虚拟仪器技术实验指导书新.doc

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1、虚拟仪器技术实验指导书电子与电气工程学院2009年7月2日目 录实验一 LabView环境熟悉1实验二 数组、簇和字符串4实验三 LabView程序结构7实验四 图形显示10实验五 文件输入输出13实验六 温度测量16实验七 光强检测与控制18实验八 红绿灯系统实验20实验九 电机调速与测速23实验十 电子秤设计25 实验一 LabView环境熟悉一、实验目的掌握熟悉LabView软件环境。学习程序设计的基本方法和技能，熟练掌握用LabVIEW语言设计、编写、调试和运行程序的方法。为后续实验做好准备。二、实验内容（一）LabVIEW编程环境的熟悉1、LabVIEW的启动。2、前面板的熟悉。3、

2、后面板的熟悉。4、工具模板的熟悉。5、操作事例。LabVIEW的初步操作 创建VI我们通过例子来说明如何创建一个VI。练习：建立一个测量温度和容积的VI，其中须调用一个仿真测量温度和容积的传感器子VI。前面板后面板步骤：1、选择 FileNew，打开一个新的前面板窗口。2、从 ControlsNumeric 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1000.0。a. 使用文本编辑工具（Text Edit Tool），双击容器坐标的10.0 标度，使它高亮显示。b. 在坐标中输入 1000，再

3、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 ItermsDigital Display即可。6、从ControlsNumeric 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。可得到前面板图。7、WindowsShow 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）。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、一个进程监视器，温度和容积对象是由

4、前棉板的设置自动带出来的。乘法器和随机数发生器由FunctionsNumeric中拖出。、用连线工具将各对象按规定连接。、选择 FileSave, 把该VI 保存为 LabVIEWActivity 目录中的 Temp & Vol.vi。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FileClose，关闭该VI。（二）程序调试技术1、找出语法错误如果一个VI程序存在语法错误，则在面板工具条上的运行按钮会变成一个折断的箭头，表示程序不能被执行。这时该按钮被称作错误列表。点击它，则LabVIEW弹出错误清单窗口，点击其中任何一个所列出的错误，选用F

5、ind功能，则出错的对象或端口就会变成高亮。2、设置执行程序高亮在LabVIEW的工具条上有一个画着灯泡的按钮，这个按钮叫做“高亮执行”按钮上。点击这个按钮使它变成高亮形式，再点击运行按钮，VI程序就以较慢的速度运行，没有被执行的代码灰色显示，执行后的代码高亮显示，并显示数据流线上的数据值。这样，你就可以根据数据的流动状态跟踪程序的执行。3、断点与单步执行为了查找程序中的逻辑错误，有时希望流程图程序一个节点一个节点地执行。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。使用断点工具时，点击你希望设置或者清除断点的地方。断点的显示对于节点或者图框表示为红框，对于连线表示

6、为红点。当VI程序运行到断点被设置处，程序被暂停在将要执行的节点，以闪烁表示。按下单步执行按钮，闪烁的节点被执行，下一个将要执行的节点变为闪烁，指示它将被执行。你也可以点击暂停按钮，这样程序将连续执行直到下一个断点。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。从Tools工具模板选择探针工具，再用鼠标左建点击你希望放置探针的连接线。这时显示器上会出现一个探针显示窗口。该窗口总是被显示在前面板窗口或流程图窗口的上面。在流程图中使用选择工具或连线工具，在连线上点击鼠标右键，在连线的弹出式菜单中选择“探针”命令，同样可以为该连线加上一个探针。三、实验设备1、虚拟仪器实验箱及采集

