2023年传感器与虚拟仪器指导书.docx

2023年最新传感器与虚拟仪器指导书 传感器与虚拟仪器 实验指导书 王丽编写 通信与电子工程学院 2023年8月 目 录 实验一 labview软件的根底操作…………….......................................................3 实验二 数据操作实验………………………........................................................7 实验三 数组、簇、字符串……………………………...............................................18 实验四 程序结构实验………………………........................................................23 实验五 创立子VI…………………………….......................................................28 实验六 图表和图形实验……………………….....................................................31 实验一 labview软件的根底操作 一、实验目的 1、熟悉Labview的根本组件、前面板、程序框图、快捷和下拉菜单、选项板及在线帮助、VI的创立方法 2、掌握编辑前面板和程序框图的方法 3、学会使用联机帮助 4、运行和调试简单VI程序 二、实验仪器设备 计算机，labview8.6软件 三、实验原理 1、一个labview程序由一个或多个虚拟仪器组成，虚拟仪器简称为VI，每个VI由前面板、框图和图标三局部组成，框图是VI的源代码，由labview的图形化编程即G语言组成，图标是VI的图形表示，会在另外的VI框图中作为一个对象使用。 2、所有的LabVIEW 应用程序，即虚拟仪器（VI），它包括前面板（front panel）、流程图（block diagram）以及图标/连结器(icon/connector)三局部。 四、实验内容及本卷须知 1、 启动Labview，查找Labview例如 2、 熟悉前面板与程序框图的切换及观察程序流的执行过程 3、 随机信号发生器（利用开关控制一系列随机数的产生） 4、翻开lianxi3.vi,为其添加程序注释，并运行和调试VI 五、实验步骤： [练习1] 启动Labview，查找Labview例如 步骤： 1. 在“新建〞窗口中选择“VI-基于模板-使用指南（入门）-生成、分析和显示〞，单击后右侧便相应出现该模板VI的 程序框图预览和该模板VI的功能说明，然后单击“确定〞按钮，便同时翻开了“生成、分析和显示〞模板VI的前面板和程序框图。 2. 单击按钮Run运行该程序 3. 改变波形和频率，看看波形和频率的变化 [练习2] 熟悉前面板与程序框图的切换及观察程序流的执行过程 1.在练习1的根底上，利用快捷方式将前面板切换到程序框图。(ctrl+E) 2.单击高亮度显示按钮观察代码的数据流向。 [练习3]随机信号发生器（利用开关控制一系列随机数的产生） 1、新建“lianxi3.vi〞 2、控件查看图形显示控件波形图表，单击放入前面板中，程序框图也会出现相应的控件端子。 3、控件按钮与开关垂直摇杆开关，单击放入前面板中， 4、在程序框图里单击右键，显示“编程〞——然后是“数值〞选框，里面有0-1的随机数，挨着“数值常量〞，单击放入程序框图中， 5、在程序框图中单击右键，选择编程结构while循环，单击放入程序框图中，框住上述端子 6、按照图连线，单击运行按钮，可在前面板中看到波形，单击开关，那么 停止。 [练习4] 翻开lianxi3.vi,为其添加程序注释，并运行和调试VI 1、采用连续运行、单步运行，高亮度程序运行等方法。 2、在程序框图中设置断点 3、使用探针观察运行时连线上的数据。（查看工具选板，里面有设置＼去除断点以及探针数据，设置断点后，看 探针数据的变化，然后去除断点，再看探针数据的变化） 此为设置断点 此为取消断点后，数值一直在变化 六、思考题 1、如果程序进入死循环，应如何操作？ 2、如何查看程序编译错误？ 七、对学生实验报告要求 1、实验前做好预习，明确目的、原理、方法，防止和减少错误 2、实验过程中持严肃认真的态度 3、对实验结果必须进行仔细观察和认真记录，得出恰当的结论 4、独立认真完成实验报告 实验二 数据操作实验 一、实验目的 1、 熟悉几种常见的数据类型 2、 熟悉数据类型设定操作 3、掌握数据运算的常用运算方法 4、利用数据操作章节知识完成Labview编程和调试 二、实验仪器设备 计算机，labview8.6软件 三、实验原理 1、工具中的第一个手型工具可以修改数值常量的值 2、工具中的第二个手型工具可以修改标签值，即控件的名称。 3、右击仪表属性标尺，可以修改仪表控件的显示范围 4、函数编程比较中的控件，例如，其输出端为真（T）或假（F），两个输入端，在上面的输入端所输入的数值常量要放在比较的前面，例如 ，其输出为真，即T，如果，其输出为假，即F 四、实验内容及本卷须知 1、假设有一台仪器，需要调整其输入电压，当调整电压超过某一设定电压值时，需要通过指示灯颜色变化发出警告。 2、构建VI，产生两个随机数（在0到1之间）并在仪表上显示两个随机数。仪表上分别设置标签“Random number1〞和“Random number2〞，使其中一个仪表呈蓝色而另一个仪表呈红色。当红色仪表上随机数值比蓝色仪表数值大时，用一个方形LED显示绿色，否那么LED显示黑色。运行VI几次并观察结果。 