第5章波形顯示5.1圖形顯示控件5.2波形圖表5.3波形圖5.4XY圖5.5強度圖5.6三維圖形5.7特殊圖線和圖片的顯示綜合實訓小結習題

5.1圖形顯示控件

圖形顯示控件位于前面板的“控件”→“新式”→“圖形”選項卡中，如圖5-1所示。

圖5-1圖形顯示控件子選板

5.2波形圖表5.2.1波形圖表的特點波形圖表控件用于將數據源(data)(如采集得到的數據)在某一坐標系中實時、逐點地顯示出來，它可以反映被測物理量的變化趨勢，例如顯示一個實時變化的波形或曲線。傳統的模擬示波器、波形記錄儀就具有這樣的功能。而波形圖是對已采集數據進行事后處理的結果，它先將被采集數據存放在一個數組之中，然后根據需要組織成所需的圖形顯示出來，它的缺點是沒有實時顯示，但是它的表現形式卻豐富得多。波形圖表和波形圖的對比如圖5-2所示。

圖5-2波形圖表和波形圖對比圖

5.2.2波形圖表的設置

在默認的情況下，波形圖表控件除了繪圖區域之外，可見的顯示項元素還包括標簽、曲線圖例、X刻度和Y刻度等。其基本的顯示模式是等時間間隔地顯示數據點。波形圖表界面如圖5-3所示。圖5-3波形圖表界面

波形圖表控件提供了多個顯示項元素。在程序前面板上用鼠標右鍵單擊波形圖表控件，在彈出的快捷菜單“的VisibleItems”選項下即可看到這些顯示項；或在快捷菜單中單擊屬性“Properties”選項，彈出圖形屬性設置窗體，在其中可以查看或進行設置。圖5-4所示為波形圖表屬性外觀設置。

圖5-4波形圖表屬性外觀設置

圖表屬性中還可設置“顯示格式”。在這里可以設置標尺標簽、類型、精度類型、數據位數等，如圖5-5所示。圖5-5波形圖表屬性顯示格式設置

在“曲線”設置中可以對曲線名稱、曲線類型以及X、Y標尺進行設置，如圖5-6所示。圖5-6波形圖表屬性曲線設置

在“標尺”設置中可以修改刻度樣式與顏色、網格樣式與顏色以及自動調整標尺選項等設置，如圖5-7所示。圖5-7波形圖表屬性標尺設置

5.2.3波形圖表的數據類型

1．一維數組(One-dimensionalArray)

一維數組的時間默認為從0開始，數據點之間的時間間隔為1個時間單位。該一維數組的第0個元素對應時刻0，第1個元素對應時刻1，依此類推。這種情況就是對信號進行周期為1個時間單位的采樣，數組中的元素是采樣所得到的結果。圖5-8(a)所示是一維數組波形圖表前面板，圖5-8(b)所示是程序框圖。

圖5-8一維數組波形圖表前面板和程序框圖

2．二維數組(Two-dimensionalArray)

二維數組的每一行都可看成是一條曲線的數據，初始的時間起點為0，數據點之間的間隔為一個時間單位，這種數據格式要求每條曲線的數據長度相同。圖5-9(a)所示是二維數組波形圖表前面板，圖5-9(b)所示是程序框圖。圖5-9二維數組波形圖表前面板和程序框圖

3．簇數據(ClusterData)

簇中應包含起始時間、采樣數據和采樣間隔，即相當于對上述情況下的數據再加上起始時間和采樣間隔構成簇數據。當繪制多條曲線時，波形圖表控件可接收多種類型的數據。圖5-10(a)所示是簇數據波形圖表前面板，圖5-10(b)所示是程序框圖。

圖5-10簇數據波形圖表前面板和程序框圖

4．簇作為元素的二維數組

簇數據由dx和x0以及二維數組構成，兩條曲線具有相同的dx和x0，每個簇元素就是繪制一條曲線時的簇數據類型，它包含x0、dx和代表一條曲線的數據點。這是最通用的一種多曲線數據格式，它允許每條曲線包含不同的時間起點、時間間隔和數據長度。圖5-11(a)所示是簇二維數組波形圖表前面板，圖5-11(b)所示是程序框圖。