7、卡2、电脑 及LabView7.1软件四、实验报告1、实验记录。2、调试中产生的问题和体会。实验二 数组、簇和字符串一、实验目的掌握数组、簇的创建，数组函数、簇函数、字符串函数的功能及使用，进一步熟悉LabView软件环境。二、实验内容（一）数组1、数组的创建2、数组函数功能及使用3、操作实例 编程实现下面事例前面板后面板(二) 簇1、簇的创建2、簇函数功能及使用3、操作实例 编程实现下面事例前面板后面板(三) 字符串1、字符串簇的创建2、字符串函数功能及使用3、操作实例 编程实现下面事例前面板后面板三、实验设备1、虚拟仪器实验箱及采集卡2、电脑 及LabView7.1软件四、实验报告1、实验

8、记录。2、调试中产生的问题和体会。实验三 LabView程序结构一、实验目的掌握LabView程序的几种结构。二、实验内容（一）FOR循环结构1、for 循环结构的创建。2、计数端口、迭代端口的设置。3、操作实例。 编程实现下面事例前面板后面板（二）While循环1、While循环结构的创建2、计数端口、条件端子的设置3、操作实例 编程实现下面事例前面板后面板（三）选择结构1、case结构的创建2、条件端子的设置3、操作实例 编程实现下面事例前面板后面板 三、实验设备1、虚拟仪器实验箱及采集卡2、电脑 及LabView7.1软件四、实验报告1、实验记录。2、调试中产生的问题和体会。实验四 图形

9、显示一、实验目的掌握LabView几种图形控件的建立及使用。二、实验内容（一）Waveform chart图形1、waveform chart的创建2、组件功能的设置操作3、操作实例 编程实现下面事例前面板后面板(二) Waveform Graph图形1、waveform Graph的创建2、组件功能的设置操作3、操作实例 编程实现下面事例前面板后面板(三) xy Graph图形1、xy Graph的创建2、组件功能的设置操作3、操作实例 编程实现下面事例前面板后面板三、实验设备1、虚拟仪器实验箱及采集卡2、电脑 及LabView7.1软件四、实验报告1、实验记录。2、调试中产生的问题和体会。

10、实验五 文件输入输出一、实验目的LabView的文件输入输出前面板及函数使用。二、实验内容（一）文本文件的输入1、文本文件的输入2、操作实例 编程实现下面事例后面板（二）文本文件的输出1、文本文件的输入2、操作实例 编程实现下面事例前面板后面板（三）二进制文件的输入1、二进制文件的输入2、操作实例 编程实现下面事例后面板四）二进制文件的输出1、二进制文件的输出2、操作实例前面板后面板三、实验设备1、虚拟仪器实验箱及采集卡2、电脑 及LabView7.1软件四、实验报告1、实验记录。2、调试中产生的问题和体会。实验六 温度测量一、实验目的掌握温度测量的硬件电路实现方法，以及测量所得信号的微机处理

11、和显示方法。二、实验原理1、本实验的热敏电阻阻值与温度关系为其中： R1、R2 为绝对温度下T1、T2 时的电阻值（k）；B：B值（K）实验所用热敏电阻 B=3470(K)，T=298K时，R=5K。与一3K电阻分压得对上式进行曲线拟合可近似得到温度与电压的线性关系 T=23.68*V-19.59 (OC)2、热敏电阻RT1构成的测温电路图如下图所示：热敏电阻RT1与R1串联分压，电路输出电压与温度成正比。3、测量电路输出的模拟电压通过U18 接口转化为数字信号输入PC机，这一AD 转换功能由U18 硬件平台提供，U18软件内的U18 软件功能模块实现硬件接口的驱动和通信及信号处理等基本功能的

12、实现。4、如图所示，当温度变大时，热敏电阻RT1电阻变小，在分压点产生一线性电压，经电压跟随器保持后，经过LM324进行一级和二级放大，输出一个正向、与温度变化大小成正比的线性电压。三、实验步骤1、接线：用DB37电缆将实验板的模拟口XS1与采集卡的模拟口XS1连接。2、调节硬件测温电路中的RX1电位器阻值，从而调节输入信号幅度和电路的放大倍数，确定电路的电压输出幅度与温度变化之间的比例关系。3、最终结果是：当温度升高时，响应的电压显示曲线也响应增大；反之亦然，当温度降低时，响应的电压显示曲线也响应减小。4、利用labview 软件的设计平台及U18 提供的功能模块，设计温度监测及显示用虚拟仪

