第2章 LabVIEW程序设计模式

LabVIEW程序设计模式(三)—用户界面事件模式针对基本状态机模式的第（4~5）个问题，需要对模式进行改进。

本节将一一分析这些问题对应的解决方案，并最终形成一种新的状态机模式——用户界面事件模式。

(1)程序一直在占用CPU资源。

(2)无法响应更多的前面板事件。

熟悉LabVIEW的工程师应该能够很容易地解决这两个问题，在LabVIEW 7.0以后的版本中提供的事件结构（Event Structure）能够让我们非常便捷地处理这两类问题。

在LabVIEW中事件结构的使用并不是一件难事，根据事件的发出源，事件可以抽象地分为用户界面事件和用户自定义事件。

相关的基本知识可以参考有关的书籍，这里不再阐述事件结构的使用方法。

图14所示的结构称为用户界面事件模式，它能够很便捷地响应各种事件并且不占用CPU的资源，这是由LabVIEW中事件结构本身的特性决定的。

图14 用户界面事件模式【应用3】本例要模拟一个简单的画图板功能。

它有4个功能选项：点（point）、线（line）、圆（circle）和椭圆（oval），一次完成的绘画过程是：在画布上单击鼠标开始绘制→按住鼠标的同时在画布上拖动鼠标→在画布上放开鼠标结束绘制。

程序的前面板如图15的样式，下面是画布，右上方的图15 画图板前面板由于系统需要响应鼠标在画布上单击、移动和释放事件，因此使用状态机模式是无法解决的，只能通过事件结构。

因此本例将使用用户界面事件模式实现上述的画图板功能。

程序的背面板如图164个事件。

(1)Panel Close?：响应前面板的(2)Picture <Mouse Down>：表示绘画的开始。

(3)Picture <Mouse Move>：表示绘画的路径和轨迹。

(4)Picture <Mouse Up> <Mouse Leave>：表示绘画的结束，此时一定要加入<Mouse Leave>事件，因为当鼠标移动到画布的外面时就可以认为是绘画结束了，并不需要一定要求鼠标在画布中释放。

精讲LabVIEW设计模式培训概述LabVIEW是一种图形化编程语言，用于数据采集、控制、仪器仪表通信、图像处理等领域。

设计模式是一种经过验证的最佳实践方法，用于解决特定问题。

本文将精讲LabVIEW设计模式培训，帮助读者了解LabVIEW设计模式的基本概念和应用。

设计模式的概念设计模式是在软件工程中，根据问题的特点和需求的约束，提供一套解决方案的模式。

它可以提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。

设计模式分为三大类：创建型模式、结构型模式和行为型模式。

在LabVIEW中，常用的设计模式包括状态机模式、发布-订阅模式、命令模式等。

状态机模式状态机模式是一种通过定义对象的状态来解决特定问题的设计模式。

在LabVIEW中，状态机模式常被用于处理事件驱动的程序。

它通过不同的状态和状态之间的转换来实现特定功能。

例如，一个简单的状态机模式可以用于控制流程的顺序执行，通过定义不同的状态和状态之间的转换条件，实现不同的程序逻辑。

发布-订阅模式发布-订阅模式是一种实现对象间松耦合的设计模式。

在LabVIEW中，发布-订阅模式被广泛应用于多任务编程和消息传递。

它通过将消息的发布和订阅分离，实现不同模块之间的通信。

例如，一个发布-订阅模式可以用于实现观察者模式，让观察者模块监听某个对象的状态变化。

命令模式命令模式是一种将请求封装为对象，以此来参数化客户端的设计模式。

在LabVIEW中，命令模式常被用于实现撤销和重做功能。

它通过将动作封装成命令对象，实现对动作的参数化和执行。

例如，一个命令模式可以用于实现对仪器的控制，每个命令对象代表一个具体的操作，可以被撤销和重做。

实例讲解下面，我们将通过一个简单的实例来讲解LabVIEW设计模式的应用。

假设我们需要编写一个程序来控制一个自动化实验装置，包括采集数据、处理数据和输出结果。

我们可以使用状态机模式来实现流程的顺序控制，使用发布-订阅模式来实现模块间的通信，使用命令模式来实现对仪器的操作。

虚拟仪器导论实验报告目录一．实验目的二．实验原理2.1 一阶系统状态空间表达式2.2 四阶龙格—库塔法2.3 PID控制算法三．实验内容四．实验报告4.1一阶系统仿真前面板4.2 一阶系统仿真程序框图五．实验分析5.1 一阶系统特点5.2 PID参数对控制系统性能的影响5.3 PID参数整定方法六．实验总结实验二 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。

