LabVIEW编程与项目开发实用教程 第4章 数据输出与图形控件

图 4-11 例 4-3 程序框图和运行结果
4.2 波形图 4.2.1 Graph基本操作
波形图（Waveform Graph）控件的组成和功能和波形图表（Waveform Chart ）类似。两者的不同之处：波形图没有数字显示，但有游标工具。利用游标工具 能准确读出图线上任何一点的数据值。
波形图创建与波形图表一样，创建后波形图外观如图4-12所示。
图 4-4 缩放工具
（3）手型按钮，是平移工具，用于在X-Y平面上移动可视区3种波形刷新方式，刷新模式的切换按如图4-5 所示快捷菜单操作。
带状图表（Strip Chart Mode），默认模 式。在这种模式下，波形从左向右开始绘制， 当最新一点超出显示器右边界时整个波形顺 序左移。
第4章 数据输出与图形控件
4.1 波形图表 4.2 波形图 4.3 XY图 4.4 强度图 4.5 三维图形显示控件简介 4.6 习题
4.1 波形图表
图形化显示对于虚拟仪器面板设计是一个重要的内容， LabVIEW 为此提供了丰富、强大的支持，极大方便了用户界 面的表达和设计。利用图形图表等形式显示测试数据和分析 结果，可以更加直观、有效的观测被测对象的变化趋势。
Express XY图采用了LabVIEW的Express技术，将Express XY图放置在前面板 上同时，程序框图中会自动添加一个VI，它的X、Y轴输入数据为动态数据类型 。由于是动态数据，绘制曲线时只需将X、Y数组与之相连，它将自动添加一个 转换函数将输入数据转换成动态类型。Express XY图无需象XY图那样需要先对X 、Y轴的坐标对进行捆绑再输入，这使得程序编写更加简单。
7、数字显示，选择该项后，控件将在前面板上附加一个数字指示器，动态地显示最 新数据的大小。
8、滚动条，用于水平移动图线以显示窗口以外的数据。
9、图形操作模板
，其中：
（1）十字按钮，按下时将操作模式切换到普通模式，在这种模式下可以移动游标；
（2）放大镜，是缩放工具，共有 6 个功能，见图 4-4，依次是矩形放大、水平放大、
强度图界面如图4-23所示。与普通波形图不同，强度图除了有X轴坐 标和Y轴坐标外，在图表右侧还有一个标签为幅值的Z轴坐标。
当强度图形控件接收到输入数据时，则通过该输入数据的值在颜色条 找到相应的刻度并对应某一颜色，而对应的颜色将显示在强度图中来表 示输入数据的值或所属区间。
Z轴属性对强度图的绘制至关重要，对其设置可在它的右键快捷菜单 中设置，如图4-23所示。Z轴的颜色条映射了输入数据大小与显示颜色的 对应关系。
图 4-17 波形图输入数据类型（信号波形）
4.2.3 波形图实例
【4-4】实验中进行了两电压量的测量，但在相同的时间内一个采集了20 个点，另一个采集了40个点。用一个波形图显示测量结果。
图 4-18 程序框图与波形图
【4-5】在上例的基础上，假设两个信号有相同的起始时间x0和相同的时 间间隔dt,要求X轴能显示采样时间和开始采样时间。
示波器显示模式（Scope Chart Mode）， 在这种模式下，波形同样从左向右开始绘制， 但当最新一点画至显示器右边界时，整个
图 4-5 刷新模式设置板
波形将被清屏刷新，波形显示从左边界重新开始绘制一条新的图线。示波器显 示模式明显快于带状图表，因为它无需处理滚动过程所需的时间。
扫描图（Sweep Chart Mode），这种模式与示波器显示模式类似。波形也由 左到右开始绘制，数据到达右边界时不清空显示区，而是用一条垂直红色线界 定新数据的起点，此线随新数据的到达在显示区内横移。
11、历史记录长度，用于设置缓冲区的大小， 缺省为1024点。LabVIEW事先并没有为波形图表数 据构建并存储于一个数组中，数据是实时显示的。 为了能够看到先前的数据，波形图表内部含有一个 先进先出的显示缓冲器用来保留历史数据。
12、分格显示，绘制多条曲线时，控制多条曲 线是否在一个绘图区内共用坐标轴显示，或用将多 条曲线分别在不同的绘图区内显示。通过右键快捷 菜单的菜单项 层叠曲线显示/分格曲线显示 切换。
