LABVIEW 实验报告

实验一：认识LABVIEW

一．实验目的

1． 掌握LABVIEW软件的基本使用方法；

2． 了解LABVIEW前面板和框图程序；

3． 掌握利用LABVIEW功能模板进行虚拟仪器设计

二：实验属性：验证性实验

三：实验仪器设备及器材

1． IBM-PC或与之完全兼容的Intel 486，Pentium或以上的各种机型；

2． Micorosoft WINDOW 95或以上的中文版本；

3． Labview7.0及以上版本。

四：实验要求

1． 实验前预习实验步骤，熟悉LABVIEW的组成；

2． 实验中严格按照实验步骤，认真观察实验结果；

3． 实验后按照要求认真详细的写实验报告

五：实验原理

创建一个VI程序模拟温度测量。假设传感器输出电压与温度成正比。例如，当温度为70°F时，传感器输出电压为0.7V。本程序也可以用摄氏温度来代替华氏温度显示。

本程序用软件代替了DAQ数据采集卡。使用Demo Read Voltage子程序来仿真电压测量，然后把所测得的电压值转换成摄氏或华氏温度读数。

六：实验步骤

1. 用File菜单的New选项打开一个新的前面板窗口。

2. 把温度计指示部件放入前面板窗口。

a. 在前面板窗口的空白处点击鼠标键，然后从弹出的Numeric子模板中选择Thermometer。

b. 在高亮的文本框中输入“温度计”,再点击鼠标键按钮。

3. 重新设定温度计的标尺范围为0.0到100.0。使用标签工具A，双击温 度计标尺的10.0，输入100.0，再点击鼠标键或者工具栏中的V按钮。

4. 在前面板窗口中放入竖直开关控制。

a. 在面板窗口的空白处点击鼠标键，然后弹出的Boolean子模板中选择Vertical Switch,在文本框中输入“温度值单位”,再点击鼠标键或者工具栏中的V按钮。

b. 使用标签工具A，在开关的“条件真”（true）位置旁边输入自由标签“摄氏”,再在“条件假”（false）位置旁边输入自由标签“华氏”。

前面板：

程序框图：

1. 从Windows菜单下选择Show Diagram功能打开框图程序窗口。

2. 点击框图程序窗口的空白处，弹出功能模板，从弹出的菜单中选择所需的对象。本程序用到下面的对象：

Demo Read Voltage VI程序（Tutorial子模板）。在本例中，该程序模拟从DAQ卡的0通道读取电压值。

Multiply（乘法）功能（Numeric子模板）。在本例中，将读取电压值乘以100.00，以获得华氏温度。

Subtract（减法）功能（Numeric子模板）。在本例中，从华氏温度中减去32.0，以转换成摄氏温度。

Divide（除法）功能（Numeric子模板）。在本例中，把相减的结果除以1.8以转换成摄氏温度。

Select（选择）功能（Comparison子模板）。取决于温标选择开关的值。该功能输出华氏温度（当选择开关为false）或者摄氏温度（选择开关为True）数值。

数值常数。用连线工具，点击你希望连接一个数值常数的对象，并选择Create Constant功能。若要修改常数值，用标签工具双点数值，再写入新的数值。

字符串常量。用连线工具，点击你希望连接字符串常量的对象，再选择Create Constant功能。要输入字符串，用标签工具双击字符串，再输入新的字符串。

3. 使用移位工具（Positioning tool），把图标移至图示的位置，再用连线工具连接起来。

Demo Read Voltage VI子程序模拟从数据采集卡的0通道读取电压，我们的程序再将读数乘以100.0转换成华氏温度读 数，或者再把华氏温度转换成摄氏温度。

4. 选择前面板窗口，使之变成当前窗口，并运行VI程序。点击连续运行按钮，便程序运行于连续运行模式。

5. 再点击连续运行按钮，关闭连续运行模式。

6. 创建图标Temp：

此图标可以将现程序作为子程序在其他程序中调用。创建方法如下：

a. 在面板窗口的右上角的图标框中点击鼠标，从弹出菜单中选择Edit Icon功能。

b. 双点选择工具，并按下Delete键，消除缺省的图标图案。

c. 用画图工具画出温度计的图标。

使用文本工具写入文字，双击文本工具把字体换成Small Font。

当图标创建完成后，点击OK以关闭图标编辑。生成的图标在面板窗口的右上角。

7. 创建联接器端口：

a. 点击右上角的图标面板，从弹出菜单中选择Show Connector功能。LabVIEW将会根据控制和显示的数量选择一种联接器端口模式。在本例中，只有两个端口，一个是竖直开关，另一个是温度指示。