通过控制系统仿真，分析一阶系统的特点和各个PID参数对控制系统性能的影响。

三、实验报告（1）简述实验目的及实验原理。

（2）完成实验内容，并附上前面板和程序框图。

（3）分析一阶系统特点和各PID参数对控制系统性能的影响，总结PID参数整定的方法。

（4）总结在编程过程中遇到的问题、解决办法。

图2-1 实验二的前面板图2-2 实验二的程序框图四、实验报告图1一阶系统仿真前面板图2一阶系统仿真程序框图五．实验分析（1）一阶系统特点其反应较慢，从稳定到不稳定所需时间较长，容易受到其他干扰的影响，测试精度较差，可以通过加大输入作用幅值来提高其精度。

《LabVIEW虚拟仪器程序设计及应用》learning with labview 8.5 吴成东人民邮电 16k第1章 LabVIEW概述1.1 LabVIEW的起源与发展 LabVIEW的全称为Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench（实验室虚拟仪器集成环境），是由美国国家仪器公司（National Instruments，NI）创立的一种功能强大而又灵活的仪器和分析软件应用开发工具。

它是一种基于图形化的、用图标来代替文本行创建应用程序的计算机编程语言。

在以PC为基础的测量和工控软件中，LabVIEW的市场普及率仅次于C++/C语言。

LabVIEW已经广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，被公认为是标准的数据采集和仪器控制软件。

LabVIEW使用的编程语言通常称为G语言。

G语言与传统文本编程语言的主要区别在于：传统文本编程语言是根据语句和指令的先后顺序执行，而LabVIEW则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。

G语言用图标表示函数，用连线表示数据流向。

1.2.1 LabVIEW的优势选择LabVIEW进行开发测试和测量应用程序的一个决定性因素是它的开发速度。

LabVIEW的优势主要体现在以下几个方面：（1）提供了丰富的图形控件，采用了图形化的编程方法，把工程师从复杂枯涩的文件编程工作中解放出来；（2）采用数据流模型，实现了自动的多线程，从而能充分利用处理器（尤其是多处理器）的处理能力；（3）内建有编译器，能在用户编写程序的同时自动完成编译，因此如果用户在编写程序的过程中有语法错误，就能立即在显示器上显示出来；（4）通过DLL、CIN节点、ActiveX、.NET或MATLAB脚本节点等技术，能够轻松实现LabVIEW与其他编程语言的混合编程；（5）内建了600多个分析函数用于数据分析和信号处理；（6）通过应用程序生成器可以轻松地发布可执行程序、动态链接库或安装包；（7）提供了大量的驱动和专用工具，几乎能够与任何接口的硬件轻松连接；（8）NI同时提供了丰富的附加模块，用于扩展LabVIEW在不同领域的应用，如实时模块、PDA模块、数据记录与监控（DSC）模块、机器视觉模块与触摸屏模块。

LabVIEW程序设计方法为了提高程序设计效率、保证程序设计质量、便于程序的维护，在设计程序时应遵循一些基本的设计方法。

当开发一个较大的项目时，有必要使用由顶向下的设计方法。

LabVIEW语言在使用由顶向下的设计方法上，比其他语言有优势，因为可以先做出用户的接口，然后再逐渐完善它。

1．使用由顶向下的设计方法1）用户需求列表先列出一个表格，包括用于用户操作的面板（指大的程序中需要弹出的子程序的面板），这些面板上一般包含控制量与显示量类型，实时分析需求以及数据的表达等。

