虚拟仪器实验-labviEW

虚拟仪器实验报告姓名：邱发生班级：测仪093学号：5801209094虚拟仪器实验室2012.11实验一熟悉虚拟仪器软件设计环境一、实验目标1. 理解LabView编程结构的基本概念2. 掌握LabView中循环结构和移位寄存器的基本使用方法3. 掌握LabView中公式节点的使用方法二、实验设备计算机若干台，LabVIEW虚拟仪器平台1套，打印机1台。

三、实验要求和内容LabView中的结构中的For和While相当于别的语言中的各种循环语句，而顺序结构主要为了方便于进行和时间相关的编程。

本单元基本要求为循序渐进地学习和调试结构相关的内容,重点在于掌握LabView中进行循环和时间相关编程的方法。

1. 使用For循环产生100个随机数。

在随机数产生的同时判定当前随机数的最大值和最小值。

有时称其为“流动的”最大值和最小值。

在前面板上显示流动最大值、最小值和当前的随机数。

循环中一定要包含Time Delay Express VI以便用户可以观看值随着For循环的运行而更新。

2. 构建VI，每秒显示一个0到1之间的随机数。

同时，计算并显示产生的最后四个随机数的平均值。

只有产生4个数以后才显示平均值，否则显示0。

每次随机数大于0.5时，使用Beep.vi产生蜂鸣声。

3. 创建前面板有3个圆LED的VI。

运行程序时，第一个LED打开并保持打开状态。

1秒钟以后，第二个LED打开并保持打开状态；再过2秒钟，第三个LED打开并保持打开状态。

所有LED都保持打开状态3秒钟，然后程序结束。

四、实验步骤和实验结果题目一实验步骤：步骤一：在前面板上选择三个数值显示控件,并分别将名称改为随机数,最大值和最小值。

步骤二：在框图的结构中选择For loop控件，在循环次数处填100次，并在其中放置一个Time Delay延迟时钟,将延迟时间设置为1秒。

步骤三：在框图的比较中选择两个Max & Min控件，把它们和随机数,最大值和最小值一起放置在For loop控件中。

《虚拟仪器技术实验》LabVIEW 编程的结构实验一、实验目的1、学习并掌握 For 循环和 While 循环以及它们的不同点。

2、学习使用移位寄存器（shift register）二、实验设备1、安装有 LabVIEW 的计算机。

三、实验内容1.创建一个关于 While 循环的 VIA.实验要求实现在 While 循环内放置随机数对象，并在前面板上显示随机数及While 循环的实时次数。

并在前面板设置开关控制按钮，实现 While 循环的停止控制。

前面板如图 2.3，最后将该 VI 保存为 While Loop.vi 文件B.实验结果图2-1While循环前面板图2-2While循环后面板2.创建一个可以产生并在图表中显示随机数的 VIA.实验要求前面板有一个控制旋钮可在 0 到10 秒之间调节循环时间，还有一个开关可以中止 VI 的运行。

学习怎样改变开关的动作属性，以便不用每次运行 VI 时都要打开开关。

B.实验结果图2-3前面板图2-4后面板A.实验要求创建一个关于 For 循环的 VI实现在 For 循环内放置随机数对象，并在前面板上显示随机数及 For 循环的实时次数。

For 循环的指定执行次数设为 100 次。

前面板如图 2.4，最后将该 VI 保存为 For Loop.vi 文件。

B.实验结果图2-5 for循环前面板图2-6 for循环后面板3.练习使用移位寄存器：A.实验要求设计一个包含移位寄存器的 While 循环，该前面板有 4 个数字指示器，X（i）指示器用于显示当前循环的实时次数 i 值，X（i-1）指示器用于显示前一次迭代的已循环次数 i 的值，X（i-2）指示器用于显示两个迭代前的已循环次数 i 的值，X（i-3）指示器用于显示三个迭代前的已循环次数 i 的值。

移位寄存器的初始化值设为 0。

并在前面板设置开关控制按钮，实现 While 循环的停止控制。

最后将该 VI 保存 Viewing Shift Registers.vi 文件B.实验结果图2-7移位寄存器前面板图2-8移位寄存器后面板4.设计一个 VI，实现使用循环和移位寄存器计算随机数序列的移动平均值A.实验要求要求该 VI 产生一个随机序列，序列长度由前面板滑动条控件输入，该随机数序列的移动平均值由公式可计算Avei表示在第i 次计算的平均值，RNi是来自随机数函数的当前随机数。

