长治学院
虚拟仪器实验基础
电子信息与物理系
长治学院虚拟仪器实验指导书
实验一 LabVIEW 编程环境与基本操作实验
一、实验目的
1．了解 LabVIEW 的编程环境。
2．掌握 LabVIEW 的基本操作方法，并编制简单的程序。
3．学习建立子程序的过程
二、实验内容
1.建立一个测量温度和容积的 VI 。
a.实验步骤
1)选择 File? New，打开一个新的前面板窗口。
2)从 Controls? Numeric 中选择 Tank 放到前面板中。
3)在标签文本框中输入“容积” ，然后在前面板中的其他任何位置单击一下。
4)把容器显示对象的显示范围设置为 0.0 到 1000.
a.使用文本编辑工具（ Text Edit Tool ），双击容器坐标 10.0 标度，使它高亮显示。
b. 在坐标中输入 1000 ，再在前面板中的其他任何地方单击一下。
这时 0.0 到
1000.0 之间的增量将被自动显示。
5) 在容器旁配数据显示。
将鼠标移到容器上， 点右键，在出现的快速菜单中选 Visible Iterms? Digital Display 即可。
6) 从 Controls? Numeric 中选择一个温度计， 将它放到前面板中。
设置其标签为 “温度”,
显示范围为 0 到 100，同时配数字显示。可得到如下的前面板图。
图 1.3 练习 2 的前面板图
7) Windows?Show Diagram 打开流程图窗口。从功能模板中选择对象，将它们放到流程
图上组成下图（其中的标注是后加的）。
乘法函数 连接点
随机 数 发
生器
数值常数
图 1.4 练习 2 的流程图
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该流程图中新增的对象有两个乘法器、 两个数值常数、 一个随机数发生器， 温度和容积
对象是由前面板的设置自动带出来的。
乘法器和随机数发生器由 Functions? Numeric 中拖出，尽管数值常数也可以这样得到，
但是建议使用在连接端子处点击右键创建（ Create）常量（ Constant）的方法更好些。
8）用连线工具 将各对象按规定连接。
9）选择 File?Save , 把该 VI 命名为 Temp& Vol.vi ，保存为 的文件夹中。
在前面板中，单击 Run（运行） 按钮，运行该 VI 。注意电压和温度的数值都显示在
前面板中。
10）选择 File?Close ，关闭该 VI 。
b. 实验结果
前面板图：
程序框图：
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2、自己创建一个 VI
a.实验要求：
将两个输入的数字相加并显示结果；将同样两个输入数字相乘并显示结果；比较两个输
入数字，如果数字相等，则 LED 指示灯亮。最后，保存为 Simple Math.vi 文件。
前面板如图 1.5：数字 A 和 B 用两个数字控件输入，两个数字指示器分别显示输出结果
A+B 和 A× B，当输入数字 A 和 B 相同时，将点亮 LED 。
b.实验步骤 :
1、在前面板上输入数字 A 和 B 两个数字控件，两个数字输出控件；
2、利用两个数字控件和乘法器及加法器完成 A+B 和 A*B 的输出；结果分接数字输出控
件；
3、利用创建连线端口将输出量引至等于比较器。当二者相同时指示灯点亮，不同时指示
灯熄灭。
c.实验结果
程序框图如下：
前面板图如下：
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3．子 VI 的创建
a.实验步骤：
１）打开练习2 中 Temp & Vol.vi 。
２）在前面板中，用鼠标右键单击窗口右上角的图标，在快捷菜单中选择 Edit Icon ? .，也
可以双击图标激活图标编辑器。注意只能在前面板中编辑图标和联接器。
3）删除默认图标。使用 Select Tool（矩形框），单击并拖动想要删除的部分，按下 <Delete>,
也可以通过双击工具框中的阴影矩形删除图标。
4）用 Pencil Tool （铅笔工具）绘制一个温度计。
5）用 Text Tool （文本工具）创建文本。得到图标将如下图所示。
6）单击OK，关闭编辑器。新创建的图标就显示在屏幕右上角的图标窗口中。
7） 用鼠标右键单击前面板中的图标窗口， 在快捷菜单中选择Show Connector ，
设置联接器端子连接模式。
在默认情况下， LabVIEW 会根据前面板中的控制对
象和显示对象的数目确定联接器的端子连接模式。因为前面板中有两个对象，
所以联接器有两个端子，如左图所示。用鼠标右键单击联接器窗口，在快捷菜
单中选择Rotate 90 Degrees（旋转90 度），注意联接器窗口的变化，如左图所
示。
9）将端子连接到温度计和容积计：
a. 点击联接器上部端子。光标自动变成连线工具，同时端子变成黑色。
b.单击温度显示对象。一个移动的虚线框把它包围起来，选中的端子的颜色变为与控制 /
显示对象的数据类型一致的颜色。
如果单击前面板中的任何空白区域以后，虚线消失，选中的端子变暗，这表示您已经成
功地把显示对象和上部端子连接起来。如果端子是白色，则表示没有连接成功。
c. 重复步骤a 和 b ，把底部的端子和容积计连接起来。
d. 用鼠标右键单击联接器，在快捷菜单中选择 Show Icon ? .
