第壹部分、LabVIEW 程式設計基礎篇

    LabVIEW  的基礎練習     

一、目的

藉由簡單的練習對LabVIEW程式設計有初步的認識。

二、實驗操作

本實驗分成兩大部分：第壹部分是 LabVIEW 程式的簡單練習，共有 13 個實做練習。 

第壹部分、LabVIEW 程式設計基礎篇

既然已經上過 LabVIEW 的第一堂課，相信同學們都對於 LabVIEW 的工作環境有一些基本的認識 了，那麼廢話不多說，就從實做例題開始練習吧！ 

Tip1 …  鍵盤捷徑 

Ctrl+N  建立一個新的 VI    Ctrl+B  將程式方塊圖中所有壞線移除  Ctrl+R  執行目前的的 VI  Ctrl+T  將人機介面與程式方塊圖左右並列  Ctrl+W  關閉目前的的 VI  Ctrl+E  在人機介面/程式方塊圖之間切換  Ctrl+H  顯示隱藏 Help 視窗    Shift+滑鼠右鍵 呼叫工具面版 

Tip2 …  圖釘 

按右鍵可分別在人機介面及程式方塊圖上呼叫出控制面版(Control)與函數面版(Function)，但若經常使 用到某個子面版，想將它固定在螢幕上，則可以在此面版左上角的圖釘上點一下使它立起，即可擁有 此固定的視窗，並可將它移動至你想要的位置，不想要時也可以關閉它。 

  Tip3 …  區域變數(Local Variable) 

當一個變數必須同時出現在其他許多小程式時，就要用到分身變數。產生方法如下： 

(1)       (2)      (3) 

W  實做練習一  X    複習數值元件(Numeric)的使用 

請寫出一程式，運算任意 x 值經過下列運算，並顯示其結果 y。 

5 + 3

= 1

x

y

Tip 4 公式節點…   

倘若你的公式很冗長，程式方塊必定會很複雜，所以 LabVIEW 中有一個方便的公式節點，讓你更輕 鬆地表達數學公式。Functions> Programming>Structures>Formula Node 

選擇公式節點後在方框內鍵入數學式，並選擇 Add Input 與 Add Output。 利用接線的方式將數值連結 到所增加的輸入與輸出點上，注意在每個方程式的敘述結尾處都要加上一個分號。

例：公式y =4x³ +3x² +2x+1

W  實做練習二  X  複習布林元件(Boolean)的使用 

請寫出一程式，將任意一個十進位的數值轉換成布林二進位陣列。 

（十進位數值使用整數，布林二進位陣列使用圓形 LED 燈泡） 

產生一個空的陣列，再從控制面版加入 Round LED，並往右拖曳成多個 Round LED 陣列 

    Functions > Programming >Boolean > Number To Boolean Array 

複習 LabVIEW 程式結構(Sequence、Case、For Loop、While Loop) 

W  實做練習三  X七段顯示器(0~9)    ‐‐‐ Using 條件結構(Case) 

我們使用條件結構(Case)，讓選擇七段顯示器該亮出選定的數字來～ 

程式說明：

程式執行順序由數字選擇元件來決定，若選擇 0 的話，則會執行第一層的迴圈(0,Default)，人機介面上會由布 林燈泡形成一個 0 的數字;  若選擇 1 的話，則會執行第二層的迴圈(1)，人機介面上會由布林燈泡形成一個 1 的 數字。以此類推，即可顯示由 0~9 的數字。請練習！ 

人機介面面版區

  程式方塊編輯區

W  實做練習四  X  七段顯示器(0~9)    ‐‐‐ Using 次數迴圈(For Loop) 

  人機介面面版區 程式方塊編輯區

程式說明：

迴圈執行次數索引值 N 會從 0 往上執行共 99 次，每一次的次數索引值會先跟 10 做除法運算。例如 8

除以 10 會於 8，所以個位數會顯示 8，而十位數則為 0。倘若索引值數到 15 時，15 除以 10 會餘 5，

而商數等於 1，那麼個位數會變成 5，十位數則顯示 1。以此類推。

Tip5 …  時間函數 

(1). Wait (ms)：      Functions>All Functions>Wait (ms)  功能：讓 VI 在等待特定時間(毫秒)後才繼續執行

(2). Wait Until Next ms Multiple：    Functions>All Functions>Wait Until Next ms Multiple 

功能：能夠使 LabVIEW 在等待輸入時間的整倍數後才繼續執行 VI，讓迴圈以特定的時間間隔來執行，

或者是使兩個動作能夠同步進行

Tip6 …  移位暫存器 

可作為 For Loop 及 While Loop 使用，是一種特殊型態的變數，用來作為迴圈的本次與下次之間的數值 轉移。右邊的暫存器接收並儲存了第一次迴圈完成的資料，並且在下一次迴圈完成前，將資料送至左 邊的暫存器中。資料運作順序說明如下圖所示。

