01打开LabVIEW编程之门

2LabVIEW第章打开LabVIEW编程之门LabVIEW在国内流行的时间并不长，只有短短的几年时间，但实际上它已经诞生20多年了，在国外被广泛用于教学、科研、测试和工业自动化领域。从LabVIEW6.1版本后，LabVIEW开始流传开来，越来越多的编程人员开始使用LabVIEW并把它作为首选的编程语言。LabVIEW与常规编程语言有很大的不同，可以说它是专门为工程师开发设计的语言，专业性很强。对于从事工程应用的工程师们来说，LabVIEW是必须掌握的编程语言。由于LabVIEW的特殊性，这里对于开始学习LabVIEW的朋友们，提出如下建议：‹要学会“背叛”。LabVIEW有自己独特的编程方式，要学会LabVIEW的思维逻辑。‹不要相信两三个小时就能学会LabVIEW之类的话，即便是一年也只是入门而已。‹任何时候要牢记“数据流”的概念，这是LabVIEW编程的核心。‹LabVIEW直接面向工程应用，因此“标准”是昀重要的。‹LabVIEW是工程师的语言，编程者首先必须使自己成为一位优秀的工程师。‹学习LabVIEW昀好的资料就是LabVIEW的例子程序。1.1从VI开始LabVIEW同其他编程语言和软件一样，安装程序界面友好、容易使用。将安装光盘插入到光驱后，自动启动LabVIEW安装。只要输入正确的序列号，所有的安装过程都能自动完成。安装结束后，重新启动计算机，然后用鼠标双击LabVIEW的快捷方式图标，即可启动LabVIEW。常规编程语言，如VB、VC的IDE开发环境，都是从新建一个具体的项目开始的，而LabVIEW的第一项是新建VI，显然VI对LabVIEW来说是非常基本和重要的概念。LabVIEW启动窗口如图1-1所示。图1-1LabVIEW启动窗口新建一个VI后，呈现在我们面前的是两个常见的Windows窗口，分别为前面板窗口与程序框图窗口，如图1-2所示。我们在后面的讲述中将这两个窗口简称为前面板和程序框图。学习笔记VI由前面板和程序框图组成。一般常规编程语言创建的程序，由一个图形界面窗口（一般称为GUI）和文本编辑窗口组成。LabVIEW中的VI，前面板相当于GUI，程序框图则相当于文本编辑器。3第章打开LabVIEW编程之门显然，前面板是需要放置各种控件的，而程序框图是用来编写代码的。LabVIEW昀大的特点是图形式编程语言，也就是说它的代码是完全图形化的，和常规的文本式编程语言截然不同。通过菜单栏的“工具”菜单，可以调出控件选板和函数选板，如图1-3所示。其中控件选板用于在前面板放置控件，函数选板用于在程序框图中放置函数（即代码）。图1-2前面板窗口和程序框图窗口图1-3控件选板和函数选板LabVIEW给人的第一感觉，是控件的数量和种类远胜于其他编程语言。例如，在VC中要找到一个不同于Windows标准的控件是很困难的，有时候不得不采用“自画”的方式实现。另外一个明显的不同是，LabVIEW的控件分成输入控件和输出控件两部分，输出控件又称为显示控件。控件选板和函数选板的使用非常频繁，而使用菜单来调用它们非常不方便。昀简单的调用方法是：右击前面板，弹出控件选板；右击程序框图，弹出函数选板；然后按快捷键Ctrl+E，即可快速在前面板和程序框图之间切换。1.1.1创建VI常规语言的入门程序一般是经典的“HelloWorld！”，即在显示窗口放置一个显示控件，一般是文本框，然后给这个文本框赋值。这里，我们也从“HelloWorld”VI的创建开始。要输出字符串“HelloWorld”，首先需要在前面板放置字符串显示控件。通过控件选板，选择字符串显示控件。此时出现一个带虚框的控件，将其移动到前面板合适的位置。单击前面板，字符串显示控件就会自动放置在前面板中。在前面板放置显示控件后，在对应的程序框图中自动出现对应的接线端子，如图1-4所示。