13、器。四、软件流程初始化设备初始化AD部件读取模拟口CH0数据数据处理释放AD部件是否结束Y释放设备释放设备 说明：由于电路中反馈大于1，所以在数据处理时中，a应大于23.68，通过调节RX1校正。五、实验设备1、虚拟仪器实验箱及采集卡2、电脑 及LabView7.1软件六、实验报告1、实验记录。2、调试中产生的问题和体会。实验七 光强检测与控制一、实验目的掌握光强的微机控制与检测电路设计的基本方法，熟悉LabView程序设计，以及其硬件接口DYU18的功能和使用。二、实验原理当U18 的DA0 端为5V 时，发光二极管不发光。当U18 的DA0 端为0V 时，发光二极管发光，其光强通过电阻RX

14、2进行调节，所发出的光经过光敏电阻接收，光敏电阻值与光强成反比。当光强增大时，光敏电阻阻值减小；当光强减弱时，光敏电阻阻值增大。光敏电阻上产生变化的电压，该电压通过U2A LM358 放大输出至CH1 。三、实验步骤1、接线：用DB37电缆将实验板模拟口XS1与采集卡模拟口XS1连接。2、控制U18 的DA0 端，使其输出0V 电压，发光二极管发光，通过屏幕观察通过CH1端输入的光强信号波形；改变DA0输出电压，通过屏幕观察通过CH1端输入的光强信号波形。3、结果：当发光二极管光强增大时，屏幕显示的光强信号减小 ；当发光二极管光强减小时，屏幕显示的光强信号增大 。四、软件流程初始化设备初始化A

15、D部件读取模拟口CH1数据数据处理释放AD部件输出模拟量到DA0是否结束释放设备NY五、实验设备1、虚拟仪器实验箱及采集卡2、电脑 及LabView7.1软件六、实验报告1、实验记录。2、调试中产生的问题和体会。实验八 红绿灯系统实验一、实验目的通过红绿灯控制系统的设计,掌握硬件电路设计方法;通过labview软件的使用,掌握虚拟仪器系统的软件实现方法。二、实验原理U18 通过DO0、DO1、DO2 输出高电平或低电平信号，通过U9 ULN2003 器件反向后，分别驱动D6 红灯、D7 黄灯、D8 绿灯开始发光或结束发光，同时，U18 通过设置DO7DO13 端为高电平或低电平信号，通过U10

16、 ULN2003 分别反向驱动DIG1 数码管ag 各段显示相应的数码信息，最终实现当某一灯亮时，数码管从某一数值开始倒记时。三、实验步骤1、接线：用电缆将实验板数字口XS2与采集卡数字口连接。2、调试与结果：通过 U18 应用软件控制U18 的DO0、DO1、DO2 端的高或低电平状态，点亮红、黄、绿三盏灯中的一只，同时控制U18 的DO7DO13 端的高或低电平状态，显示某一数值，并按每秒减1 的规则控制数码管显示相应的数值。3、整个显示过程是：红灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1的规则显示当显示值为0 时，红灯暗，黄灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1的规则显示当显示值为0 时，黄

17、灯暗，绿灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1的规则显示当显示值为0 时，绿灯暗，黄灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1的规则显示当显示值为0 时，黄灯暗，红灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1 的规则显示。如此循环往复。四、软件流程初始化设备流程选择i=？0红灯亮t-1是否结束显示时间延时1秒t=0?黄灯亮绿灯亮黄灯亮123读取时间tYi=?Ni=1 t=t(黄)0i=2 t=t(绿)1i=3 t=t(黄)i=0 t=t(红)23释放设备Y说明：时间显示采用CASE结构进行7段译码输出至数码管D8D14。五、实验设备1、虚拟仪器实验箱及采集卡2、电脑 及LabView7.1软件六、实验报