10）选择File? Save ，保存该VI 。
这样这个 VI 就完成了， 并也可以作为子 VI 被其他的 VI调用。子 VI 的图标在主 VI 的
流程图中代表它。
VI 的联接器（含有两个端子）输出温度和容积。
b.实验结果 (设置子 VI ）
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实现子 VI 的调用：
右键程序框图中子 VI 图标，查看 VI 层次结构
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三、实验总结
1．总结 VI 基本编程的快捷操作。
答：显示程序框图或前面板 ctrl+E
框图中，对象的移动： shift+ 鼠标选择移动；对象的复制： ctrl+ 鼠标选择移动；
对象的删除：鼠标选择，按 <退格>；前面板与框图并排： ctrl+T
工具（ Tools）模板：在前面板或框图中按住 <Shift> 键并单击鼠标右键。
控件（ Controls）模板：在前面板激活状态，在前面板空白区单击右键。
函数（ Functions）模板：在框图激活状态，在框图空白区单击右键。
消除所有断线： ctrl+B；实时帮助：快捷键： ctrl+H
2．简述 VI 程序有什么构成，其各部分的功能是什么。
答：主要有：输入控件、显示控件、程序结构、函数控件、连线
输入控件：完成实时对变量的外界修改，即数据源
显示控件：完成输出显示数据、图形等。显示仪器分析结果
程序结构：用外方框表示程序的执行顺序、总体上把握程序的执行控制。
函数控件：构成程序的主要部分，完成对数据的采集、分析直至输出功能。
连线：用线的方式显示数据流，完成上述结构之间的关系构建。
3．思考：在前面板和框图程序中，如何区分控制器和指示器。
答：在前面板中，控制器用以外部输入数据， 因此输入框为白色表示可主动输入。
而显示器
只有显示功能，用于被动输出虚拟仪器分析结果，数据框显示灰色，不能用于外部输入。
在程序框图中。
控制器端子在右侧， 用于连接数据输出线。显示器端子在左侧，用于连接数
据输入线。可以右键将显示图标勾掉，此时两种元件外观也不同。
4．心得体会及其它。
答：实验很简单，没吸引力——首先提下建议。
Labview 是一种图形编程软件。上手很快，
但达到一定程度后，发现没有课本便很难取得进步。原因是，个人觉得 labview 最重要的是
对程序编程结构的深入体会和各函数控件功能的充分掌握。前者可以通过看范例理解加深。
但后者只看范例是行不通的。
每个函数控件都有不同的功能和使用要求， 如果不知道， 很难
使用和掌握。
它的图形化语言和 matlab 软件中的 Simulink 语言相同。
区别在控件上的不同，
有些使用方式很类似。
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实验二 LabVIEW 编程的结构实验 1
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、实验内容
1． 创建一个关于 While 循环的 VI
a.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。最后将该
VI 保存为 While Loop.vi 文件。
b.实验结果
程序框图：
前面板：
2．创建一个关于 For 循环的 VI
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a.实验要求
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。最后将该 VI 保存为 For Loop.vi 文件。
b.实验结果
程序框图：
前面板：
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 保存为 Viewing Shift Registers.vi 文件。
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b.实验结果：
程序框图：
前面板：
4．设计一个 VI
a.实验要求：
Ave
i
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。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下列公式可
RN i Ave RN
i 1 i
计算 ：这里 i=0，1，? ，N-1 ， 表示在第 i 次计算的平
i
Ave
i
i 1
均
