Virtual Instrument and LabVIEW Programming (Higher Vocational) (Edited by Chen Dong and Cui Xiuhua)

This book systematically introduces the concept of virtual instruments and the programming technology of the graphical programming language LabVIEW. The book is divided into 9 chapters, covering the basic concepts of virtual instruments, the LabVIEW development platform, the creation of virtual instrument programs, structures, arrays, clusters, waveform graphs, waveform charts, strings and file control, instrument control, etc. The book introduces the basic principles of LabVIEW and virtual instrument programming technology through a large number of examples and exercises, so as to better help students use virtual instrument technology. Chapter 1 Overview of Virtual Instruments 1 1.1 Virtual Instruments 1 1.1.1 The Development of Measuring Instruments 1 1.1.2 Basic Concepts of Virtual Instruments 2 1.1.3 Comparison between Virtual Instruments and Traditional Instruments 3 1.1.4 Basic Functions of Virtual Instruments 3 1.1.5 Basic Components of Virtual Instruments 4 1.1.6 Virtual Instruments Are Everywhere 5 1.2 LabVIEW Development Platform 5 1.2.1 Introduction to LabVIEW 6 1.2.2 Front Panel 7 1.2.3 Block Diagram 9 1.2.4 Tool Palette, Control Palette, and Function Palette 12 1.2.5 Menu Bar 15 1.2.6 LabVIEW Help Options 17 1.3 LabVIEW Project 21 1.3.1 Creating a LabVIEW Project 21 1.3.2 Using a LabVIEW Project 21 1.4 Test System Based on Virtual Instrument Technology 22 1.4.1 Hardware System of Virtual Test Instruments 23 1.4.2 1.5 LabVIEW Learning Tips 1.5.1 Summary 1.5.2 Practice 1.5.3 Chapter 11 11 Chapter 12 12 Chapter 13 13 Chapter 14 14 Chapter 15 15 Chapter 16 16.1 Introduction 16.2 Introduction 16.3 Chapter 16 16.3.1 Introduction 16.3.2 Introduction 16.3.3 Chapter 17 17.4 Chapter 17 17.5.2 Introduction 17.4.3 Chapter 17 17.5.3 Chapter 17 17.5.4 Chapter 17 17.5.5 Chapter 17 3.1.2 Automatic Indexing of For Loops 44 3.2 While Loops 45 3.2.1 Creating a While Loop 45 3.2.2 Automatic Indexing of While Loops 47 3.2.3 Mechanical Action of a Boolean Switch 47 3.3 Loop Timing 48 3.4 Shift Registers 50 3.4.1 Concept of Shift Registers 50 3.4.2 Creating Shift Registers 50 3.4.3 Initializing Shift Registers 51 3.4.4 Creating Cascaded Shift Registers 53 3.5 Feedback Nodes 54 3.5.1 Creating Feedback Nodes 54 3.5.2 Initializing Feedback Nodes 55 3.6 Programming for Factorial Operations 57 3.7 Programming for Arithmetic Mean of Measurement Results 58 3.8 Case Structures 59 3.8.1 Creating Case Structures 60 3.8.2 Setting Case Structures 61 3.9 3.9.1 Creating a Sequence Structure 64 3.9.2 Sequence Local Variables 65 3.10 Event Structure 67 3.10.1 The Concept of Event Driven 67 3.10.2 Creating an Event Structure 68 3.10.3 Configuring an Event Structure 69 3.10.4 User Interface Event Classification and Event Registration Mode 70 3.11 Disable Structure 71 3.11.1 Conditional Disable Structure 71 3.11.2 Block Diagram Disable Structure 72 3.12 Formula Node 72 3.12.1 Creating a Formula Node 73 3.12.2 Formula Node Syntax and Usage Instructions 74 3.12.3 Expression Node 75 3.13 Programming of Limit-Out-of-Limit Alarm 76 Chapter Summary 77 Thinking and Exercises 78 Chapter 4 Arrays, Clusters, and Waveform Display 79 4.1 Arrays 79 4.1.1 The Concept of Arrays 79 4.1.2 Creating an Array 80 4.1.3 Array Functions 82 4.2 Polymorphic Functions 88 4.3 Clusters 88 4.3.1 The Concept of Clusters 88 4.3.2 Creating Clusters 89 4.3.3 Cluster Functions 90 4.3.4 Error Clusters 94 4.4 Waveforms 94 4.4.1 The