圖5-11簇二維數組波形圖表前面板和程序框圖

5．其他種類的數據類型

可以調用“信號處理”→“波形生成”中的正弦函數波形，則在波形圖中會繪制出一條曲線；還可以調用“Express”→“輸入”中的仿真信號，以此來產生一個正弦波。圖5-12(a)所示是正弦函數波形圖表前面板，圖5-12(b)所示是程序框圖。

圖5-12正弦函數波形圖表前面板和程序框圖

5.3波形圖

5.3.1波形圖的設置同波形圖表控件一樣，在默認的情況下，波形圖控件除了繪圖區域外，可見的顯示項元素還包括標簽、曲線圖例、X刻度和Y刻度等。波形圖控件的大部分顯示項元素與波形圖表控件的顯示項元素是相同的。它所特有的是“數據顯示”，選中它后，在圖形的右上角會出現一個數字顯示器，這樣在畫出曲線的同時可以顯示當前最新的一個數據值(Y坐標的值)，如圖5-13所示。

圖5-13波形圖界面

波形圖控件的其余設置基本與波形圖表控件一致，但波形圖多一個游標設置，在其中可以選擇游標類型、游標名稱以及一些相關設置，如圖5-14所示。圖5-14波形圖游標設置

另外，波形圖控件還提供了3種刷新模式(UpdateMode)。用鼠標右鍵單擊波形圖控件，在彈出的快捷菜單上再單擊“Properties”，在ChartProperties設置窗體的Appearance頁可以看到這3種模式。

(1)?Scroll(滾動模式)。

(2)?Scope(示波器模式)。

(3)?Sweep(掃描模式)。

波形圖區別于波形圖表的不同之處在于，它能夠使用游標，能夠準確讀出曲線上的任何一個點的數據。可以在空白的游標圖上單擊，創建游標，如圖5-15所示。圖5-15波形圖顯示游標

5.3.2波形圖的數據類型

1．一維數組

使用For循環對隨機數產生一個一維數組，輸入到波形圖中。圖5-16(a)所示是一維數組波形圖前面板，圖5-16(b)所示是程序框圖。

圖5-16一維數組波形圖前面板和程序框圖

2．二維數組

二維數組的每一行都可看成是一條曲線的數據。圖5-17(a)所示為二維數組波形圖前面板，圖5-17(b)所示是程序框圖。圖5-17二維數組波形圖前面板和程序框圖

3．簇數據

簇中應包含起始時間、采樣數據和采樣間隔，即相當于對上述情況下的數據再加上起始時間和采樣間隔構成簇數據。當繪制多條曲線時，波形圖控件可接收多種類型的數據。圖5-18(a)所示是簇數據波形圖前面板，圖5-18(b)所示是程序框圖。

圖5-18簇數據波形圖前面板和程序框圖

4．簇作為元素的二維數組

這是最通用的一種多曲線數據格式，它允許每條曲線包含不同的時間起點、時間間隔和數據長度。圖5-19(a)所示是二維簇數據波形圖前面板，圖5-19(b)所示是程序框圖。

圖5-19二維簇數據波形圖

5．其他種類的數據類型

可以調用“信號處理”→“波形生成”中的正弦函數波形，則波形圖可繪制出一條曲線；還可以調用“Express”→“輸入”中的仿真信號，以此來產生一個正弦波。圖5-20(a)所示是正弦函數波形圖前面板，圖5-20(b)所示是程序框圖。圖5-20正弦函數波形圖前面板和程序框圖

5.4XY圖

XY圖描繪一條曲線需要兩個數組，一個作為X軸數組，一個作為Y軸數組，兩個數組捆綁成一個簇。例如，我們調用正弦函數(SinusoidalFunction)圖像和余弦函數(CosineFunction)圖像，分別作為X軸和Y軸，這時的圖像應該是一個圓。圖5-21(a)所示是XY圖前面板，圖5-21(b)所示是程序框圖。

