labview第7章 图形与图表

第7章图形与图表强大的数据图形化显示功能是LabVIEW最大的优点之一。利用图形与图表等形式来显示测试数据和分析结果，可以直观地看出被测试对象的变化趋势，从而使虚拟仪器的前面板变得更加形象和直观。LabVIEW提供了丰富的图形显示控件。编程人员通过使用简单的属性设置和编程技巧就可以根据需求定制不同功能的“显示屏幕”。图7-1图形选板7.1波形图表波形图表是一个图形控件，使用波形图表可以将新获取的数据添加到原图形中去，波形图表的坐标可以是线性或是对数分布的，其横坐标表示数据序号，纵坐标表示数据值。7.1.1波形图表外观与属性的设置在波形图表控件的图形显示区单击鼠标右键，并在弹出的快捷菜单的显示项中勾选所有的显示条目，操作完成后显示所有图表标签，标尺和辅助组件，如图7-2所示。波形图表面板分两部分：图形显示区和标尺区。图7-2图表控件及其组件1．标尺属性的设置图7-3对X标尺进行设置图7-4图表属性窗口2．转置数组在一个波形图表中可以显示多条曲线。对于二维数组，在波形图表中默认情况下它将输入数组转置，即把生成数组的每一列数据当作一条一维数组来生成曲线。图7-5转置数组选项的使用3．分格显示曲线图7-6分格显示曲线每个曲线波形的Y标尺幅度可以单独进行设置，使不同大小的曲线都能清晰地在波形图表中显示。4．图表历史长度输入波形图表的数据首先被存储于缓冲区，默认情况下，缓冲大小为为1KB，即最大的数据显示长度为1024个，缓冲区容不下的旧数据将被舍弃。5．高级功能的设置图7-7高级功能的设置图7-83种波形显示方式的比较6．图例图例除了用于显示波形的名称和颜色外，还配备了各种丰富的图形显示样式供用户自定义。用户使用定位工具拖动图例的边框可以增加或减少图例。图7-9测量数据的显示设置7．标尺图例图7-10标尺图例8．图形工具选板图7-11图形工具选板7.1.2单曲线波形图表当输入数据为数值型标量数据，波形图表将直接把数据添加在曲线的末端。图7-12数值型标量数据作为输入数据时的波形图表当输入数据为一维数组时，波形图表则一次性将一维数组的数据添加在曲线末端。图7-13一维数组作为输入数据时的波形图表7.1.3多曲线波形图表如果要在一个波形图表绘制多条曲线，则需要用捆绑函数将两个数据捆绑成一个簇，然后连接到波形图表中，以绘制两条曲线为例，在如图7-14所示程序中，每运行一次程序则产生两个随机数，波形图表则在两条曲线上各绘制一点，多次运行后即绘制出两条曲线。当输入数据为二维数组时，波形图表直接根据输入的数组情况生成曲线。图7-14绘制多条曲线的波形图表图7-15波形数据作为输入数据时的波形图表7.2波形图尽管波形图和波形图表在外观及很多附件功能上相似，但对比波形图表，波形图不能输入标量数据，也不具备数字显示和历史数据查看功能。波形图在显示时先清空历史数据，然后将传递给它的数据一次绘制成曲线显示出来。在自动刻度下，它的横坐标初始值恒为0，终值等于数据量；在固定刻度下，横坐标在程序运行时保持固定，用户可以根据要求设置横坐标的初始值和终值。此外，波形图控件的游标图例功能可以在波形记录后方便地查询曲线上任意曲线点的坐标值或采样点值。和波形图表一样，波形图的输入数据可以是一维数组，二维数组和波形数据。不同的是波形图表不能输入标量数据，但可以输入由3个元素组成的簇数组。7.2.1单曲线波形图当输入数据为一维数组时，波形图直接根据输入的一维数组数据绘制一条曲线，如图7-16所示。图7-16一维数组作为输入数据时的波形图图7-17为波形图添加时间7.2.2多曲线波形图图7-18二维数组作为输入数据时的波形图图7-19二维数组作为簇输入时的波形图图7-20一维簇数组作为簇输入时的波形图图7-21簇数组作为输入数据时的波形图7.2.3游标图例的设置波形图表在已有采集数据的基础上不断更新显示新的输入数据，适用于实时检测数据波形。而波形图属于事后记录波形数据的图表，适用于事后数据的分析。图7-22游标图例的使用7.3XY图在显示均匀波形数据时通常使用波形图，其横轴默认为采样点序号，Y轴默认为测量数值，这是一种理想情况。但在大多数情况下，绘制非均匀采样数据或封闭曲线图时无法使用波形图。因此，当数据以不规则的时间间隔出现或当要根据两个相互依赖的变量（如Y/X）时，就需要使用XY图，即笛卡儿图。它可以绘制多值函数曲线，如圆、双曲线等。XY图也是波形图的一种，它需要同时输入X轴和Y轴的数据，X、Y之间相互联系，不要求X坐标等间距，且通过编程能方便地绘制任意曲线。7.3.1XY图绘制曲线与波形图类似，XY图也是一次性完成波形的显示刷新。当用XY图绘制单条曲线时，有两种方法，如图7-23所示。图7-23使用XY图绘制单条曲线与绘制单条曲线类似，绘制多条曲线时也同样有两种方法：一是先各自利用For循环生成两个一维数组后捆绑成簇，然后再将两个簇组成一个二维数组，送入XY图；二是先各自将生成的数据点坐标打包成簇，然后再各自利用For循环生成一维数组后再组成二维数组，送入XY图。