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值，是来自随机数函数的当前随机数。
前面板要求显示当前用于计算移动平均值的随机数个
数 i+1，当前的移动平均值， 最后将该 VI 保存为 Random Number Average.vi 文件。在 Highlight
Execution 加亮执行的状态下观察数据流。
b.要求分析：
For 循环用于产生随机数列， 循环次数由滑动条控件确定。
从而决定数列的长度。
当 i=1
时， （i=0 时）=0。递推数列采用移位寄存器。
Ave
i
c.实验结果：
程序框图：
前面板：
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五、实验报告与总结
1．说明 For 循环与 While 循环的区别。
答：1、For 循环提前已经预设了循环次数。当执行完次数要求后，程序会自动停止。因而
不需要外界按钮 STOP。当然 for 循环次数也已经固定了， 中途不能修改。
While 循环则相当
于 C 语言中的 do until 结构。当条件满足时才会主动停止，否则将一直运行下去。当 while
循环面临死循环或外界希望其停止情况，因而需外加 STOP 按钮，便于中途停止。
2、For
循环是一次将所有次数执行完，以一维数组的形式输出每一次执行的数据。
While 循环是一
次一次的执行。后一次执行完的数据将覆盖掉前一次的。
2．理解移位寄存器的作用以及它的初始化。
答：移位寄存器的作用将上一次循环分析所得数据， 返回输入到下一次循环的输入端。
初始
化的作用是在首次循环时寄存器中的值清为原值， 从而保证两次程序执行过程中前后不会有
数据干扰。
3．心得体会及其它。
答：在做实验一时偶然发现，点击开始后， CPU 占用率显著升高，而且立刻超过了安全水
平，达到了 90%以上。
由常识可知， 无论是 CPU、单片机还是 PLA 长时间过载会导致烧机。
因此安置了一个等待（ ms)控件，此时 CPU 占用率回到常值 10%以下。当 Loop number 控
件和 number0-1 控件在 while 循环之外时， 这两个输出控件不是实时显示， 而是当按下 STOP
后程序最后一次执行输出的数据。实时显示，则必须将显示控件放在 while 循环之外。对于
For 循环只能在结构内，若在结构外，输出控件要改为数组形式。两种循环方式中的 STOP
按钮都可以放在结构外，只是要完成相同的功能和在结构内的触发方式不同。
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实验三 LabVIEW 编程的结构实验 2
一、实验目的
1． 掌握选择结构（ Case Structure），顺序结构（ Sequence Structure）编程；
2． 了解时间估计和控制函数。
3． 了解公式节点（ Formula Node ）的使用。
二、实验内容
1．使用 Case 结构，创建一个 VI 以检查一个数值是否为正数
a.实验要求 ：如果它是正的， VI 就计算它的平方根，反之则显示出错。
b.实验结果
程序框图：
前面板：
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3．练习用公式节点
a.实验要求 ：实现 y=x－e sinx 的计算，x 为输入数据，y 为输出显示数据， 存为 Formula Code.vi
b.实验结果
程序框图：
前面板：
4． 分别用 Case 结构和公式节点语句两种方法
a.实验要求： 实现下列条件分支语句：
考虑计算两数比率 x/y 的下列代码段：
if (y 0) then
z=x/y
else
z=+
end if
两 VI 保存为 Case Division.vi 和 Formula Division.vi 。
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b.实验结果 ：（1）采用 Case结构
程序框图：
上面为前面板图：
（2）采用公式节点语句
程序框图：
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上面为前面板图
三、实验报告与总结
1．使用公式节点时，如果输入变量的名称同输出变量的名称相同时，会怎样。
答：如果输出变量全在等式左侧， 输入变量全在右侧而且除此之外左右两侧均没有起相同名
称变量时，程序仍然可以正常运行。例如：
2． 心得体会及其它 。
答：公式节点语句除了可以输入特殊公式外，还可以实现文本编辑语言。其语法和 C 非常
