LabVIEW 入门实例教程

第一部分：准备工作与第一个程序 (点亮LED)

目标： 熟悉LabVIEW开发环境，创建一个简单的程序，让前面板的“LED灯”亮起来。

步骤 1：安装与启动

1. 确保你已经安装了LabVIEW,如果没有，请从NI官网下载并安装。

2. 启动LabVIEW,你会看到启动窗口，选择 “文件” -> “新建”，或者直接点击 “新建 VI” 按钮。

   • VI (Virtual Instrument): 这是LabVIEW程序的基本单元，包含两部分：
     • 前面板: 用户交互界面，像仪器的面板，有按钮、指示灯、图表等。
     • 程序框图: 程序的源代码，用图形化的“函数”和“数据线”连接，表示数据流向。

步骤 2：创建前面板

1. 你应该看到了两个空白窗口：一个是前面板，另一个是程序框图。

2. 在前面板窗口中,找到 “控件” 选板，如果看不到，可以通过菜单 “查看” -> “控件选板” 打开。

   
   （图片来源网络，侵删）

3. 在控件选板中,选择 “经典” -> “经典布尔值”。

4. 从选板中拖拽一个 “圆形指示灯” 到前面板，这个指示灯将作为我们的“LED灯”。

5. 双击“LED灯”上方的文本“布尔”，将其重命名为 “电源指示灯”。

6. 从控件选板中,拖拽一个 “停止按钮” 到前面板，并重命名为 “停止”。

   
   （图片来源网络，侵删）

   你的前面板现在应该看起来像这样：

步骤 3：编写程序框图

1. 切换到 “程序框图” 窗口，你会发现，前面板上放置的“电源指示灯”和“停止按钮”在程序框图上自动变成了对应的“终端”。

   • “电源指示灯”终端有一个小实心方块，表示这是一个输出（它会发光）。
   • “停止”终端有一个小空心方块，表示这是一个输入（它会接收用户的点击）。

2. 我们需要让“电源指示灯”亮起来，最简单的方法就是给它一个“真”值。

3. 在程序框图窗口中,找到 “函数” 选板。

4. 在函数选板中,选择 “编程” -> “布尔”。

5. 从选板中拖拽一个 “真常量” 到程序框图上。

6. 我们需要将“真常量”和“电源指示灯”连接起来，使用 “定位/调整大小” 工具（通常是箭头），将鼠标移动到“真常量”的输出端口上，鼠标会变成一个 卷绕线 样式。

7. 按住鼠标左键,拖动一条数据线到“电源指示灯”的输入端口，然后松开。

8. 连接完成后,程序框图应该像这样：

步骤 4：运行与测试

1. 在工具栏中,点击 “运行” 按钮（一个白色的三角形箭头）。
2. 切换回 前面板，你会看到 “电源指示灯” 已经亮起来了！ 这表示它接收到了程序框图传来的“真”值。
3. 点击 “停止” 按钮，程序会停止运行。

恭喜！ 你已经完成了你的第一个LabVIEW程序！你已经理解了LabVIEW的核心概念：前面板是用户界面，程序框图是逻辑实现，数据通过数据线在函数之间流动。

第二部分：核心实例：温度测量与报警系统

目标： 模拟从传感器读取温度值，并在温度超过阈值时点亮报警灯，这个实例将涵盖数据采集、条件判断和循环结构。

实例 2.1：模拟读取温度并显示

任务： 创建一个循环，每秒随机生成一个温度值（0-100°C），并实时显示在仪表上。

1. 前面板设计：

   • 从控件选板 -> “新式” -> “数值” 中，拖拽一个 “仪表” 到前面板，重命名为 “当前温度”。
   • 从控件选板 -> “经典” -> “经典布尔值” 中，拖拽一个 “圆形指示灯”，重命名为 “高温报警灯”。

2. 程序框图设计：

   • While 循环: 从函数选板 -> “编程” -> “结构” 中，拖拽一个 “While 循环” 到程序框图，它会创建一个边框，你可以将其他代码拖入其中，循环会一直运行，直到其内部的“停止条件”接收到“真”值。
   • 随机数: 从函数选板 -> “编程” -> “数值” 中，拖拽一个 “随机数 (0-1)” 函数到While循环内部。
   • 缩放: 随机数生成的是0到1的小数，我们需要0到100的整数，从函数选板 -> “编程” -> “数值” 中，拖拽一个 “乘” 函数，将“随机数”的输出连接到“乘”函数的一个输入端口，再拖拽一个 “数值常量”（在函数选板 -> “编程” -> “数值” 中），将其值改为 100，并连接到“乘”函数的另一个输入端口。
   • 转换为整数: 从函数选板 -> “编程” -> “数值” 中，拖拽一个 “转换为整数” 函数，将“乘”函数的结果连接过来。
   • 数据连接: 将“转换为整数”的结果连接到“当前温度”仪表上。
   • 停止条件: 将前面板上的“停止”按钮拖到While循环的小方框（条件接线端）上，这样，当点击“停止”时，循环就会停止。