b. 把联接器端口定义给开关和温度指示。

c. 使用连线工具，在左边的联接器端口框内按鼠标键，则端口将会变黑。再点击开关控制件，一个闪烁的虚线框将包围住该开关。

d. 现在再点击右边的联接器端口框，使它变黑。再点击温度指示部件，一个闪烁的虚线框将包围住温度指示部件，这即表示着右边的联接器端口对应温度指示部件的数据输入。

e. 如果再点击空白外，则虚线框将消失，而前面所选择的联接器端口将变暗，表示你已经将对象部件定义到各个联接器端口。

8. 确认当前文件的程序库路径为，用文件菜单的SAVE功能保存上述文件，并将文件命名为。

实验三 把一个VI程序作为子VI程序调用

一：实验目的

1．使用一个条件循环结构和一个被测波形图表实时地采集数据。

2．学会将创建一个VI程序，进行温度测量，并把结果在波形图表上显示。该VI程序使用我们前面创建的温度计程序（Thermometer VI）作为子程序。

二：实验属性：验证性实验

三：实验仪器设备及器材

1． IBM-PC或与之完全兼容的Intel 486，Pentium或以上的各种机型；

soft WINDOW 95或以上的中文版本；

3．Labview7.0及以上版本。

四：实验要求

1．实验前预习实验步骤，熟悉VI的创建；

2．实验中严格按照实验步骤，认真观察实验结果；

3．实验后按照要求认真详细的写实验报告

五：实验步骤

前面板：

1. 打开一个新的前面板窗口，在里面放一个竖直开关（在Boolean逻辑部件子模板），给该开关标注为“Enable”。你可以用该开关来开始/停止数据采集。

2. 在前面板内再放置一个趋势图（Graph子模板中的Waveform

Chart），标注为“温度历史趋势”。该图表将实时地显示温度值。

3. 由于趋势图将它的图标注解plot自动地标注为“plot 0”，你可以用标注工具将其重新标注为“Temp”。

4. 因为趋势图用于显示室内温度,需要对它的标尺进行重新定标。将Y轴的“10”改为“90”，而将“0.0”改为“20”。

5. 此时暂时不要创建模式转换开关，我们将尝试从框图程序窗口创建前面

程序框图：

1. 打开框图程序窗口。

2. 从结构（Structures）工具模板选择条件循环结构“While Loop”放入框图程序窗口，调整该条件循环框的大小，把先前从前面板创建的两个节点放入循环框内。

3. 放入其它的框图程序对象。Thermometer VI，这个VI程序是你在上个练习中创建的，从中调出(从Select a VI…子模板)。

4. 按照上图的框图程序连好线。

5. 创建模式开关。把连线工具放在Thermometer VI的Mode输入端口上，按鼠标右键并选择Creat Control，这样就可以自动创建模式转换开关，并将它与Thermometer VI子程序相连线，再转换到前面板窗口，将模式转换开关的位置重新调整。

6. 在前面板窗口，使用标注工具，双击模式开关的“OFF”标签，并把它转换成“华氏”，再把“ON”标签转换民“摄氏”。要转换开关状态，使用操作工具（Operating Tool）。