增加移位暫存器的方法：

millisecond timer value  Wait (ms) 

milliseconds to wait 

millisecond timer value  Wait Until Next ms Multiple

millisecond multiple 

W  實做練習五  X  由左往右的跑馬燈  ‐‐‐ Using 條件迴圈(While Loop) +  移位暫存器(Shift Register) 

程式說明：

i 值從 0 開始執行，0+1=1，將此結果值 1 送至右邊移位暫存器，並且判斷 1≧11 是 False，所以繼續進 行下一迴圈，並在下一迴圈開始前將數值 1 送至左邊最上面的移為暫存器。

接下來執行 i=1，1+1=2，此結果值 2 被送至右邊移位暫存器，並且判斷 2≧11 是 False，所以繼續進行 下一迴圈，並在下一迴圈開始前將數值 2 送至左邊最上面的移為暫存器，而原本在左上暫存器中的 1 則被送至左中的暫存器中。以此類推，當執行到 i=10 時，10+1=11，11≧11 被判斷為 True，程式執行 就會停止。左邊移位暫存器中的數字先被運算為 2 的 x 次方，再轉為布林二進位。可參考下面十進位 轉二進位之算法。2 代表第一個燈，⁰ 2 代表第二個燈，¹ 2 代表第三個燈… ²

2 代表左一，0 2 代表左二 ¹

2 代表左三 2 十進位 二進位 ( 注意！燈的編號和此數字排列反向 )

2 0 1 1

0 1 +0×2 2

×

1 2 10

0 1+1×2 2

×

1 3 11

0 1

2 +0×2 +0×2 2

×

1 4 100

0 1

2 +0×2 +1×2 2

×

1 5 101

0 1

2 +1×2 +0×2 2

×

1 6 110

0 1

2 +1×2 +1×2 2

×

1 7 111

整個動作會由第一排的第一個燈開始亮，等亮到第一排的第二個時，第二排的第一個燈也會亮起。

Loop 外面有一個整數值 0，它在此扮演的角色是起始你的暫存器內之數值。若少了＂起始＂這個動作 的話，下一次執行時，移位暫存器將會包含前面執行剩下來的數值。

2 的 x 次方：Functions > Mathematics > Elementary & Special Functions > Power of 2 W  實做練習六  X    由左往右行進之 LED 字幕

由左往右跑的 LED 字幕

以 2 為底之指數函數：Functions>Programming>Numeric>Scale by Power of

2( ex~ 7×2⁰= 7)

建立陣列：Functions > Programming > Array > Build Array

在此建立之陣列是二維陣列，所以產生之 LED 陣列要先將它轉成二維陣列：

對新產生之陣列，按右鍵，選擇＂Add Dimension＂，接著在右下角拖曳成你要的陣列大小。

程式說明：

LED 亮燈顯示為字母 I，起始時，第一行及第五行皆是亮第 1、2、3 顆燈（111=7，起始表示為7×2⁰）， 第二、三、四行皆亮第二顆燈（10=2，起始表示為2×2⁰），i 值往上增加為 1 時，數值由起使之×2⁰， 變為× ，於是亮燈往右走一個。以此類推當 i=11 時，完成循環字幕之動作。 2¹

繪製圖表  (Waveform Chart)  與  圖形(Waveform Graph) 

繪製的動作是將 X 軸對 Y 軸的數值用圖形顯示，通常 Y 軸代表繪製的資料數值，而 X 軸為時間。波形 圖表的顯示元可以允許單點或多點資料的顯示。此顯示元大多使用在迴圈之內，用來持續並顯示先前 的資料及繪製新的資料，使其有連續並更新資料的顯示能力。（通常每個 Y 軸數值的產生受限於迴圈 的疊代，所以 X 軸代表著疊代的次數。）雖然 LabVIEW 只有一種圖表顯示元，但對於連續資料確有 三種不同的更新模式。 

圖表更新模式

  W  實做練習七  X  單點繪製圖表  –  繪製一個正弦函數波形

正弦函數：Functions > Mathematics > > Elementary & Special Functions > Trigonometric > Sine

尋找波形振幅：Function>Programming>Waveform>Analog waveform>Waveform Measurements>Amplitude and Levels

尋找最大、最小值：Function > Propramming>Waveform > Analog waveform > Waveform Min Max Waveform Chart