接线端子是LabVIEW特有的概念，它与前面板控件一一对应。学习笔记双击前面板中的控件或者程序框图中的接线端子，可以自动定位到对应的接线端子或控件。在快捷菜单中，通过查找控件或者接线端子，也可以实现同样目的。现在遇到的问题是如何给这个显示控件赋值。记住，数据流是LabVIEW编程的核心。作为字符串显示控件，它是数据要流动到达的目标。因此，必须有一个数据流出的源。我们自然想到，字符串输入控件就是数据源。用同样的方法，在前面板放置一个字符串输入控件。接下来我们需要考虑如何在输入控件和输出控件之间建立联系。在LabVIEW中创建程序框图的过程就相当于用常规语言编写代码的过程；输入控件接线端子和显示控件接线端子之间连线的过程，就相当于用常规语言编写语句的过程。前面板和程序框图的操作都离不开工具选板，所以在连线之前首先要熟悉一下工具选板工具选板，如图1-5所示，如果工具选板未显示，通过菜单栏中的“工具”菜单可以调出工具选板。在工具选板中，当鼠标箭头移动到工具按钮上时，会出现工具条提示。工具选板上各个按钮的名称和详细功能，如表1-1所示。工具条提示图标名称功能自动选择工具选中后，根据鼠标位置自动确定工具，按Shift+Tab组合键或单击此按钮可以禁止或者启动自动选择工具操作值改变控件值。对于数值型控件，可以直接控制增减量；对于字符串，可以直接输入或者更改字符串定位/调整大小/选择处于箭头状态时，通过双击控件或者接线端子，可以定位到接线端子或者控件，选中对象后，可以拖动改变其大小，还可以通过矩形框选择一个或者多个对象编辑文本编辑对象标签、标题或自由标签，也可以用来改变数值型控件的值进行连线仅用于程序框图，用于对象之间的连线对象快捷菜单与用鼠标右键选取快捷菜单的功能相同，主要用于同时修改多个控件的属性滚动窗口Windows常规操作，用于平移滚动窗口设置/清除断点在VI、函数、节点、连线和结构上设置或清除断点，使程序在断点处暂停探针数据在连线上设置探针，可以观察流动的瞬时数据，主要用于调试获取颜色取得当前窗口任意位置的颜色设置颜色设置对象元素的颜色，可以和获取颜色配合使用通过连线工具创建的“HelloWorld”VI，如图1-6所示。LabVIEW中的VI类似一个函数，但是与C语言中的函数有明显区别。用常规编程语言编写的程序都有一个明显的入口点，比如main()函数。VI则不同，任何一个VI都是可以单独运行的，不存在明显的入口点。用常规编程语言编写代码后，需要明显的编译、连接过程，VI则不存在明显的编译过程，在我们对VI程序框图连线时，编译过程在后台自动发生，编译过程是动态的。单击工具栏中的“运行”按钮，运行VI，输入字符串控件当前的值将自动显示到字符串输出控件中。学习笔记输出控件经过连线，把它的值传递给显示控件。工具栏中还提供了“连续运行”和“中止”按钮，如图1-6所示。这里要介绍一下“运行”和“连续运行”的区别：“运行”是程序运行一次就结束了，而“连续运行”是指VI连续不断循环运行。“连续运行”可以修改输入控件的值，而且显示控件能显示出动态修改的结果，当VI连续运行时只能通过单击工具栏的第3个按钮“终止运行”来结束。下面在图1-6所示VI的基础上，创建计算一次函数y=kx+b的VI，y作为计算结果输出，k、x、b作为参数输入。如图1-7所示，数值控件使用的是双精度数据类型，它的连线颜色与字符串明显不同。从连线的颜色和线型，可以明显区分数据类型，这是LabVIEW图形编程方式的突出特点。图1-6“HelloWorld”VI图1-7一次函数学习笔记不同颜色、不同的线型表示不同的数据类型。当程序框图中出现未连线或连线错误时，工具条上的“运行”按钮就变成“错误”按钮。单击它会自动弹出错误列表对话框，提示出现的错误，而常规编程语言在编译的过程中提示错误，这说明LabVIEW的编译过程是在后台自动完成的。学习笔记LabVIEW程序的编译是在连线的过程中自动进行的。