其程序框图如图7-24所示。图7-24使用XY图绘制多条曲线当X数组、Y数组的长度不一致时，在XY图中将以长度较短的数据组为参考，而长度较长的数据组多出来的数据将在图中无法显示。在使用XY图来绘制曲线时，需要注意数据类型的转换。图7-25使用XY图绘制椭圆7.3.2ExpressXY图将ExpressXY图形显示控件放置到前面板上的同时在程序框图中会自动添加一个VI。由于它的X轴和Y轴接受的都是动态数据，因此在绘制曲线时只要将X、Y组数据与之相连，它将自动添加一个转换函数来将输入数据转换成动态数据类型。它无需像普通的XY图一样要先对X轴和Y轴坐标数据进行捆绑才能输入XY图进行曲线绘制，这使程序编写更加简单。图7-26ExpressXY图的非动态数据输入图7-27ExpressXY图属性对话框7.4强度图强度图形控件提供了一种在二维平面上表现三维数据的方法，常用于显示温度，地形，磁场等数据变化的情况。强度图界面如图7-28所示。图7-28强度图面板与普通波形图不同的是，强度图除了有X轴坐标和Y轴坐标外，在图表右侧还有一个标签为幅值的Z轴坐标。当强度图形控件接收到输入数据时，则通过该输入数据的值能够在颜色条找到相应的刻度并对应某一颜色，而对应的颜色将显示在强度图中来表示输入数据的值或所属区间。在使用强度图时要注意输入数组的排列顺序。图7-29强度图对应数组顺序强度图表和强度图相似，它们的不同之处在于其刷新数据方式的不同。7.5数字波形图数字波形图多用于时序波形的显示，典型的数字波形图如图7-30所示。它的显示项中最不同于其他波形图的地方是其树型视图图例。图例中波形标志的名称和颜色都与数字波形图中相对应，这样的图例更加清晰和直观。用户也可以在数字波形图中单击鼠标右键，从弹出的快捷菜单中选择“高级→更改图例至高级视图选项”将图例恢复成普通样式。图7-30数字波形图界面在图例图标中单击鼠标左键或右键，弹出属性设置快捷菜单，在该菜单中用户可以对线条的颜色，标签格式，过渡类型，线条样式等属性进行选择和设置。图7-31数字数据直接输入数字波形图图7-32以时间信息为数字波形图横坐标7.6三维图形LabVIEW提供了三个三维数据显示图控件：三维曲面图、三维参数图、三维曲线图，分别用于显示三维空间的曲面，封闭三维空间图形和三维空间曲线。这三个控件实质上是ActiveX控件。下面就分别介绍下三维数据显示控件的使用方式。7.6.1三维曲面图当把三维曲面图放置于前面板时，在程序框图中会同时出现两个图标：3DSurface和三维曲面图标，其中3DSurface只是用来显示图形，无其他功能，作图功能则由三维曲面图标来完成，如图7-33所示。图7-33三维曲面图界面及其接线端口图7-34三维曲面图示例对三维曲面图的外观进行属性设置有两种方法：一种方法是使用属性浏览器；另一种方法是使用CWGraph3D下的“特性”编辑器。图7-35三维曲面图的快捷菜单项图7-36使用属性浏览器设置三维曲面图外观图7-37使用plot属性页设置三维曲面图外观在控件特性编辑器中共有7个属性页，每个属性页各自对应着设置一定的功能，并且包含有若干个子属性页。在三维曲面图中游标不容易拾取，当在图形上点击并移动鼠标时常常会执行旋转图形操作。（a）在Snapmode中选择Fixed方式（b）在Snapmode中选择SnapToPlot方式图7-38三维曲面图中游标的添加7.6.2三维参数图在一般情况下，绘制非封闭的三维曲面时要用到上一小节介绍的三维曲面图，但是如果要绘制一个三维空间内的封闭曲面，则三维曲面图就无能为力了，这时就需要三维参数图。与三维曲面图类似，将该控件放置在前面板后，程序框图中也会自动添加相应的图标。图7-39三维参数图界面及其接线端口图7-40三维参数图示例7.6.3三维曲线图三维曲线图用于显示三维空间曲线，其前面板和程序框图如图7-41所示，它的输入相对简单，三维曲线图标的x向量、y向量端子分别输入一个一维数组，用于指定曲线的x轴坐标和y轴坐标。与三维曲面图、三维参数图不同，此时z向量端子输入的仍为一维数组，用于指定三维曲线的z轴坐标。图7-41三维曲线图界面及其连接端口图7-42三维曲线图示例本章小结将程序中使用的或生成的数据以图形或图表的形式显示或实时显示出来是利用LabVIEW进行虚拟仪器开发的一项重要的功能。本章主要介绍了LabVIEW中图形与图表的显示方式，并介绍了在使用波形图或波形图表时三种刷新方式的区别以及XY坐标图、强度图等数据显示方式的应用，最后介绍了三维图形控件的使用方法。用户需要注意每种图形与图表显示方式间的区别，能够根据具体条件选择合适的数据显示方式。同时本章中还介绍了如何在图形与图表中设置某些属性。