Concept of Waveforms 94 4.4.2 Creating Waveforms 95 4.5 Waveform Graphs 95 4.5.1 Displaying a Single Plot in a Waveform Graph 96 4.5.2 Displaying Multiple Plots in a Waveform Graph 97 4.6 Waveform Charts 98 4.6.1 Displaying a Single Plot in a Waveform Graph 100 4.6.2 Displaying Multiple Plots in a Waveform Graph 101 4.7 Customizing Waveform Graphs and Charts 102 4.7.1 Customizing the Appearance of Waveform Graphs and Charts 102 4.7.2 Graphics Tool Palette 102 4.7.3 4.9 Other Types of Graphs and Charts 104 4.9.1 XY Graph 105 4.9.2 Digital Waveform Graph 106 4.9.3 Windows 3D Graph 107 4.9.4 Mixed Signal Graph 111 Chapter Summary 115 Exercises 115 Chapter 5 Strings and File Input/Output 116 5.1 Strings 116 5.1.1 Creating String Controls and Indicators 116 5.1.2 String Display Types 116 5.1.3 String Functions 118 5.2 File Input/Output 124 5.2.1 Selecting a File I/O Format 124 5.2.2 File I/O Functions 125 Chapter Summary 134 Exercises 134 Chapter 6 Data Acquisition 135 6.1 6.2 Data Acquisition Equipment 135 6.2.1 Types of Data Acquisition Equipment 136 6.2.2 Main Specifications of Data Acquisition Equipment 136 6.3 Software Structure of Data Acquisition System 139 6.3.1 System Software Structure 139 6.3.2 Driver Software 140 6.3.3 Application Software 142 6.4 Data Acquisition Equipment Setup and Test 143 6.4.1 Test and Automation Explorer 144 6.4.2 Data Acquisition Equipment Setup and Test 144 6.5 Basics of Data Acquisition 147 6.5.1 Sampling 147 6.5.2 Types of Input Signals 149 6.5.3 Connection Methods of Input Signals 150 6.5.4 Signal Conditioning 152 6.6 Signal Generation, Processing and Analysis 152 6.6.1 Signal Generation 153 6.6.2 Time Domain Analysis 155 6.6.3 Frequency Domain Analysis 156 6.6.4 Digital Filter 159 6.7 Data Acquisition Application Based on NI USB-6009 Acquisition Card 161 6.7.1 Analog Input 162 6.7.2 Analog Output 168 6.7.3 Digital Input/Output 168 6.8 Data Acquisition Application Based on Third-Party Acquisition Card 169 6.8.1 How to Use Third-Party Data Acquisition Cards in LabVIEW 170 6.8.2 Application of ADLINK PCI9118DG Multi-Function Data Acquisition Card 170 Summary of This Chapter 174 Thinking and Exercises 175 Chapter 7 Instrument Control 176 7.1 Composition of Instrument Control System 176 7.2 GPIB 177 7.2.1 Overview 177 7.2.2 Composition of GPIB System 177 7.2.3 GPIB Message 178 7.2.4 Bus Composition 178 7.2.5 GPIB Function 179 7.3 Serial Communication 181 7.3.1 Overview 181 7.3.2 Serial Communication Function 181 7.4 VISA 182 7.4.1 Overview 182 7.4.2 Why use VISA 183 7.4.3 VISA Function 183 7.5 Instrument Driver 184 Chapter Summary 186 Chapter 8 Practical Programming Techniques 187 8.1 Local Variables and Global Variables 187 8.1.1 Local Variables 188 8.1.2 Global Variables 190 8.1.3 Tips for Using Local Variables and Global Variables 192 8.2 Property Nodes 192 8.2.1 Creating Property Nodes 193 8.2.2 Using Property Nodes 194 8.2.3 Setting VI Properties 197 8.3 Dynamically Loading and Calling VIs 200 Chapter Summary 203 Chapter 9 Virtual Instrument Application Design 204 9.1 Design of a Dual-Trace Virtual Oscilloscope 204 9.1.1 Design Purpose 204 9.1.2 Design Content 204 9.1.3 Design Report Requirements 204 9.1.4 Oscilloscope Measurement Theory 205 9.1.5 Front Panel of a Virtual Oscilloscope 205 9.2 9.2.1 Design Objectives 206 9.2.2 Design Contents 206 9.2.3 Design Report Requirements 206 9.2.4 Theory of Voltage, Current, and Resistance Testers 207 9.2.5 Front Panel of Voltage, Current, and Resistance (VCR) Characteristic Tester 207 References 208