LabVIEW称做“G”语言。G指的是GraphicalProgrammingLanguage，即图形化编程语言。对照其他文本方式的编程语言，G语言中键盘的作用似乎不重要了，因为在程序框图中既看不到变量，也看不出任何语句的存在。我们完全可以理解前面板中控件的含义，这和其他编程语言一样。GUI是由各种各样的控件集合成的，但是它的控件有独特之处：一是数量多，二是明确区分输入控件和输出控件。“数据流”是LabVIEW的核心，也是G语言的核心了。输入控件和显示控件中间的连线就表明了数据是由输入控件流动到显示控件。输入控件就是数据的“来源”，显示控件就是数据要流动到的“目的地”，而这个流动的过程是通过连线完成的。与日常的物理现象中的“流动”不同的是，流动后，输入控件的数据并没有“损耗”，依然存在，而显示控件的数据被“冲掉”了，变成了新的数据。既然是数据流，那么一点的数据应该可以流向多点，多点的数据也应该可以汇集成一点。实际上，上面的程序已经实现多点汇集到一点了，一次函数y=kx+b，k、x、b都是输入控件，是数据源，而目的地是y，这本身就是多个输入控件的数据汇集到一个显示控件。1.1.2控件属性设置与快捷菜单编程之门通过前面的学习，我们初步了解了LabVIEW程序是由VI组成的，而VI又是由输入控件、显示控件和数据连线组成。因此，深入了解和探讨控件是非常必要的。LabVIEW的控件种类繁多，即使是同一类型控件，在一些细节上也有很大差别。VB、VC也提供了大量的控件，如命令按钮、文本框、列表框和组合框等。LabVIEW提供的控件与众不同。首先，控件分成输入控件和显示控件，另外，控件的分组也很有特点。控件由数值控件、布尔控件、字符串和路径组、数组矩阵组、列表与表格组、图形组等组成。这不像普通的控件分组，更像是变量的数据类型分组。1．控件的基本属性一般的控件具有属性、方法和事件，LabVIEW的控件与常规控件类似，它也具有属性、方法和事件。一般的控件都包括“值”的属性，表示控件当前代表的数值或字符串等，也就是说控件是数据的容器，而数据的值只是控件属性之一。LabVIEW中不存在常规语言中变量的说法，任何数据都是依附于控件的。控件是数据的容器，数据不能离开控件而独立存在（移位寄存器和常量是例外）。LabVIEW的控件中包含数据，但是数据是有类型区别的，比如数字可以是整型，而整型又可以分成有符号和无符号、8位、16位、32位等。选定数据类型后，控件与数据类型就存在了对应的关系，不允许动态更改。控件作为对象，由多个组成要素构成，比如标签、标题、颜色、字体等。对于一个具体的控件，通过快捷菜单或属性对话框，可以修改其属性。不同种类的控件专用属性可能不同，但是其常规属性基本相同。这里以字符串控件的属性对话框为例，介绍常见的基本属性。在控件的快捷菜单中选择“属性”，弹出属性对话框，字符串属性对话框如图1-8所示。字符串属性对话框采用典型的选项卡方式，其中包括“外观”、“说明信息”、“数据绑定”、“快捷键”和“安全”5个类别。按照常规的表示方法，位于上方的属性一般是通用属性，而位于下方的往往是控件的专用属性。（1）“外观”选项卡上的属性用于控制控件显示的有关特征，控件的通用外观属性包括以下几点。‹标签和标题：标签代表的是控件的名称，它在运行过程中属于只读属性，不能在运行过程中更改，相当于常规语言中的变量名。标题是控件显示给用户的信息，属于可读写属性，在运行过程中可以随时更改，一般多语言环境的软件都是采用类似的方法。‹大小：包括高度和宽度，表示的控件大小信息。通过高度和宽度，可以精确控制控件的大小。‹启用状态：包括“启用”、“禁用”和“禁用并变灰”三个单选按钮。它们用于表示控件的状态信息，处于禁用状态的控件不接受键盘和鼠标操作。学习笔记控件的标签是内部名称，用于区别控件，而标题是用于人机交互的。（2）属性对话框的第二个选项卡页面为“说明