程式說明：

由於 LabVIEW 的角度是弳度量，所以設計程式時必須要用弳度量的單位計算。例如：當 For Loop 迴 圈執行至第 51 次時，即 i=50，依照程式計算2π×50÷100恰等於π，sinπ=0，所以在此設計 N=101，

恰使圖形上只出現一個完整 sine 波。在此範例中，單點輸入圖表，僅需簡單地將一個產生值(或說量 測值)與圖表的程式方塊圖做連接，每次完成一個迴圈，可以輸入一組之資料點進入圖表。

W  實做練習八  X  多點繪製圖表  –  同時繪製一個正弦函數＋餘弦函數波形 

人機介面面版區 程式方塊編輯區

Bundle(組合綜合集)將資料源連接 在一起：Functions>Programming>Cluster, Class,& Variant> Bundle

程式說明：

波形圖表亦可繪製一組以上的資料，然而你不能將數個程式方塊圖的資料源共同連結在單一的圖表接 點上。必須先使用 Bundle 功能，將所有資料源連結在一起。

Tips for Chart ……

清除圖表 –清除圖表內舊的資料點。對著圖表的圖示按右鍵跳出『彈出選單』>Data Operations> Clear Chart 捲軸 -- 圖表的捲軸功能，可以隱藏或顯示出來，你可以藉由捲軸的功能來觀看圖表上舊的資料點。

：彈出選單>Properties>Appearance>(勾選)Show x scroll bar

圖表顯示長度 – 一個圖表所暫存的資料點預設為 1024 點，若要暫存更長或更短的點數時，可更改 Chart History Length，但更改暫存點數並非影響圖表螢幕所顯示點數的多寡。暫存的資料點數上限為 100,000 點。

：彈出選單>Chart History Length

堆積與覆蓋繪圖 – 多點繪製圖表時，可選擇多個資料點繪製在同一個 Y 軸上，稱為 overlaid 繪製;或是每個繪製點有 其個別的 Y 軸使尺度，稱為 stacked 繪製。

：彈出選單>Overlay Plots / Stack Plots

圖形( Graph ) 

不同於圖表能每次一一繪製資料點的功能，圖形繪製資料點的方式是預先產生完成整比資料列，再顯 示曲線，所以圖形每次繪製曲線時並無法與先前的資料並列。LabVIEW 提供多種相當好用的圖形繪 製：波形圖形(Waveform graph)、XY 圖形(XY graph)、強度圖形(Intensity Graph)…等等。以下將介紹波 形圖形與 XY 圖形。

(1) 波形圖形( Waveform Graph ) 

W  實做練習九X  單點繪製的波形圖形   

  程式說明：

利用 For Loop 及亂數產生資料，在人機介面上方處可以看到資料的型態是一維的數值陣列，我們直接 將資料輸入波形圖形的接點上（資料列即形成圖形之 Y 軸數值）。這種方法，預設值是假設 X 軸的初 始值為零(X₀ =0)，且 X 軸的差值（集每次 X 軸上的增加量）為 1(ΔX =1)。

若你想改變圖形上的時間尺度(X 軸)，需要將X₀、ΔX 與資料列一起聚集成叢集，並將此叢集接線至 圖形的接點上。你可以仿造下面程式方塊編輯區的作法。

W  實做練習十X  多點繪製的波形圖形     

程式說明：

若要在波形圖形上繪製多於一個以上的資料列，只要在單點繪製圖形上將資料列增加維度即可 。在 這個範例中，我們做的就是兩個 1D 的陣列，建造為一個 2D 陣列。只不過這兩個陣列，我們為了自 訂X₀與ΔX值，所以將它們各自轉成 Cluster。所以其實，我們是建造一個 2D 的 Cluster Array，再將 其輸入波形圖形的程式方塊接點。

™波形圖形是將 2D 陣列分離成兩個列向量，然後分別繪製成兩條曲線。它的預設是繪製列向量，若 你的資料是以行向量的方式整理，你必須在繪製圖形之前先將資料陣列做轉置(Transpose)！（轉置是 將列向量的數值與行向量的數值相互置換，例如：轉置一個2×10的陣列，就會得到一個10×2的陣列）。 關於此點，在後面儲存檔案時，也會應用得到！

(2) XY 圖形( XY Graph ) 

XY 圖形上的每一個點位置是由個別的 XY 陣列所決定。 

W  實做練習十一X單點繪製的 XY 圖形    ‐‐  描繪出一個圓形圖 

(正弦與餘弦函數)：Functions>Mathematics>Elementary&Special Functions>Trigonometric> Sine&Cosine  程式說明：