实验一储液罐状态监控系统设计一、实验目的通过该系统设计，初步了解LabVIEW虚拟仪器设计软件的前面板、程序框图及各个选项板的功能。

二、实验内容设计储液罐状态监控仿真系统，要求如下1、监测一个储液罐的实际液位、温度、进口压力、出口压力2、用曲线图显示被测量液位随时间的变化情况3、液位超标时用指示器报警4、手动和自动两种方式调节储液罐的液位高度5、用调节步长按钮决定自动调节的快慢程度6、设计储液罐状态监控系统前面板三、实验步骤1、前面板设计整个贮液罐监控系统前面板需要的控件有：停止键、手自动切换、液位超标指示灯、步长调节旋钮、高度设定、实际高度显示、进出口压力显示、温度显示和实际液位高度波形图。

停止键、手自动切换、液位超标在新式布尔量控件中进行选择，步长调节旋钮在数值控件中选择旋钮、压力表在数值中选择量表控件，设定高度、实际高度、温度在数值控件中分别选择垂直指针滑动杆垂直填充滑动杆和温度计，液位高度波形图选择波形图表。

2、程序框图设计程序采用While循环结构，结束用停止布尔按钮结束，除设定高度和调节步长是手动设置外，其他输入如压力和温度的设定均采用编程—数值—随机数的方式给定，手自动切换布尔量连接比较选项中的选择节点，用于切换手自动，液位超标将实际高度和超标高度比较，输出一布尔量。

四、实验结果五、思考题1、将整个VI设计成一个子VI。

在另一个VI中调用。

在前面板右上角，编辑连线板，对VI的输入和输出对应控件进行编辑，然后保存，即可生成VI，可在其他VI中调用，在其他VI中的调用图如下：实验二分组数据的练习一、实验目的通过该实验，熟悉LabVIEW中常用的分组数据：数组、簇及波形的使用。

二、实验内容习题4-3到4-11。

三、实验步骤4-3.4.5 前面板只有三个数组的显示控件，分别为原数组显示、原数组大小显示和转置后的数组显示,程序框图中建立一二维数组常量，将要显示的数组填入，并添加一二维显示控件，在数组中分别选择数组大小和二维数组转置节点，其后分别连接显示控件。

实验一虚拟仪器及LabVIEW入门实验一要求：运行National Instruments LabVIEW 6.1，完成下列实验讲义中的所给出的练习题1-1和1-2。

并完成实验报告。

１．1虚拟仪器概述虚拟仪器（virtual instrumention）是基于计算机的仪器。

计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。

粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。

随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。

另一种方式是将仪器装入计算机。

以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。

虚拟仪器主要是指这种方式。

下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。

虚拟仪器的主要特点有：⏹尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。

⏹可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。

⏹用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。

虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。

虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。

目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。

虚拟仪器的起源可以追朔到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。

PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。

对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。

普通的PC有一些不可避免的弱点。

用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不可能太高。

目前作为计算机化仪器的一个重要发展方向是制定了VXI标准，这是一种插卡式的仪器。

每一种仪器是一个插卡，为了保证仪器的性能，又采用了较多的硬件，但这些卡式仪器本身都没有面板，其面板仍然用虚拟的方式在计算机屏幕上出现。

实验一一、实验目的：熟悉LabVIEW软件的基本编程环境。

二、实验内容：创建一个VI程序，并将此程序保存为VI。

此VI要实现的功能是：当输入发动机转速时，经过一定的运算过程，输出发动机温度和汽车速度值。

三、要求：温度计显示发动机温度，温度范围（0~100）仪表控件显示汽车速度，速度范围（0~150）单位Km/h前面板设计布局合理，可读图标设计为保存为某某某速度子VI.vi把该子程序添加到用户库。