   程序框图最终效果：

3. 运行测试： 点击运行按钮，你会看到仪表上的指针在0到100之间每秒跳动一次，点击“停止”按钮，程序停止。

实例 2.2：添加温度判断逻辑

任务： 如果温度大于80°C，就让“高温报警灯”亮起来。

1. 程序框图修改：

   • 比较函数: 从函数选板 -> “编程” -> “比较” 中，拖拽一个 “大于？” 函数到While循环内部。
   • 设置阈值: 拖拽一个 “数值常量”，将其值改为 80，并连接到“大于？”函数的输入端口。
   • 连接比较对象： 将“乘”函数（产生温度值）的输出连接到“大于？”函数的另一个输入端口。
   • 连接报警灯： “大于？”函数输出的是一个布尔值（“真”或“假”），将这个输出连接到“高温报警灯”上。

2. 理解逻辑：

   • 当温度值 > 80 时，“大于？”函数输出“真”，报警灯亮。
   • 当温度值 ≤ 80 时，“大于？”函数输出“假”，报警灯灭。

   程序框图最终效果：

3. 运行测试： 再次运行程序，当仪表上的温度值超过80时，你会发现“高温报警灯”会立刻亮起，当温度降到80以下时，灯会熄灭。

第三部分：文件 I/O 实例：保存温度数据

任务： 将每次测量的温度和时间戳保存到一个文本文件中。

1. 前面板设计：

   • 添加一个 “停止按钮”（如果还没有的话）。
   • 添加一个 “布尔指示灯”，重命名为 “文件写入状态”，用于提示数据是否成功保存。

2. 程序框图设计：

   • 获取日期/时间字符串: 从函数选板 -> “编程” -> “对话框与用户界面” 中，拖拽一个 “获取日期/时间字符串” 函数。
   • 格式化字符串: 从函数选板 -> “编程” -> “字符串” 中，拖拽一个 “格式化字符串” 函数，这个函数可以将多个输入合并成一个格式化的字符串。
     • 右键单击函数,选择 “选择项” -> “添加输入”，再添加一次，让它有三个输入。
     • 将“获取日期/时间字符串”的输出连接到第一个输入。
     • 将“乘”函数（产生温度值）的输出连接到第二个输入。
     • 添加一个 “字符串常量”，输入文本 ，连接到第三个输入，作为温度和时间之间的分隔符。
     • 右键单击函数的“格式字符串”输入，创建一个常量，输入 "%s, %s\n"，这表示：第一个输入是字符串，第二个输入是字符串，最后换行。
   • 写入文件:
     • 从函数选板 -> “编程” -> “文件 I/O” 中，拖拽一个 “写入文本文件” 函数。
     • 重要： 第一次写入文件时，需要指定文件路径，右键单击“文件路径（输入）”端口，选择 “创建” -> “输入控件”，这会在前面板上创建一个路径输入控件，你可以手动输入或选择要保存的文件（C:\Temp_Data\log.txt）。
     • 将“格式化字符串”的输出连接到“文本（输入）”端口。
     • 将“文件写入状态”指示灯连接到“新建文件？（输出）”端口，如果为“真”，表示创建了新文件；如果为“假”，表示在旧文件后追加。

   程序框图最终效果：

3. 运行测试：

   • 设置好文件路径后运行程序。
   • 程序运行一段时间后停止。
   • 打开你指定的文本文件（log.txt），你会看到里面记录了每一秒的时间戳和对应的温度值，每一行一条记录。

总结与下一步

通过以上三个实例,你已经掌握了LabVIEW最核心的几个概念：

1. VI结构： 前面板与程序框图的分离。
2. 数据流： 程序的执行由数据在函数间的流动驱动。
3. 基本函数： 数值运算、布尔逻辑、比较运算。
4. 核心结构： While循环（实现重复任务）。
5. 文件I/O： 与外部数据进行交互。

下一步学习建议：

• 学习For循环： 与While循环类似，但用于执行固定次数的循环。
• 学习条件结构： 相当于C/C++中的 if-else 语句，用于根据条件执行不同的代码分支。
• 学习数组与簇： 用于组织和处理多个数据。
• 学习子VI： 将常用的程序框图部分封装成一个可重用的函数，这是LabVIEW模块化编程的关键。
• 探索实际硬件： 如果你有NI的数据采集卡，可以尝试使用DAQmx函数库来读取真实的传感器数据。

LabVIEW的魅力在于其直观的图形化界面和强大的工程应用能力,多动手实践，多尝试连接不同的函数，你会很快上手！祝你学习愉快！