【虚拟仪器技术】Labview虚拟仪器技术应用教程习题参考答案[13页]

第1章

第2章

第3章

第4章

第1章

简述虚拟仪器概念。

参考答案：虚拟仪器是借助于强大的计算机软件和硬件环境的支持，建立虚拟的测试仪器面板，完成仪器的控制、数据分析和结果输出。虚拟仪器是充分利用了常用台式计算机的计算、显示和互联网等，大大提高了效能。以软件为中心的虚拟仪器系统为用户提供了创新技术，并大幅降低了生产成本。通过虚拟仪器，用户可以精确地（用户定义）构建满足其需求的测量和自动化系统，而不是受传统固定功能仪器（供应商定义）的限制

虚拟仪器由哪些部分组成？

参考答案：虚拟仪器是基于计算机的测试平台，由硬件系统和软件系统组成。

硬件包括计算机、各种I/O接口设备（采集卡和信号调理电路）和被测对象。软件包括应用程序开发环境、仪器驱动层、虚拟仪器应用程序编程接口。

虚拟仪器编程语言有哪些？

参考答案：虚拟仪器开发工具一般可以分为两大类：通用软件开发环境和专用软件开发环境。通用软件开发环境包括Borland公司的 C++ Builder、Delphi，Microsoft公司的VB、VC++、Visual Studio .NET等。专用软件开发环境主要有Agilent公司的 VEE、 NI公司的 LabVIEW及Labwindows/CVI等。

LabVIEW语言和其他语言相比有什么特点？

参考答案：LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。LabVIEW是数据流驱动，它是以数据流来决定程序框图元素的执行顺序，而不是以命令的先后顺序来决定，需要输入参数的程序框图节点总是在向它提供参数的程序框图节点执行完毕后才执行。

LabVIEW前面板在系统设计中的作用是什么？

参考答案：前面板是图形用户界面，可创建控制器和显示器控件，设计的界面可以模拟真实仪表仪器的前面板，用于设置输入和观察输出。

LabVIEW程序框图在系统设计中的作用是什么？

参考答案：LabVIEW使用程序框图来添加源代码。程序框图是图形化源代码的集合，能够控制程序框图对象，可以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。

LabVIEW控件选板的作用是什么？主要有哪些控件类型？

参考答案：使用控件选板的输入控件和显示控件创建LabVIEW VI的前面板，绘制用户界面。主要有：数值、布尔、字符串与路径、数组、矩阵与簇、列表、表格和树、图形、下拉列表与枚举等类型。

LabVIEW函数选板的作用是什么？主要有哪些函数类型？

参考答案：函数选板是创建程序框图的工具，编写图形化程序代码。主要有：结构、数值、布尔、字符串运算、数组、簇、比较、文件I/O等函数类型。

LabVIEW工具选板的作用是什么？

参考答案：工具选板选择一个特定工具，对前面板或程序框图的对象进行操作或修改。比如对象的选择、对象数据的修改、对象的定位、滚动整个窗口图形、对象之间连线等。

LabVIEW软件设计流程有哪些环节？

参考答案：前面板设计、程序框图设计、运行测试。

第2章

1.数据在程序设计中的作用是什么？

参考答案：计算机数据是指所有能输入计算机并被计算机程序处理的符号的介质的总称，是用于输入电子计算机进行处理，具有一定意义的符号、文字、数字、语音、图像、视频等等的通称。计算机数据简单来说能被计算机识别并处理，存储在计算机设备中的数据。数据是信息的表现形式和载体，数据和信息是不可分离的，数据是信息的表达，信息是数据的内涵。

2.LabVIEW语言主要有哪些数据类型？。

参考答案：主要有：数值型、布尔型、字符串型、数组、簇和波形等。

3.数值型控件主要有哪些？数值型函数主要有哪些？

参考答案：数值型控件主要有：数值控件、滚动条、旋钮、颜色盒等。数值型函数主要有：乘法函数、除法函数、加法函数、减法函数、复合运算函数、绝对值函数、平方函数、符号函数等。

4.设计一VI程序，实现数值型变量X、Y的相减和相除，在前面板显示结果。

参考答案：

设计要点：前面板数值型控件创建，程序框图加法、除法函数创建，程序框图对象的连线，测试与调试（参考程序2-4）。

5.布尔型控件主要有哪些？布尔函数主要有哪些？

参考答案：布尔型控件主要有开关按钮、翘板开关、摇杆开关、指示灯、按钮、单选按钮等。布尔函数主要有与函数、或函数、非函数、异或函数、同或函数、与非函数等。

6.设计一VI程序，实现当两个数值同时小于某个数值时，指示灯颜色由绿色变成红色。

参考答案：

设计要点：小于比较函数、与函数创建，指示灯属性颜色设置（参考程序2-6）。

7.字符串控件主要有哪些？字符串函数主要有哪些？

参考答案：字符串控件主要有字符串输入控件、字符串显示控件、组合框、文件路径输入控件、文件路径显示控件。字符串函数主要有格式化写入字符串函数、截取字符串函数、连接字符串函数、扫描字符串函数、搜索替换字符串函数、替换子字符串函数、转换为大写字母函数等。