7. 将模式开关设置为ON状态，运行该VI程序。

8. 要停止数据采集，点击Enable开关，使其状态变为OFF，循环结束。

9. 修改Enable开关缺省设置，使你运行VI程序时不必每次打开该开关。

a. 若程序在运行状态，则关闭程序运行。

b. 把开关设置为ON状态。

c. 点击开关，从弹出菜单中选择Data Operations>Make Current

Value Default选项，这将使ON状态变为缺省值。

d. 再点击开关，从弹出菜单中选择Mechanical Action>Latch When

Pressed选项。

10. 运行该程序，把开关点击为Stop状态以停止数据采集。开关将变为OFF状态，但当条件循环结构再次读取其数值时，它又会变成ON状态。

11.如下图所示，使VI程序采样间隔为500毫秒。

12运行下图程序，试用不同的时间间隔。

13关闭上述程序，并保存。

运行结果为：

实验五 case 结构的

一：实验目的

学习使用Case结构。

修改Temperature 程序以检测温度是否超出范围，当

温度超出上限（High Limit）时，前面板上的LED将点亮，并且有一个蜂鸣器发声。

二：实验属性：验证性实验

三：实验仪器设备及器材

1．IBM-PC或与之完全兼容的Intel 486，Pentium或以上的各种机型；

2．Micorosoft WINDOW 95或以上的中文版本；

3．Labview7.0及以上版本。

四：实验要求

1． 实验前预习实验步骤，熟悉CASE结构的编程方法；

2． 实验中严格按照实验步骤，认真观察实验结果；

3．实验后按照要求认真详细的写实验报告

五：实验步骤

前面板：

1. 打开实验一创建的Temperature Analysis VI程序。

2. 按照下图所示修改前面板。被虚线框住的部分表示增加的部件。High Limit表示温度上限值。报警指示灯（WARNING LED）和当前温度状态（CurrentTemperature State）用来表示温度是否超限。点击趋势图，并且选择Show>Legend和Show>Dighital Display选项，可以增加图注（Legend）和数字显示。

程序框图：

1. 按照上图编写框图程序。被虚线框住的部分为新增加的部件。下面的FALSE Case与图中的TRUE Case同属于一个Case结构。根据其输入端上的数值，来决定执行哪一个Case程序。

如果Thermometer Vi子程序返回的温度值大于High Limit数值，将执行True Case程序，反之则执行False Case程序。

2. 返回前面板程序，在High Limit控制栏中输入86。再运行VI程序。当温度超过86时，LED将点亮，蜂鸣器也会发声。

3. 将程序重新命名为Temperature ，并保存起来。

实验六 顺序结构的应用

一：实验目的

学习使用顺序(Sequence)结构并且把数据传送到文件。

将修改Temperature 程序，以学习使用顺序结构和包括头文件的数据文件。当程序停止数据采集后，自动产生数据文件的头文件，它包括操作者名字和文件名，然后将采集的数据附在头文件后面。

二：实验属性：验证性实验

三：实验仪器设备及器材

1． IBM-PC或与之完全兼容的Intel 486，Pentium或以上的各种机型；

2． Micorosoft WINDOW 95或以上的中文版本；

3． Labview7.0及以上版本。

四：实验要求

1． 实验前预习实验步骤，熟悉LABVIEW的程序调试方法；

2． 实验中严格按照实验步骤，认真观察实验结果；

3． 实验后按照要求认真详细的写实验报告。

五：实验步骤

前面板：

1. 如下图所示，完成框图程序，使用了如下的功能模块：

Write Characters to File模块（在File I/O子模板）。该功能把一个字符串写入一个新的文件或者附加到一个已存在的文件中。它在写入前打开或者创建一个文件，在完成时关闭该文件。在本例中，它用来建立头文件格式。

Write to Spreadsheet File模块（在File I/O子模块）。该模块把一个二维或者一维单精度数组转换成字符串，并把字符串写入一个新文件或者附回在一个已存在的文件后面。在本例中，它将由温度采集数据和上限值组成的二维数组附加在一个已创建了头文件的数据文件后面。

Transpose 2D Array模块（在Array子模板）。在本例中，它把二维数组转换成以列为分界的二维数组，这样在写入数据文件时它就会以列的形式显示。

Concatenate String模块（在String子模板）。在本例中，它用于创建头文件字符串。

顺序结构程序按指定的顺序执行各个程序步骤。在本例中，我们首先创建数据文件的头文件，然后再将数据写入文件中。

2. 返回前面板，在High Limit控制栏中输入86，在Operator Name控制栏中输入你的名字，再输入数据文件名（例如C:）。运行该程序。当Enable开关设置为OFF状态后，将产生如下的ASCII文件。

3. 将文件重新命名为Temperature Control ，并存盘退出（用Save As选项）。

程序框图：

实验十 信号处理

一：实验目的

计算一个信号的频谱分量。

二：实验属性：验证性实验

三：实验仪器设备及器材

1． IBM-PC或与之完全兼容的Intel 486，Pentium或以上的各种机型；

2． Micorosoft WINDOW 95或以上的中文版本；

3． Labview7.0及以上版本。

四：实验要求

1． 实验前预习实验步骤，熟悉信号处理的概念；

2． 实验中严格按照实验步骤，认真观察实验结果；

3． 实验后按照要求认真详细的写实验报告

五：实验步骤

前面板：（以及实验结果）

1. 打开Compute Frequency Spectrum VI程序。输入信号混合了两个正弦波，一个为2Hz，另一个为10Hz。采样频率为100Hz，采样点为200个 10Hz的信号幅值为2伏。2Hz的信号幅值为1伏。

2. 切换到框图程序。

程序框图：

1. 框图程序如下次图所示，它使用了下面的子程序：

Amplitude and Phase Spectrum VI子程序（在Analysis>Measurement子模板）。在本例中，它计算信号的幅度有效值（RMS）。