接近， 但是只能实现基本的逻辑流程和运算， 不能对文件或设备进行操作或通信， 没有输入
输出语句。
If 语句后面的条件应有括号。通过对比 Case结构和公式节点的使用，可以知道
无论是图形编辑还是文本编辑都有各自的优点。
图形编程的优势在于其数据流的形式让程序
可读性更好。但是遇到逻辑复杂的算法或公式时，使用公式节点更加方便。
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实验四 LabVIEW 编程的图形图表、数组与簇
一、实验目的
1．学习如何使用数组与簇，掌握它们的区别和相应操作；
2．学习并掌握 Chart 和 Graph 的使用，理解它们的区别。
二、实验内容
1．练习数组的基本创建方法
a. 实验要求：
编辑一个利用循环的自动索引（ auto-indexing ）功能创建一个装有 10 个随机数的数组。
b. 实验结果：
程序框图：
前面板图：
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2． 编辑下列 VI 理解二维数组的产生，存为 Two Dimensional Array Demo.vi 。如下分别
为程序框图和前面图截取图片。
以下是自己编辑的程序框图和前面板：
3.创建一个 VI
a.实验要求：
实现将输入控件值与输入数组合并连接起来生成新的数组。
该 VI 使用数组大小 （Array
Size）和初始化数组（ Initialize Array ）两函数来创建维数合适的新数组，并将新数组的所有
元素初始化为 1。最后， VI 计算两新数组间的差，并将结果显示在前面板中。最后将该 VI
保存为 Practice with Arrays .vi 文件。
b.添加的功能
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我的添加功能是在能满足基本实验要求的情况下， 做了些改变。
输入数组个数由随机数
产生在 0-10 内，而 x 数组为 10 元素的数组。
y 数组显然也要为 10 个元素，它有输入元素
和输入数组合并产生。因此间接决定了输入元素。
c.实验结果：
程序框图：
前面板图：
4．创建由一个控件簇和一个显示簇所组成的 VI
a.实验要求：
要求控件进行操作时，显示簇同时进行相应的显示。前面板组成如图 4.3，最后将该 VI
保存为 Cluster.vi 文件。
b.实验说明： 对输入数字取反；对第一个布尔元件进行取非操作；将二个布尔元件的值进行
异或操作然后输出；对字符串中的大写字母转化为小写。
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c.实验结果：
程序框图：
前面板：
5．创建一个 VI
a.实验要求：
用 Chart 和 Graph 分别显示 40 个随机数产生的曲线，比较程序的差别：
b.实验说明：
在满足基本要求的情况下，对程序做了些改变。使它输出 40 个数据后间隔 2000ms 后
重新开始下一轮 40 个数据的采集。通过按钮 STOP 来控制循环次数。
c.实验结果：
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程序框图：
前面板图：
三、实验报告与总结
1．总结 Chart 和 Graph 的使用区别。
答：Chart 可以用于实时数据输出，每一个新数据都会添加在之前所绘图的后面；当然此时
Chart 图应放在循环里面。
如果放在外面， 则同 Graph 一样当 40 个数据完全采集完之后才会
一起输出， 形成最终图像。
若 Chart 图满了之后， 通过改变显示方式则有多种输出多种方式。
如果添加新一组数据， Chart 图依然会添加在原图后面。而 Graph 图会全图刷新，之前的图
会被覆盖掉。
2．心得体会及其它。
答：1、一般用 For 循环结构完成一维数组的构建。而利用两个 For 循环的嵌套则可以完成
二维数组的建立，外层构成的是数组的行元素，内层形成数组的列元素。实际上， 外层只是
要求内层的 For 循环自己循环 m 次而已，真正产生元素的还是内循环。同样的对于三维数
组，只是在外层再套一个 For 循环而已，由外到内依次形成数组的页、行、列。
2、使用合
并数组时， 默认的是将多个数组进行合并。如果需要建立一维数组，则需要单击右键。
将新
的数组或数组元素连接到数组为尾端。
3、对于摇杆开关打开布尔文本时，文本显示的是布
尔元件的当前状态。
4、chart 图只有通过“清除图像”才能初始化图像。
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