8.设计一VI程序，实现把原字符串中指定的位置开始，指定长度的子字符串替换掉。

参考答案：

设计要点：替换子字符串函数参数使用，测试与调试（参考程序2-8）。

9.简述数组控件的创建过程和数组函数种类。

参考答案：数组控件的创建过程：创建数组壳、建立数据对象、增加数组元素、数组赋值、数组维度设置等。数组函数有数组大小函数、索引数组函数、替换数组子集函数、数组插入函数、删除数组元素函数等。

10.设计一VI程序，实现把3x3数组的第2列元素用8进行替换，并前面板显示替换前后数组。

参考答案：

设计要点：二维数组创建，替换数组子集函数参数使用，测试与调试（参考程序2-10）。

11.简述簇控件的创建过程和簇函数的种类。

参考答案：簇控件的创建过程：创建簇壳、建立数据对象。簇函数主要有：解除捆绑函数、捆绑函数、按名称解除捆绑与按名称捆绑函数等。

设计一VI程序，实现把数值型、字符串数据合成一个簇数据。

参考答案：

设计要点：族的创建、簇中数据对象创建、簇中放数据对象是有序号的（参考程序2-12）

波形数据包含哪几个部分？波形函数主要有哪些？

参考答案：波形数据包含起始时间t0、时间间隔dt、波形数值Y、波形属性。波形函数主要有：创建波形函数、设置波形属性函数、获得波形组成要素、数字转换成模拟波形函数、获取波形一部分函数等。

14.设计一VI程序，实现创建周期为 2s、起始时间为0、时间间隔为0.02s的正弦波波形数据，并用波形图显示。

参考答案：

设计要点：利用循环产生100个正弦波数据（一个周期）、利用建立波形函数创建起始时间为0，时间间隔为0.02s（参考程序2-14）。

第3章

1.简述LabVIEW由数据流驱动程序与采用顺序结构程序执行顺序的差异。

参考答案：LabVIEW是以数据流来决定程序框图元素的执行顺序，即需要输入参数的程序框图节点总是在向它提供参数的程序框图节点执行完毕后才执行。LabVIEW又是自动多线程编程语言，如果再程序中有两个并行放置、之间没有任何连线的模块，LabVIEW会把它们放置到不同的线程中并行进行。LabVIEW层叠式顺序结构的执行顺序是自上而下，依次执行；平铺式顺序结构是每个子程序框图帧按照从左到右顺序执行。每帧执行完毕后，将数据传递至下一帧。即一个帧的输入可能取决于另一个帧的输出。如果需要强调程序各部分的执行有先后顺序时，可以采用顺序结构。

2.简述LabVIEW顺序结构的创建方法。

参考答案：

平铺式顺序结构创建：鼠标左键点击平铺式顺序图标，然后移动鼠标到程序框图合适位置，按下鼠标左键进行拖曳到合适大小，释放鼠标左键，这时具有一个帧的顺序结构就建立了，将鼠标指向顺序图标帧的右边框上，点击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择在后面添加帧，将在这一帧右边添加一个空白帧，新添加的帧宽度比较小，可以拖曳帧右边框的左右箭头进行帧宽度调节。层叠式顺序结构创建：在程序框图上创建平铺式顺序结构，右键单击该结构并选择替换为层叠式顺序，点击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择在后面添加帧，将在这一帧右边添加一个空白帧，结果框图结构看上去像是电影胶片。

3.分别用层叠式结构和平铺式结构设计一VI，实现数值型数据a和b先相乘再开方。

参考答案：

设计要点：顺序结构的创建，乘法、开方函数创建，对象连线，测试与调试（参考程序3-3）

4.简述多分支结构应用程序创建过程。

参考答案：多分支结构创建：从编程>>结构中选择条件结构，并放置在在程序框图，并拖曳到合适大小，鼠标指向双分支结构左边框，点击鼠标右键，在弹出的菜单中选中点击在后面添加分支，利用工具选板中的编辑文本工具在选择结构的当前的空白选择器端子中输入该分支标签，依此添加需要的分支，直到需要的分支满足要求，通过点击选择器端子，然后在对应中间框中编写对应的代码。

5.采用分支结构实现百分制成绩转换成五级制成绩：90-100为优秀，80-89为良好，70-79为中等，60-69为及格，60分以下为不及格。

参考答案：

设计要点：分支结构创建、百分制对应五级制区间划分、百分制成绩输入范围强制在0-100之间（通过属性data entry设置）（参考程序3-5）。

6.简述while循环结构中循环重复计数端子的作用。

参考答案：重复计数端子能够统计当前执行次数。

7.采用while循环结构实现：1+3+5+7+...+51。

参考答案：

设计要点：循环结构的创建，1、3、5...51数字获得与累加，循环结束条件控制，反馈初始值确定（参考程序3-7）。

8.采用for循环结构实现：1×3×5×7×...×51。

参考答案：

设计要点：循环结构的创建，1、3、5...51数字获得与连乘，循环结束条件控制，反馈初始值确定，函数与控件数值设置最大类型（更多字节，否则会溢出）（参考程序3-8）。