2. 运行程序。频谱图显示两个峰值，一个在2Hz，另一个在10Hz。2Hz波

形电压有效值为0.717伏，10Hz波形电压有效值为1.414伏，分别对应其峰值1伏和2伏。

实验十二 曲线拟合

一．实验目的

对指数关系数据进行线性拟合

二：实验属性：验证性实验

三：实验仪器设备及器材

1． IBM-PC或与之完全兼容的Intel 486，Pentium或以上的各种机型；

2． Micorosoft WINDOW 95或以上的中文版本；

3． Labview7.0及以上版本。

四：实验要求

1． 实验前预习实验步骤，熟悉曲线拟合的方法；

2． 实验中严格按照实验步骤，认真观察实验结果；

3． 实验后按照要求认真详细的写实验报告

五：实验原理

曲线拟合的目的是找出一系列的参数a0, a1, … …,通过这些参数最好地模拟实验结果。下列是LabVIEW的各种曲线拟合类型：

线性拟合 – 把实验数据拟合为一条直线y[i]=a0+a1*X[i]

指数拟合 – 把数据拟合为指数曲线y[i]=a0*exp(al*X[i])

多项式拟合 – 把数据拟合为多项式函数：

y[i]=a0+a1*X[I]+a2*X[i]^2…

通用多项式拟合 – 与多项式拟合相同，但可以选择不同的算法，以获得更好的精度和准确性。

通用线性拟合 – 公式为y[i]=a0+a1*f1(X[i])+a2*f2(X[i])…,这里y[i]是参数a0, a1, a2…等的线性组合。通用线性拟合也可以选择不同的算法来提高精度和准确度。例如：y=a0+a1*sin(X)是一个线性拟合。因为y与参数a0, a1有着线性关系。同样道理，多项式拟合也总是属于线性拟合，但是它可以采用一些特殊算法以提高拟合处理的速度和精度。

General Levenberg-Marquardt拟合 – 把数据拟合为公式y[i]=f(X[i],

a0, a1, a2…)。其中a0, a1, a2…是参数。这种方法是最通用的方法，它不需要y与a0, a1, a2…有线性关系。它可用于线性或非线性拟合，但一般用于非线性拟合，因为对于线性曲线的处理采用通用线性拟合方法更加快捷。这种方法不能保证结果一定正确，所以，有必要验证拟合结果。

六：实验步骤

前面板：

1. 打开Linear Curve 程序。这个例子假设我们收集了10对实验数据t和y，我们有理由相信它们之间有线性关系。

2. 切换到框图程序。

程序框图：

1. 验证框图程序，它使用了如下的子程序：

Linear Fit子程序（在Analysis>Curve Fitting子模板）。在本例中，它把实验数据拟合为一条直线，求出系数a和b，以满足y[i]=a+b*t[i]；以及实验结果和拟合结果之间的误差的均方根值。

2. 输入数据是一个两维数组，是采用DAQ卡采集数据时的通用格式。我们用Index Array子程序可以分解得到两个一维数组y[i]与t[i]。

3. “MSE”表示误差均方根值，误差越小，拟合结果越好。

4. 运行该程序。曲线将显示实验数据和拟合结果。

实验九 信号发生器的设计

一：实验目的

1.进一步掌握LABVIEW的编程方法；

2.掌握用LABVIEW设计信号发生器的方法；

3.掌握用LABVIEW驱动各种板卡的方法。

二：实验属性（实际性实验）

1． 设计任务

在LABVIEW、7.0环境下，设计一信号发生器，系统具有（1）系统控制（2）产生标准正弦波，方波，三角波波形（3）数据存储显示（4）输出模拟信号等功能

2． 设计要求

信号输出幅值0-10V可调

信号频率0-10K连续可调

三：实验仪器设备及器材

1． IBM-PC或与之完全兼容的Intel 486，Pentium或以上的各种机型；

2． Micorosoft WINDOW 95或以上的中文版本；

3． Labview7.0及以上版本。

4． PCI数据采集卡

四：实验要求

1． 实验前阅读本实验指导书，设计出信号发生器的前面板，熟知与信号发生器有关的参数

2． 复习教材有关内容

3． 按设计的前面板进行程序框图设计，并进行软件调试；

4． 按设计的程序进行硬件调试

5． 写出设计过程和调试过程的步骤，分析调试过程中观察到的现象，突出对实验方案 设计论证和实施过程中出现问题的分析，对结果进行分析总结，写出收获和体会。