图 4-12 波形图控件组成
波形图外观和显示内容可通过右键快捷菜单或属性对话框进行 编辑和设置，如图4-13所示。
图 4-13 波形图属性对话框和快捷菜单
1、图例：对绘制曲线的颜色、线型和显示风格等进行设置；增加显示的 图例。
2、标尺图例：对坐标轴进行详细的设置；设置坐标轴刻度格式等。 3、游标工具：在图形显示区添加游标，用户根据需要可创建更多游标。
【例4-7】使用Express XY图绘制李萨如图形
图 4-22 Express XY 图绘制李萨如图形
4.4 强度图
强度图形控件提供了一种在二维平面上表现三维数据的方法，常用于 绘制温度（场），地形，磁场等数据变化的情况。强度图形控件包括两 种：强度图表和强度图。
强度图表和强度图基本相似，与4.3节波形图表和波形图的区别一样， 不同之处在于其刷新数据方式的不同。
波形显示是LabVIEW程序设计最常用的前面板之一， 波形显示控件主要分为两大类：波形图表（实时趋势图） 和波形图（事后记录图）。
一般说来波形图表是将数据源在某一坐标系中，实时 逐点地显示出来，它可以反映被测物理量的变化趋势。
而波形图则是对已采集数据进行事后处理的结果。它 是先将被采集数据存放在一个数组之中，然后根据需要组 织成所需的图形显示出来，它没有实时显示功能，但它的 表现形式要丰富得多。
图 4-3 快捷菜单
1、标签，波形图表对象被引用时，是通过标签与其他程序要素 联系。 2、标题，标题通常可以被标签代替，除非需要在前面板上显示 与被引用的对象不同的名称。
3、横/纵坐标刻度，默认横/纵坐标标签是时间、幅值。
4、绘图区，默认情况下的图线绘图区的背景为黑色且不显示栅格。设置栅格的方法是： 在右键快捷菜单中依次选 Y标尺/X标尺 格式化 打开属性对话框。在标尺选项中，可以 设置为不显示栅格、显示主栅格与显示子栅格。
图 4-9 二种实现方式的程序框图
【例4-2】在波形图表中采用两种显示方式显示正弦和余弦函数曲线。 波形图表默认显示方式是层叠曲线显示。可采用右键快捷菜单切换成分 格曲线显示，结果如图4-10。
图 4-10 显示多曲线及显示模式切换
【例4-3】 在波形图表中显示两条曲线，设置波形图表1每0.5秒为每条曲 线更新一个点；波形图表2每0.5秒为每条曲线更新16个点。
锁定曲线（Lock to Plot）：将游标锁定到特定的曲线上。在该模式下，游标沿特 定曲线移动，不能切换到另一条曲线上。
如果有多条曲线，LabVIEW将在锁定曲线菜单的下端列出这些曲线，单击曲线就 可使每个游标与它相关联。
4.2.2 波形图输入数据类型
波形图接收的数据类型包括：一维数组、二维数组、簇、簇数 组和波形数据，其用发如图4-15和图4-16所示。
图 4-19 程序框图与波形图
4.3 XY图
4.3.1 XY图 当数据以不规则的时间间隔出现或当要根据两个相互依赖的变量（
如Y/X）时，就需要使用XY图，即笛卡儿图。它可以绘制多值函数曲线 ，如圆、双曲线等。
XY图是波形图的一种，也是属于事后波形记录类型。XY图用来反 映测量点X、Y值共同变化的规律，需要同时输入X和Y数据，且不要求X 坐标是等间距的，使用XY图能方便地绘制任意复杂曲线。
4.1.1 波形图表创建
波形图表控件在 控件图形 选板内如图4-1所示，点击选 板上控件图标后直接放入前面板即完成创建，创建后波形图表 形如图4-2所示。
图 4-1 图形显示控件选板
图 4-2 波形图表外观
4.1.2 波形图表外观定制
默认情况下波形图表只显示标签、坐标刻度、 绘图图例，标题等内容。在控件上右键单击弹出 快捷菜单，如图4-3所示，可以选择需要显示或关 闭显示的内容，如操作选板、刻度图例、水平滚 动条、数字显示等。
颜色：用于从色彩选择器中选择游标的颜色； 游标样式：提供了多种游标样式； 点样式：提供了多种与游标相交时交叉点的样式； 线条样式：提供了多种实线和点划线样式； 线条宽度：提供了多种线型宽度。