9.利用事件结构实现一个加减法计算。要求：当"加法运算"按钮按下时，进行加法运算，当"减法运算"按钮按下时，进行减法运算。

参考答案：

设计要点：事件结构创建，按钮对应事件创建及对应代码编写，按钮"机械动作"合理设置（参考程序3-9）。

第4章

1.图形控件在显示测试数据上面有什么优点？

参考答案：

图形显示控件，可以使用虚拟仪器前面板显示测试数据和分析结果，设计效果更加形象、直观，对信息的变化规律或者信息的特征能够很好地展现，更加有效观测被测对象的变化趋势。

2.波形图有哪些显示项？

参考答案：

标题、标签、绘图图例、标尺图例、游标工具、图形工具选板、X滚动条、Y滚动条、坐标刻度等。

3.用波形图表显示正弦、余弦两条曲线。要求：正、余弦波形数值Y采用数学函数中的正弦、余弦函数产生，采样时间4s、时间间隔0.1、采样点数40。

参考答案：

设计要点：波形图表创建、正余弦波形数据产生、起始时间、时间间隔建立（参考程序4-3）。

4.简述波形图表与波形图的区别和联系。

参考答案：

波形图表控件实时显示一个数据点或若干个数据点，而且输入的数据点添加到一又曲线的尾部进行连续显示，这种显示方式可以直观地反映被测参数的变化趋势。波形图表有带状图表、示波器、扫描图三种刷新显示模式。

波形图和波形图表具有许多相似的性质，但波形图不具有不同的数据刷新模式，波形图控件不能接受标量数据，其基本的输入数据类型是一维DBL型数组，将输入的一维数组数据一次性地显示出来，同时清除前一次现实的波形。

5.用波形图绘制周期为20ms，占空比20%的矩形波。

参考答案：

设计要点：利用基本信号函数发生器产生矩形波，函数类型参数、占空比参数设置（参考程序4-5）。

6.XY图控件用于绘制什么特点的曲线图？使用XY图控件绘制一个双曲线。

参考答案：

对于绘制非均匀采样数据或封闭曲线图，可使用XY图控件。

设计要点：将两组数据（连同序号）打包成簇（参考程序4-6）。

Express XY图数据类型有什么特点？用Express XY绘制李萨如图形。

参考答案：将Express XY图放置在前面板上时，程序框图会自动添加一个VI，它的X、Y轴输入数据为动态数据类型。Express XY图无须像XY图那样需要先对X、Y轴的坐标进行捆绑再输入，这使得程序编写更加简单。

设计要点：

Express XY图创建，正弦信号发生器函数创建及参数设置（参考程序4-7）。

8.设计一个VI，使用强度图控件显示一组二维数组数据。

参考答案：

设计要点：

二维数组创建，强度图创建，测试与调试（参考程序4-8）。

9.简述三维图形显示控件的创建。

参考答案：

点击控件选板的modern>>点击Graph>>点击3D Graph>>点击需要的三维图形控件。

第５章

1.简述LabVIEW支持的文件主要类型。

参考答案：

LabVIEW支持多种文件类型的输入输出，主要包括文本文件、二进制文件、电子表格文件、数据记录文件和波形文件等。

2.设计一个VI，使用格式化写入文件函数将时标和余弦数值写入文本文件，余弦数据保留2位小数。

参考答案：

设计要点：文本数据文件路径、文件名、文本文件扩展名配置实现，格式化写入文件函数时标和余弦参数、数据格式（每个数据见回车换行）配置与实现（参考程序5-2）。

3.设计一个VI，使用扫描文件函数读取第2题文本文件，读取结果用数组和波形图显示。

参考答案：

设计要点：

文本数据文件路径、文件名、文本文件扩展名配置实现，扫描文件函数时标和余弦参数、数据格式（每个数据见回车换行）配置与实现，读取结果用数组和波形图显示（参考程序5-3）。

4.设计一个VI，利用设置文件位置函数和写入文本文件函数将50个余弦数据以4位小数形式添加写入一个文本文件尾部。

参考答案：

设计要点：

文本文件的打开（文件路径、文件名），设置文件位置函数添加的起始位置，50个余弦数据的产生，写数据到文本文件函数（参考程序5-4）。

5.设计一个VI，将随机函数产生的100个数据写入二进制文件中。

参考答案：

设计要点：

二进制文件的打开（文件路径、文件名），100个随机数的产生，写数据到二进制文件函数（参考程序5-５）。

6.设计一个VI，利用读取二进制文件函数读取第5题的二进制文件，用波形图显示。

参考答案：

设计要点：

二进制文件的打开，读二进制文件数据文件函数创建及配置（参考程序5-６）。

7.设计一个VI，将[0-100]之间的6行4列随机数组保留2位小数写入电子表格文件。

参考答案：

设计要点：