然后创建一个临时的前面板，提供给预期的用户。

通过一系列交互的过程，按用户的要求反复调整用户接口。

在这个阶段，可能还需要做一些底层的调研，确定可以达到预期的设计要求。

2）设计程序的层次结构LabVIEW语言的强大功能建立在它的层次特性之上。

每创建一个程序，就可以在高层程序的框图中把它当做子程序使用。

在这种层次结构下，从本质上说层数是无限的。

确定所需顶层模块之后，使用这些顶层模块创建程序代码。

为每个模块创建一个子程序，这个子程序不具备任何功能，只是代表未来子程序的一个模型。

每个子程序应有一个图标和一个包括所有必要的输入输出量的前面板。

但是暂时不必为它创建程序代码，而是确认它是否为顶层程序所必需的。

把这些模型程序组合在一起后，一般说来就应该去理解每个模块的功能，以及它们如何提供需要的结果。

研究每一个模块是否能提供后续程序所必需的信息，然后确认顶层程序代码包含了各程序间传递数据的正确连线。

尽量避免使用不必要的全局变量，因为它们会掩盖了程序间的数据依存关系。

对一个大的程序来说，如果依赖全局变量作为程序间传递信息的手段，会使调试变得困难。

3）程序编码在程序编制过程中，应按照工作的逻辑划分和考虑代码复用的可能性，通过创建子程序实现模块化的编程，把解决一般性问题与特殊问题相结合。

子程序创建以后及时调试。

高层的调试尽管是不可避免的，但是在一个小模块中发现程序缺陷要比在多个程序的层次上方便得多。

《Labview程序设计》教学大纲课程名称：Labview程序设计学分：2.5 总学时：40 讲课学时：24 实验学时：16考核方式：考试先修课程：《C语言》、《计算机技术基础》、《单片机原理及应用》适用专业：机械电子工程开课系或教研室：机械电子工程一、课程性质与任务1．课程性质本课程是机械电子工程专业的专业任选课。

2．课程任务(1)了解LabVIEW的功能，熟悉LabVIEW的开发环境、VI的组成与创建步骤。

(2)熟悉LabVIEW的数据类型、数组控件及常量的创建与使用、簇及常量的创建与使用。

(3)掌握For/While Loop (Shift Register、Auto-indexing)、Charts与Graphs的概念、创建与使用。

(4)掌握Case Structure、Sequence Structure与Formula Node的创建与使用。

(5)掌握LabVIEW中的属性节点与调用节点的创建与使用方法。

(6)了解LabVIEW中的字符串、文件I/O的操作；了解全局变量与局部变量的创建与使用方法。

(7)了解LabVIEW中的Control Reference的创建与使用；了解事件驱动编程；掌握对菜单的编辑与响应步骤，掌握对VI的属性进行设置。

(8)掌握有关数据采集的基本概念及在LabVIEW中进行数据采集编程的方法。

二、课程教学基本要求对课程教学环节的要求（包括理论课时；课堂实践、实验、上机课时；课堂实践课时的具体安排意见；成绩考核形式等）1、课时分配理论课时为24，实践课时为16。

2、成绩评定成绩评定采用百分制。

3、计分原则本课程为期末闭卷考试和平时成绩相结合进行综合评定，最终成绩由以下三部分组成：第一部分：期末闭卷考试成绩占总成绩的70%；第二部分：平时作业成绩占总成绩的20%；第三部分：上课考勤占总成绩的10%。

三、课程教学内容第一章LabVIEW概述1.1虚拟仪器概述1.2LabVIEW是什么？1.3 LabVIEW的运行机制1.3LabVIEW的初步操作1.5 图表（Chart）入门第二章LabVIEW编程基础2.1循环结构2.2分支结构：Case2.3顺序结构和公式节点第三章LabVIEW数据类型：数组、簇和波形（Waveform）3.1 数组和簇3.2 数组的创建及自动索引3.3 数组功能函数3.4 什么是多态化（Polymorphism）?3.5 簇3.6 波形（Waveform）类型第四章VI设计4.1VI编辑方法4.2子VI设计4.3常用编程技术第五章常用函数和VI5.1 字符串5.2文件的输入/输出（I/O）5.3 数据记录文件（datalog file）第六章LabVIEW在电路中的应用6.1概述6.2线性电阻电路6.3 动态电路6.4谐振电路第七章LabVIEW在模拟电子中的应用7.1 概述7.2 基于声卡的常用虚拟仪器7.3元件伏安特性的测量7.4电路率频响应的测量第八章LabVIEW在数字电子中的应用8.1概述8.2 组合逻辑电路的仿真四、学时分配表五、教材及参考书教材：《精通LabVIEW程序设计》主编：张桐出版社：电子工业出版社参考书：《LabVIEW 8.20程序设计从入门到精通》主编：陈锡辉出版社：清华大学出版社执笔：（课程负责人或课程责任教师签字）胡俊峰审核：（系或教研室主任签字）潘春荣审定：（教学院长签字）古莹奎日期：2013年10月10日。