显示名称：用于显示图形中各游标的名称。可以使用定位工具来移 动与游标相关的名称。
置于中间：在不改变x轴及y轴刻度区间的情况下将游标移至图形的 中央；
与绘制单条曲线类似，XY绘制多条曲线可以采用两种方法： 一、各自先使用循环生成两个一维数组后捆绑成簇，然后将两个簇组成 一个二维数组，送入XY图； 二、先各自将生成的数据点坐标打包成簇，然后各自利用循环生成一维 数组，再生成二维数组，送入XY图。
图 4-21 绘制多条 XY 图曲线
4.3.3 Express XY图
转到游标：改变x轴及y轴的刻度区间，使游标位于图形的中央。
图 4-14 游标工具设置及快捷菜单内容
自由（Free）：通过在图形上单击游标移动器，或者在游标图注中输入x轴及y轴 的坐标值来自由移动游标。
多曲线（Snap to Point）：将游标移至曲线上最近的一个点。在该模式下，可将 游标切换到另一条曲线上。
【4-6】使用两种XY图绘制方法绘制一个椭圆。 在使用XY图绘制曲线时，需要注意数据类型的转换。图4-20所 示的程序框图中，需要先将输入的数据转换成弧度值后才可以进 行三角函数计算。 图中指定a、b值作为椭圆的横轴和纵轴长度。a、b不相等时会 出现椭圆。
图 4-20 两种绘制 XY 图单曲线的方法
XY图控件的输入数据是两个数组（X数组、Y数组）打包构成的簇，
簇的每一对数据对应一个显示数据点（或曲线）的X、Y坐标。 XY图绘制时，当X数组、Y数组长度不一致时，XY图中将以长度较
短的数组为参考，长度较长的数组自动截断，多出来的数据无法在图中 显示。
4.3.2 XY图绘图 使用XY图绘制单曲线时，有两种方法： 一、先生成两组数据（数组），然后捆绑成簇送入XY图。此时两个数据 数组中具有相同序号的两个数据组成一个点的坐标，捆绑的第一行对应 X轴、第二行对应Y轴。 二、先将一对数据（标量）打包成簇，作为一个点的坐标，然后再组成 一维数组送入XY图。
图 4-15 波形图输入数据类型（数组与波形）
若两条曲线的点数不一样，则需采用一维簇数组作为输入。首 先将数组捆绑为簇，再将簇组成簇数组，如图4-16。
图 4-16 波形图输入数据类型（簇）
波形数据横坐标为时间轴，其坐标值由采样时间、采样间隔决定。注意 图4-17中波形横坐标标尺定位0.5，正弦波采样频率1000Hz，采样数200 ，因此时长0.2秒。方波采样数为500，时长0.5秒。
图 4-6 波形图表属性页
4.1.3 波形图表输入数据类型
波形图表接收的数据类型包括：标量数据、一维数组、波形数据和 二维数组。通过簇绑定的方法，可以显示多条曲线，图4-7和图4-8给出波 形图表常用输入情况下的程序设计和运行结果。
图 4-7 波形图表输入数据类型
4.1.4 波形图表实例
【例4-1】用波形图表显示两个测量结果的实时波形。 方法1：将每种测量的一个点打包在一起，然后把该数据包送去显示； 方法2：先将单个点打包，然后将数据包组成一个数组，再送至控件显示。 图4-9左图，两条曲线将逐点绘制，右图两条曲线将一次性添加10个 数据。
5、标尺图例，左边一个锁的图标是刻度锁定钮 。锁定时为自动比例状态，同时它 右边相邻的图标中亮起一个小绿灯；开锁时 ，说明刻度在固定值状态。
最右边的按钮 上单击左键，弹出一个菜单，可以在程序运行状态下修改刻度的格式、 刻度数据的计数方法和精度、刻度值分布模式、刻度值与标签的可见性、栅格颜色等。
6、绘图图例，显示图线的样式，以利于区分每条线的意义。每条曲线的设置方法是 ：右键弹出菜单，对这条图线的绘图方式、颜色、线型、线宽等属性进行设置。
垂直放大、取消上次操作、按一点放大、按一点缩小。
矩形缩放：在显示区上按住鼠标左键拉出一个方框，方 框内的图形将被放大。
水平放大：波形只在水平方向将两条横线间的区域放大， 垂直方向上保持不变。
垂直缩放：波形只在垂直方向上放大，水平方向上保持 不变。
取消缩放：取消最近的一次缩放操作。 连续缩放：（按一点放大/缩小）在显示区内按住左键， 波形将以鼠标指针位置为中心连续缩放。