四、实验步骤（1）启动LabVIEW，创建一个VI。

（2）在前面板中放置一个温度计控件，并修改控件标签名为发动机温度和设置最大值为100。

该控件从“控件—经典—经典数值”子选项板中获得。

（3）按同样的方法在前面板中放置一个仪表控件，并修改仪表控件的标签名为汽车速度，标尺刻度范围为0～150。

（4）按同样的方法在前面板中放置一个数值输入控件，并修改控件标签名为发动机转速。

（5）从“窗口”下拉菜单中选择“显示程序窗口”切换到程序框图窗口。

（6）在程序窗口中创建乘法函数，该函数中函数选项板中的“函数—编程—数值”子选项板中选择，并和发动机转速输入控件连线，为乘法函数创建一个常量，修改为图中所示值。

（7）按同样的方法创建加法函数、平方根函数和除法函数，并按图中所示修改常量值和连好线。

（8）切换至前面板，在发动机转速控件中输入数值，点击运行按钮，运行VI程序。

（9）修改图标为T/V以表示该子VI输出量为发动机温度和汽车速度，并保存为vi.vi。

前面板：程序框图：实验二一、实验目的：熟悉LabVIEW软件的基本编程环境。

二、实验内容：1、创建一个VI程序，比较两个数，如果两数相等则灯亮。

2、创建一个VI程序并调试，使用滑动控件输入3个数A、B和C，求(B+C) A－20，确定运算结果的范围，并使用数值、表盘和温度计正确显示结果。

三、设计和编辑前面板，使界面美观、实用。

实验三1．实验目的：熟悉子VI的调用。

2．实验内容：创建一个VI程序，并在编写程序过程中调用实验一中创建的子VI。

如何利用LabVIEW进行虚拟仪器设计和仿真利用LabVIEW进行虚拟仪器设计和仿真LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种集数据采集、信号处理、仪器控制和虚拟仪器设计于一身的集成开发环境，广泛应用于各个领域的工程实验和测试中。

本文将介绍如何利用LabVIEW进行虚拟仪器设计和仿真，并提供一些实际案例来说明其应用价值。

一、LabVIEW介绍LabVIEW是由美国国家仪器公司（National Instruments, NI）于1986年推出的一种图形化编程语言。

与传统的文本编程语言相比，LabVIEW通过将函数块拖拽到界面上并进行连接来组成程序，使得程序的开发更加直观、易于理解。

LabVIEW提供了丰富的工具箱和函数库，可用于数据采集、信号处理、仪器控制和用户界面设计等方面。

二、虚拟仪器设计虚拟仪器是指利用计算机软件和硬件模拟真实仪器的功能。

利用LabVIEW可以轻松地设计各种虚拟仪器，如示波器、信号发生器、频谱分析仪等，用于实现数据采集和信号处理等功能。

LabVIEW提供了众多的仪器模拟器和控件，用户只需简单地拖拽和配置这些组件，即可实现一个功能完备的虚拟仪器。

三、虚拟仪器仿真利用LabVIEW进行虚拟仪器仿真可以帮助用户在设计阶段快速验证算法和性能，并且可以方便地进行多种参数的调整和测试。

LabVIEW提供了灵活且强大的仿真工具，用户可以根据需要配置仿真场景、定义仿真信号和操作流程，并通过动态调整参数和监测仿真结果来完成虚拟仪器的性能评估。

四、LabVIEW在工程实践中的应用1. 数据采集和处理利用LabVIEW可以方便地搭建数据采集系统，并通过各种传感器和硬件设备获取实时数据。

同时，LabVIEW提供了丰富的信号处理函数和算法，可以对采集的数据进行滤波、降噪、频谱分析等处理，从而提取出有效信息。

2. 仪器控制和自动化LabVIEW支持与各类仪器设备的通讯和控制，可以通过GPIB、USB、Ethernet等接口与仪器进行连接，并通过LabVIEW编写程序来实现仪器的自动化控制。

实验一熟悉LabVIEW开发环境一、实验目的(1) 熟悉LabVIEW的初步操作。

(2) 掌握LabVIEW的编程方法。

二、实验原理(1) LabVIEW的操作模板在LabVIEW的用户界面上，工具（Tools）模板、控制（Controls）模板和函数（Functions）模板集中反映了该软件的功能与特征。