18、告1、实验记录。2、调试中产生的问题和体会。实验九 电机调速与测速一、实验目的学习、掌握电机速度调节与测试电路的设计方法，以及利用labview设计相应虚拟仪器的方法。二、实验原理调速控制：如图所示，U18 的DA1 输出一个05V 大小的直流电压，经过U3 A LM358放大一倍后得到010V 大小的电压，该电压信号再经过U4 CA3140 和Q1 2073 进行功率放大，电流达到75mA ,从而驱动电机转动。测速过程：如图所示，电机上的风扇安装在光耦的发射端和接收端之间，风扇的叶片为9片，当风扇转动时，叶片阻挡光耦发射出的光信号，在光耦接收端得到一段连续的脉冲波形，该脉冲波形经过U5A 7

19、4HC14 进行整形后，得到一形状规则的脉冲波形。整形后的脉冲波形输出至U18 的8254计数器的CLK0 端，进行记数显示。三、实验步骤1、接线：将实验板的数字口XS2和模拟口XS1与采集卡上对应数字口XS2和模拟口XS1连接。2、调试与结果：用labview 软件改变DA1端的输出电压大小，改变电机的转速，从而在显示屏上显示出不同的速度值。初始化设备输出模拟量到DA1进行调速初始化计数器读取计数值存为L1延时1sL2=L1速度V=(L2-L1)/9是否结束Y释放设备N四、软件流程说明：因为风扇叶片为9片，所以应将1s内计数值除以9才得到风扇转速。五、实验设备1、虚拟仪器实验箱及采集卡2、电

20、脑 及LabView7.1软件六、实验报告1、实验记录。2、调试中产生的问题和体会。实验十 电子秤设计一、实验目的掌握压力测量的电路原理和设计方法以及利用labview设计虚拟电子仪器面板的设计过程和方法。二、实验原理1、本实验的压力传感器是电阻应变式传感器，故其电阻变化与电阻的关系如下：其中： 为灵敏系数，由金属材料决定；当压力F 在一定范围内时， 以一个常数正比于F。故由压力传感器连接线路及压力传感器的性质，可知电路的CH2 电压输出与压力传感器上所放置物体的质量近似成线性关系，因而有：m=a*F+b (a,b 为常数)通过测试，可得到经验方程：质量=145*UCH2+502、利用U18

21、硬件平台可实现模拟信号的采集输入（A/D 转换）。如图所示，当压力传感器上压力变化时，其电阻也响应线性变化，从而压力桥式测量电路输出端电压发生变化，该变化电压通过连接器J2 进入由LM324 的U8B、U8C、U8D 组成的差动放大电路进行一级放大，再经过LM324 的U8A 进行二级放大后在CH2 端输出一个与压力成正比的线性电压波形。三、实验步骤1、接线：将压力传感器经J2 连接至压力桥式测量电路，将实验板模拟口XS1与采集卡模拟口XS2连接。2、通过调节电位器RX4 来改变差动放大倍数，在U6D 输出端得到一级放大信号；通过调节电位器RX5 来调节电路对称性，实现对干扰信号的抑制。3、最终结果是：在U8A 的输出端得到一个二级放大后的信号，该信号特点是：当压力增大时，该信号曲线显示增大的信息；当压力减小时，该信号曲线幅度也相应应减小。4、通过LabView 编程来实现电子秤的功能，软件要求有“零”标定功能，即无砝码放入时,软件认定为0 克，通过提供的两个20 克的砝码来标定系统。四、软件流程初始化设备初始化AD部件读取模拟口CH2数据数据处理释放AD部件是否结束YN五、实验设备1、虚拟仪器实验箱及采集卡2、电脑 及LabView7.1软件六、实验报告1、实验记录。2、调试中产生的问题和体会。