圖5-21XY圖前面板和程序框圖

XY圖的另一種類型是Express用法。程序會自動轉換數據類型，變成適合XY圖的結構，如圖5-22所示。圖5-22XY圖的Express用法

5.5強度圖

強度圖(IntensityChart)控件提供了一種在二維平面上表現三維數據的方法，它與前面介紹的圖形控件的主要區別是多了一個坐標軸Z。強度圖控件能夠接收的數據是由數值元素構成的二維數組，數組元素的值在顯示區域用不同亮度的顏色塊來顯示。圖5-23(a)所示是強度圖前面板，圖5-23(b)所示是程序框圖。

圖5-23強度圖前面板和程序框圖

5.6三維圖形

三維圖形(3DChart)顯示控件包括三維曲面(3DSurface)、三維參數圖形(3DParametricSurface)和三維曲線(3DCurve)三個模塊，它們實際上由一個包含了三維圖形控件的ActiveX容器和相應的圖形繪制子VI構成，只要給該子VI提供適當的數據，就可繪出需要的三維圖形。圖5-24所示為三維圖形選板。

圖5-24三維圖形選板

三維線條子VI的三個輸入參數均為一維數組，即X軸、Y軸和Z軸。這三個一維數組中具有相同下標(索引)的元素構成了空間曲線上的點的坐標，順序連接這些點，就繪出了空間的曲線。圖5-25(a)所示是三維曲面繪圖效果，圖5-25(b)所示是程序框圖。圖5-25三維曲面繪圖

5.7特殊圖線和圖片的顯示

除了基本的圖表、圖形控件外，LabVIEW還提供了特殊圖線(SpecialDrawingLine)控件，通過這些特殊圖線控件，用戶可以隨心所欲地畫出自己想要的圖形。同時，通過圖線控件，LabVIEW還提供了豐富的預定義控件用于實現各種曲線圖形，比如極坐標圖(PolarAttributes)、雷達圖(RadarChart)、Smith圖、散點圖(ScatterPlot)等。特殊圖線和圖片選板如圖5-26所示。

圖5-26特殊圖線和圖片選板

“二維圖片”是一個通用性很強的控件，可以替代這個選項卡下所有的顯示控件，同時通過編程還可以繪制任意的二維圖形，而且對繪制圖形的每一個像素都可以進行操作和控制。在二維圖片上單擊右鍵，在快捷菜單中選擇“圖片函數選板”，可以看到有很多畫圖函數，如圖5-27所示。

圖5-27圖片函數選板

我們也可以用顯示程序讀取圖片文件。在前面板中顯示一張圖片，根據圖片的格式選擇“讀取BMP”文件，然后使用“繪制平化像素圖”函數，就能顯示出文件圖片，如圖5-28所示。圖5-28顯示讀取圖片文件

綜合實訓

本章的主要目標是設計與制作一個二維數組波形圖。具體步驟如下：(1)打開一個新的前面板窗口，選擇“波形圖”，如圖5-29所示。

圖5-29設置波形圖

(2)完成波形圖的放置，如圖5-30所示。圖5-30波形圖

(3)在程序面板選擇“結構”→“For循環”，如圖5-31所示。圖5-31建立For循環

(4)加入正弦和余弦函數作為循環內容，如圖5-32所示。圖5-32For循環內容

(5)加入捆綁和創建數組函數，完成連線，如圖5-33所示。圖5-33程序接線

(6)運行程序，效果如圖5-34所示。圖5-34運行效果

小結

本章主要介紹了LabVIEW中各種波形顯示的特點以及各種波形的顯示方法。通過本章的學習，可使學生能夠靈活地運用波形數據和顯示功能。評價與考核如表5-1所示。

習題

1．創建一個VI，用于實時測量和顯示溫度，同時給出溫度的最大值、最小值和平均值(返回溫度測量值使用LabVI