图1-1 工具模板图1-2 控件选板图1-3 函数选板（2）关于连线流程图上的每一个对象都带有自己的连线端子，连线将构成对象之间的数据通道。

并非任意两个端子间都可连线，连线类似于普通程序中的变量。

数据单向流动，从源端口向一个或多个目的端口流动。

不同的线型代表不同的数据类型。

(3) 程序调试技术1．找出语法错误2．设置执行程序高亮3．断点与单步执行使用断点工具可以在程序的某一地点中止程序执行，用探针或者单步方式查看数据。

4．探针可用探针工具来查看当流程图程序流经某一根连接线时的数据值。

三、实验内容1、建立虚拟温度计的VI。

2、将所设计的虚拟温度计VI设计成子VI，供其他程序调用。

图实验１的前面板图图实验１的程序框图四、实验总结在本次实验中，主要学习简单了解了Labview的各个模块及编程搭建方法，通过学习，我们掌握了Labview编程的基础使用，为以后的学习打下了扎实的基础。

实验二 LabVIEW基本程序设计一、实验目的(1) 熟悉LabVIEW 8.5开发环境；(2) 掌握LabVIEW编程语言的程序结构和图形控件的使用方法；(3) 掌握LabVIEW编程环境的程序调试方法；二、实验原理与内容已知一阶系统状态空间表达式x yu xx =+ -=22.0编程时可采用4阶龙格-库塔算法求解上述方程:K1 = -0.2*X(k)+2*u(k);K2 = -0.2*(X(k)+0.5*T*K1)+2*u(k);K3 = -0.2*(X(k)+0.5*T*K2)+2*u(k);K4 = -0.2*(X(k)+T*K3)+2*u(k);X(k+1) = X(k)+(K1+2*K2+2*K3+K4)*T/6;Y = X(k+1);控制算法可采用增量式PID控制算法:du = Kp*(e(k)-e(k-1))+T/Ti*e(k)+Td/T*(e(k)-2*e(k-1)+e(k-2));u(k) = u(k-1)+du;本实验要求基于LabVIEW编程环境，针对上述一阶系统进行控制仿真。

实验一实验要求：一、熟悉LabVIEW环境二、创建一个VI,发生一个值为0~1的随机数a，放大十倍后与某一常数b比较，若a>b，则指示灯亮。

要求：1、编程实现；2、单步调试程序；3、应用探针观察各数据流。

三、创建和调用子VI1、创建一个字VI，子VI功能；输入3个参数后，求其和，再开方。

2、编一个VI调用子VI。

程序框图：1、2、子VI调用：实验现象：实验小结：实验一主要熟悉了软件的使用，用了一些计算以及子VI的调用，为后面的实验打下基础。

实验二实验要求：一、在程序的前面板上创建一个数值型控件，为它输入一个数值；把这个数值乘以一个比例系数，再由该控件显示出来。

二、创建一个3行4列的数组，（1）求数组的最大于最小值；（2）求出创建数组的大小；（3）将数组转置；（4）将该2二维数组改为一个一维数组。

三、创建一个簇软件，成员为字符型姓名，数值型学号，布尔型注册。

从该控件中提取簇成员注册，并显示在前面板上。

程序框图：一、二、创建数组。

三、创建一个簇。

实验现象：一、二、三、实验三实验要求：一、产生100个0.0~100.0的随机数，求其最小值，最大值、平均值，并将数据在Graph 中显示。

An=An-1+1/n（An-An-1）An是前n个数据的平均值。

二、产生100个0.0~100.0的随机数序列，求其最小值、最大值、平均值，并将随机数序列和平均值序列显示在Chart波形图中，直到人为停止。

三、程序开始运行后，要求用户输入一个口令，口令正确时，滑键显示一个0~100的随机数，否则程序立即停止。

四、编写一个程序测试自己在前面板输入一下字符串用的时间：A virtual instrument is a program in the graphical programming luanguage.程序框图：一、二、三、四、实验现象：一、在Graph中显示各值。

