图6-22所示。

图6-21 基本函数发生器函数演示程序的前面板图6-22 基本函数发生器函数演示程序的后面板2．调谐与噪声波形发生函数（Tones and Noise Waveform.vi）调谐与噪声波形发生函数用以产生多个一定频率、幅值、相位的正弦信号叠加的波形数据，同时可以模拟噪声和直流分量，并叠加到已有的波形数据上面。

labvi‎e w中波形‎图和波形图‎标到底有什‎么区别20‎09-09-06 17:33先说明‎一下，不知道你在‎补充问题中‎说的公式模‎型发生器是‎什么函数，主要要看它‎的输出数据‎类型。

波形图和波‎形图表支持‎以下数据类‎型。

LabVI‎E W使用波‎形图和图表‎显示具有恒‎定速率的数‎据。

波形图用于‎显示测量值‎为均匀采集‎的一条或多‎条曲线。

波形图仅绘‎制单值函数‎，即在y = f(x)中，各点沿x轴‎均匀分布。

例如一个随‎时间变化的‎波形。

波形图可显‎示包含任意‎个数据点的‎曲线。

波形图接收‎多种数据类‎型，从而最大程‎度地降低了‎数据在显示‎为图形前进‎行类型转换‎的工作量。

注：数字波形图‎用于显示数‎字数据。

在波形图中‎显示单条曲‎线波形图接收‎多种数据类‎型以显示单‎条曲线。

对于一个数‎值数组，其中每个数‎据被视为图‎形中的点，从x = 0开始以1‎为增量递增‎x索引。

波形图接受‎包含初始x‎值、△x及y数据‎数组的簇。

波形图也接‎收波形数据‎类型，该类型包含‎了波形的数‎据、起始时间和‎时间间隔(△t)。

波形图还接‎收动态数据‎类型，用于Exp‎ress VI。

动态数据类‎型除包括对‎应于信号的‎数据外，还包括信号‎信息的各种‎属性，如信号名称‎、数据采集日‎期和时间等‎。

属性指定了‎信号在波形‎图中的显示‎方式。

当动态数据‎类型中包含‎单个数值时‎，波形图将绘‎制该数值，同时自动将‎图例及x标‎尺的时间标‎识进行格式‎化。

当动态数据‎类型包含单‎个通道时，波形图将绘‎制整个波形‎，同时对图例‎及x标尺的‎时间标识自‎动进行格式‎化。

在波形图中‎显示多条曲‎线波形图接收‎多种数据类‎型以显示多‎条曲线。

波形图接收‎二维数值数‎组，数组中的一‎行即一条曲‎线。

波形图将数‎组中的数据‎视为图形上‎的点，从x = 0开始以1‎为增量递增‎x索引。

将一个二维‎数组数据类‎型连接到波‎形图上，右键单击波‎形图并从快‎捷菜单中选‎择转置数组‎，则数组中的‎每一列便作‎为一条曲线‎显示。

LabVIEW是实验室虚拟仪器集成环境（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）的简称，是美国国家仪器公司（NATIONAL INSTRUMENTS，简称NI）的创新软件产品，也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境。

LabVIEW是一种图形化编程语言，又称G语言。

其编写的程序称为虚拟仪器VI（Virtual Instrument），以.VI后缀。

LabVIEW模板：◆工具模板（Tools Palette）◆控件模板（Controls Palette）◆功能模板（Functions Palette）VI的组成：◆前面板（Panel）控制（Control），指示（Indicator），修饰（Decoration）。

将前面板中的控制和指示统称为前面板对象或控件。

◆框图程序（Diagram Programme）节点（Node），数据连线（Wire）节点有：功能函数(Functions)，结构(Structures)，代码接口节点(CIN)，子VI(SubVI)。

数据端口有：控制端口和指示端口，节点端口。

LabVIEW编程又称为“数据流编程”。

◆图标/连接端口（Icon/Terminal）把VI作为一个SubVI在其它VI中调用。

常用术语：SubVI 子VI Chart 实时趋势图LLBs VI库 Graph 事后记录图Objects 对象 Functions 功能Panel 前面板 Structures 结构Block Diagram 框图程序 Cluster 簇Control 控制 Bundle 打包Indicator 指示 Unbundle 解包Control和Indicator 前面板对象或控件 RefNum 枚举，标志号Palette 模板 Local Variable 本地变量Functions Palette 功能模板 Global Variable 全局变量Controls Palette 控件模板 Constant 常量Tools Palette 工具模板 Disable Indexing 无索引Terminal 端口 Enable Indexing 有索引Wires 数据连线 Read Local 本地读Bad Wires 错误数据连线 Write Local 本地写Node 节点 Read Global 全局读Attribute Node Write Global 全局写Property Node 属性节点 Legend 图例Frame 框架 Cursor 光标Channel 框架通道 Bounds 边界范围Index 索引 Data Acqisition(DAQ) 数据采集Shift Register 移位寄存器 Label 标签运行VI1．运行VI(Run)2．连续运行VI(Run Continuously)3．停止运行VI(Abort Execution)4．暂停运行VI(Pause)调试VI1．单步执行单步（入），单步（跳），单步（出）2．设置端点3．设置探针4．显示数据流动画数据类型：基本数据类型：数字型（Numeric），布尔型（Boolean），字符串型（String）构造数据类型：数组（Array），簇（Cluster）其它数据类型：枚举（RefNum），空类型数组（Array）：索引号从0开始一维数组（1D，列或向量），二维数组（2D，矩阵）组成：数据类型，数据索引（Index），数据创建：1.控制模板->Array & Cluster子模板2.根据需要将相应数据类型的前面板对象放入数组框架中使用：1． Array Size返回输入数组的长度2． Index Array返回输入数组由输入索引指定的元素3． Replace Array Element替换输入数组的一个元素4． Array Subset从输入数组取出指定的元素5． Reshape Array改变输入数组的维数6． Initialize Array初始化数组7． Build Array建立一个新数组8． Rotate 1D Array将输入数组的最后n个元素移至数组的最前面9． Sort 1D Array将数组按升序排列10．Reverse 1D Array将输入的1D数组前后颠倒，输入数组可以是任何类型的数组11．Transpose 2D Array转置输入的二维数组，也叫矩阵转置12．Search 1D Array搜索指定元素在一维数组中的位置13．Array Max & Min返回输入数组中的最大值和最小值14．Split 1D Array将输入的一维数组在指定的元素处截断，分成2个一维数组15．Interpolate 1D Array线性插值16．Threshold 1D Array一维数组阀值，是线性插值的逆过程17．Interleave 1D Arrays将从输入端口输入的一维数组插入到输出的一维数组中18．Decimate 1D Array将输入的一维数组分成数个一维数组，是Interleave 1D Arrays的逆过程簇（Cluster）：类似于Pascal语言的record和C语言的struct组成：不同的数据类型创建：控制面板—>Array & Cluster子面板；向框架添加所需的元素；根据需要更改簇和簇中元素的名称使用：1．Unbundle解包。