當 i=0 時，sin0=0、cos0=1 ; i=25 時，sin0.5π=1、cos0.5π=0 ; i=50 時，sin =0、π cos = -1 ; i=75 時， π 1

-

= π 5 . 1

sin 、cos1.5π=0。在此範例中，以正弦函數的值為 X 軸、餘弦函數的值為 Y 軸，以上四個 i 值分別在 XY 圖形中產生：(0,1)、(1,0)、(0,-1)、(-1,0) 四個點。以此類推，共有 101 個點可繪出如上 圖所示的圓圈。

W  實做練習十二X多點繪製的 XY 圖形    ‐‐  在 XY 圖形上顯示出兩個圓 

  程式說明：

此例與練習十一很相似，只是將其中一個波形除以二，再以建立陣列合併就可以繪出兩個同心圓了！

檔案 I/O 函數 

檔案 I / O 的操作，可在磁碟檔案中取出資訊或存入資訊。在 LabVIEW 中有許多處理檔案存取的函數，

可由 Function > File I/O 中選取。在 File I/O 子面版中，第一行是屬於高階的函數，只需要一些簡單的 參數設定即可，但功能亦較簡單。第二行是屬於較低階的函數，功能較多，所需的設定亦較複雜。檔 案函數需要一個檔案路徑的輸入，此路徑名稱看起來像是一個字串 ; 若你並未將檔案路徑接線，檔 案函數將會彈出一個對話框，要求你選取或輸入一個檔案名稱。當被呼叫的時候，檔案函數會執行三 個步驟，第一：開啟舊檔或建立一個新的檔案。第二：讀取或寫入檔案資料。第三：關閉檔案。在此，

我們僅介紹高階檔案存取函數中的＂Write to spreadsheet. vi＂及＂Read from spreadsheet. vi＂兩種較簡 易的存與取函數。這兩種 VI 建立/讀取的檔案僅是一般的文字檔，你可以用一般可開啟文字檔的程式 來瞧瞧資料內容長得是什麼樣。

Write To Spreadsheet File

Write To Spreadsheet File 轉換 2D 或 1D 陣列的數字成為文字字串，然後將此字串列儲存於一新的表格 式文字檔案中或增添於一舊檔中，利用一般編輯文書軟體(Excel, WordPad, Origin …)，就可以讀取檔案 內容。我們可在寫入檔案前設定是否轉置此資料陣列，獲釋選擇覆蓋或增添資料。在 LabVIEW 中，

資料陣列是以列(row)定義，而一般我們文書編輯軟體(ex: Excel)讀取時，則通常定義為行(column)的讀 取方式。所以應該注意你在運用時是否需要做 2D 陣列的轉置。 

Read From Spreadsheet File

Read From Spreadsheet File 可由表格式文字檔內經由 offset 的設定，讀取特定的列數(row)，並轉換成 數值的二維數列。

W  實做練習十三X    存檔與讀檔的應用 

  程式說明：

程式開始執行時，選擇欲產生函數波形即可顯示在示波圖形上。選擇波形放大和取樣時間將可調整波 形。若按下存檔按鈕(此按鈕按下表示 True)即可將波形資料儲存於選擇之檔案內。若按下讀取按鈕(按 下表示 True)，且你選擇的讀取檔案是剛剛你存檔時的檔案，那麼你將會在讀取示波器上得到將相同 的波形。程式方塊圖分成 A 部分與 B 部分，A 部分是模擬示波器的顯示，B 部分的程式內容則是為 了達成存檔與讀檔的功能。

你可以試試看，直接將剛剛儲存的檔案，匯入 Excel 或 Origin，將資料繪製成圖，比對看看是否和人 機介面中的讀取示波器顯示的一樣。你也可以試著不輸入布林函數到程式方塊編輯區內存檔的

Transpose(轉置)，然後再將檔案匯入 Excel 或 Origin，看看有何差別。

資料與例題來源：

1. LabVIEW程式設計入門  ，  徐瑞隆  編著  ，  新文京出版 

2. LabVIEW基礎篇  ，  蕭子健、儲昭偉、王智昱  編譯  ，  高立圖書出版  3. LabVIEW入門手冊  ，林踐  編著  凡異出版 

4. http://www.phys.ncku.edu.tw/ultracold/paper/aroma.pdf 

5. http://intelligent.mech.yzu.edu.tw/course/experiment/experiment_handout/MEexperiment_2006.doc  6. http://www.gauss.com.tw/logic/ch1/1‐2.htm 

7. http://www.cinelformacao.com/labview/files/usb6008/usb6008intro.htm  8. http://www.pt.ntu.edu.tw/hmchai/PTcomputer/hLabVIEW/LabVIEWindex.htm