二、三、四、实验四实验要求：一、在前面版中显示一个按钮和一个滑钮，当在按钮或滑钮上按下鼠标时，产生事件。

攀枝花学院电工电子实验中心电工电子实验报告册实验课程虚拟仪器实验专业班级2010级测控技术与仪器学生姓名学生学号指导教师2013 年 3 月22 日目录目录实验一LabVIEW编程环境及初步操作 (1)实验二LabVIEW程序结构（1） (4)实验三LabVIEW程序结构（2） (6)实验四LabVIEW字符串、数组和簇 (8)实验五LabVIEW变量和文件操作 (11)实验六LabVIEW图形显示 (15)实验七LabVIEW数据采集与信号处理 (18)实验时间实验台号指导教师同组学生实验一LabVIEW编程环境及初步操作一、实验目的1. 熟悉LabVIEW的编程环境，逐步掌握基本使用方法；2. 熟悉创建、调试、调用VI的基本步骤和方法；3. 掌握LabVIEW软件安装方法。

二、实验仪器和设备计算机（安装有LabVIEW软件）三、实验原理安装LabVIEW软件，认识具体的安装步骤，注意安装细节和注册技巧。

LabVIEW的基本编程环境，包括启动界面，前面板，程序框图，图标/连线板、菜单、工具栏、三大操作选板（工具选板，控件选板，函数选板）等。

在编程环境中可以创建、调试和调用VI，完成虚拟仪器的设计。

四、实验内容与步骤1. 认识LabVIEW的基本编程环境，包括启动界面，前面板，程序框图，图标/连线板。

2. 打开LabVIEW三大操作选板（工具选板，控件选板，函数选板），逐个认识各选板的组成内容。

3. 认识LabVIEW的菜单和工具栏，熟悉基本功能和使用方法。

4. 创建VI以教材《虚拟仪器技术分析与设计》（张重雄，电子工业出版社）为参考，按照虚拟仪器创建步骤，模仿创建一个简单的VI。

创建过程中逐步加强对LabVIEW编程环境的熟悉。

5. 调试VI利用虚拟仪器一般的调试步骤：运行、清除语法错误、高亮显示、单步执行、探针和断电工具使用等，理解调试基本方法。

6. 创建和调用子VI。

学习编辑子VI图标并进行连线板设计。

实验一LabVIEW编程环境与基本操作一、实验目的1．了解LabVIEW的编程与运行环境.2．掌握LabVIEW的基本操作方法，并编制简单的程序。

3．掌握使用调试工具调试VI程序。

二、实验原理虚拟仪器系统的概念不仅推进了以仪器为基础的测控系统的改造，同时也影响了以数据采集为主的测控系统的传统构造方法。

过去独立分散、互不相干的许多传统仪器，在虚拟仪器系统的概念之下，正在逐渐靠拢、相互影响，并形成新的技术方法和技术规范。

虚拟仪器系统的概念是测控系统的抽象。

不管是传统的还是虚拟的仪器,它们的功能都是相同的：采集数据，对采集来的数据进行分析处理,然后显示处理的结果。

它们之间的不同主要体现在灵活性方面.虚拟仪器由用户自己定义，这意味着用户可以自由地组合计算机平台、硬件、软件以及各种完成应用系统所需要的附件。

而这种灵活性在由制造商定义、功能固定、独立的传统仪器上是达不到的。

常用的数字万用表、示波器、信号发生器、数据记录仪以及温度和压力监控器就是传统仪器的代表。

基于计算机的虚拟仪器得益于PC技术的发展.由于直接将仪器模块插入到计算机中,我们就可以直接享用到台式或便携式计算机上出众的处理能力、显示、数据存储以及连接性能等方面的优势，使测量以最有效的方式从使用传统的仪器过渡到使用通用计算机.基于计算机的仪器不仅继承了传统仪器的标准测量能力，更增加了扩展仪器概念的灵活性，使我们能够更加直接、更加有效地面对当今测量应用的挑战。

更有意义的是，利用诸如LabVIEW、LabWindows/CVI等应用开发环境，可以方便地使多台仪器的测量能力结合并同步工作，以建立功能强大的仪器系统。

更进一步，我们也可以开发自己的分析程序，实现那些有别于其它仪器或系统的功能。

虚拟仪器系统技术的基础是计算机系统，核心是软件技术。

因此,美国国家仪器公司（NI）提出其著名的口号：The Software is the Instrument。

为了使“软件就是仪器”这句口号成为现实，NI公司在软件体系结构的各个层次上,形成了完整的设备驱动程序、系统开发平台、实用支持软件、应用软件包相互支撑的格局，使虚拟仪器系统的概念不再“虚拟”。