3、构建停车信号灯。创立从0到2变化的刻度盘控件，该控件具有3个LED显示：绿色、黄色和红色。当在刻度盘0位置时，使VI翻开绿色LED；当在刻度1上时，变为黄色；当在刻度2上时，变为红色。 4、构造VI产生一个-10到10间的随机数。在VI的前面板上用指示器来显示随机数的值，然后点亮随机数所在范围对应的LED。用一个LED显示负的随机数，一个LED显示在0到4范围内的随机数，一个LED显示大于等于5的随机数。改变LED的属性使其点亮时为亮黄色，关闭时为暗黄色。 五、实验步骤： [练习1] 假设有一台仪器，需要调整其输入电压，当调整电压超过某一设定电压值时，需要通过指示灯颜色变化发出警告。 1、 启动Labview程序，单击VI，建立一个新的VI程序，命名为lianxi21.vi。这时将同时翻开Labview的前面板和后面板（框图程序面板）。在前面板中显示控制模板，在后面板中显示函数模板。在两个面板中都显示工具模板。 如果模板中没有被显示出来，可以通过菜单“查看/工具选板〞来显示工具模板，通过“查看/控件选板〞来显示控件模板（或者是按鼠标右键），“查看/函数选板〞来显示函数模板。如图1所示。 图1 2、前面板设计 输入控制和输出显示可以从控件模板的各个子模板中选取。 本设计中，程序前面板中应有1个调压旋钮，1个仪表，1个指示灯，1个关闭按钮共4个控件。 1）往前面板添加1个旋钮控件：控件—新式—数值—旋钮，如图2所示。鼠标左键框选后，可以移动位置；左键单击后可以改变大小。双击将标签改为“调压旋钮〞，字的大小可以在“应用程序字体〞中修改。 2）往前面板添加1个仪表控件：控件—新式—数值—仪表，如图2所示。调节方法同上。标签改为“电压表〞。 3）往前面板添加1个指示灯控件：控件—新式—布尔—圆形指示灯，如图3所示。按住“shift〞同时调整大小，将其调整为大小适中的圆形指示灯。将标签改为“上限灯〞。 4）往前面板添加1个停止按钮控件：控件—新式—布尔—停止按钮，如图3所示。将标签改为“关闭〞。 设计的程序前面板如图4所示。保存文件，名字取为“输入电压控制〞。 图2 添加旋钮、仪表控件 图3 添加指示灯、按钮控件 图4 程序前面板 3、框图程序设计——添加节点 每一个程序前面板都对应着一段框图程序。在框图程序中对VI编程，以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。 切换到框图程序设计面板，通过函数模板添加节点。 1）添加1个循环结构：如图5所示，以下添加的节点放置在循环结构框架中。 2）添加1个数值常数节点：函数—数学—数值—数值常量，如图6所示，值改为8。 3）添加1个比较节点“≥〞：如图7所示。 4）添加1个选择结构：如图5所示。 图5 添加循环结构、选择结构 图6 添加数值常数 图7 添加比较节点 图8 框图程序——节点布置图1 5）在选择结构的True选项中，添加1个数值常数节点：如图6所示，其值为0。 6）在选择结构的True选项中，添加1个比较节点：如图7所示 7）分别将调压旋钮图标、电压表图标、停止按钮图标从外拖入循环结构中：将上限灯图标拖入选择结构的True选项中。添加的所有节点及其布置如图8所示。 8）在选择结构的False选项中，添加1个数值常数节点：如图6所示，值为1。 9）在选择结构的False选项中，添加1个比较节点：如图7所示。 10）添加一个局部变量节点：函数—编程—结构—局部变量，如图9所示。 选择局部变量节点，单击鼠标右键，在弹出菜单的“选择项〞选项下，选择对象名称“上限灯〞，其读写属性默认为“写〞属性。将该局部变量拖入选择结构的False选项中。 添加的所有节点及其分布置如图10所示。 图9 添加局部变量 图10 框图程序——节点布置图2 4、框图程序设计——连线。如图11、12所示。 使用工具箱中的连线工具，将所有节点连接起来。 当把连接工具放在节点端口上时，该端口区域将会闪烁，表示连线将会接通该端口。当把连接工具从一端口接到另一端口时，不需要按住鼠标键。当需要连线弯曲时，单击一次鼠标键，即可以正交垂直方向的弯曲连线，按空格键可以改变转角的方向。 图11 框图程序——连接1 图12 框图程序——连接2 5、运行程序 进入前面板，单击快捷工具栏“运行〞按钮，运行程序。用鼠标“转动〞调压旋钮，可以看到仪表指针随着转动；当调整值大于等于8时，上限灯变换颜色。程序运行画面如图12所示。 图12 程序运行画面 [练习2] 构建VI，产生两个随机数（在0到1之间）并在仪表上显示两个随机数。仪表上分别设置标签“Random number1〞和“Random number2〞，使其中一个仪表呈蓝色而另一个仪表呈红色。当红色仪表上随机数值比蓝色仪表数值大时，用一个方形LED显示绿色，否那么LED显示黑色。运行VI几次并观察结果。 1、在前面板创立两个输入控件Random1和Random2，输出控件指示灯。 2、在程序框图中添加随机数，并把图标连接。 [练习3] 构建停车信号灯。创立从0到2变化的刻度盘控件，该控件具有3个LED显示：绿色、黄色和红色。当在刻度盘0位置时，使VI翻开绿色LED；当在刻度1上时，变为黄色；当在刻度2上时，变为红色。（注意：将表盘数据类型设置为长整型） 1、在前面板添加旋钮控件，三个布尔控件绿、黄、红 2、在程序框图中，找到数值常量，并和图标连接。 [练习4] 构造VI产生一个-10到10间的随机数。在VI的前面板上用指示器来显示随机数的值，然后点亮随机数所在范围对应的LED。用一个LED显示负的随机数，一个LED显示在0到4范围内的随机数，一个LED显示大于等于5的随机数。改变LED的属性使其点亮时为亮黄色，