1、实验五实验五 图形化显示数据图形化显示数据图表和图形图表和图形5.1 波形数据波形数据(Waveform)5.2 Chart趋势图趋势图5.3 Graph图表图表5.4 三维图形（三维图形（3D Graph）5.5 Picture图形控件图形控件l 图形显示对于虚拟仪器面板设计是一个重要的内容。在图形显示对于虚拟仪器面板设计是一个重要的内容。在LabVIEW的图形显示中的图形显示中Graph和和Chart是两个基本的概念。是两个基本的概念。l Chart是将数据源（例如采集得到的数据）在某一坐标系中，是将数据源（例如采集得到的数据）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
2、化趋势，实时、逐点地显示出来，它可以反映被测物理量的变化趋势，例如显示一个实时变化的波形或曲线。例如显示一个实时变化的波形或曲线。l Graph则是对已采集数据进行事后处理的结果。它先将被采则是对已采集数据进行事后处理的结果。它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。它的缺点是没有实时显示，但是它的表现形式形显示出来。它的缺点是没有实时显示，但是它的表现形式要丰富得多。例如采集了一个波形后，经处理可以显示出其要丰富得多。例如采集了一个波形后，经处理可以显示出其频谱。频谱。LabVIEW的的Graph子模板中有许
3、多可供选用的控件子模板中有许多可供选用的控件ChartGraph波形（波形（Waveform）*XY*强度图（强度图（Intensity）*数字图（数字图（Digital）*三维曲面（三维曲面（3D Surface）*三维参变量三维参变量(3D Parametric)*三维曲线三维曲线(3D Curve)*图形控件图形控件(Graph)子模板及其控件子模板子模板及其控件子模板5.1 波形数据波形数据(Waveform)5.1.1 波形数据控件波形数据控件 为了方便地显示波形，为了方便地显示波形，LabVIEW专门预定义了波形数专门预定义了波形数据类型。它实际上就是按照一定格式预定义的簇，在据类
4、型。它实际上就是按照一定格式预定义的簇，在信号采集，处理和分析过程中经常会用到它。信号采集，处理和分析过程中经常会用到它。5.1 波形数据波形数据(Waveform)l 波形数据控件携带的数据包含了时间波形的基本信息，波形数据控件携带的数据包含了时间波形的基本信息，因此可以直接作为因此可以直接作为Chart和和Graph的输入。横坐标代表的输入。横坐标代表时间，纵坐标代表时间，纵坐标代表Y值值 5.1 波形数据波形数据(Waveform)5.1.2 波形数据操作函数波形数据操作函数 虽然波形数据是一种预定义格式的簇，但是必须用专用的波形数虽然波形数据是一种预定义格式的簇，但是必须用专用的波形数
5、据操作函数才能对它进行操作，其中某些操作函数与簇的操作函据操作函数才能对它进行操作，其中某些操作函数与簇的操作函数非常类似。数非常类似。当然并不是只有满足波形数据控件定义的数据格式才能在波形图当然并不是只有满足波形数据控件定义的数据格式才能在波形图中显示，其他的数组和簇类型也能在波形图中作为图形显示。中显示，其他的数组和簇类型也能在波形图中作为图形显示。波形数据的操作函数位于函数的波形数据的操作函数位于函数的Programming-波形子模板下波形子模板下 l 波形数据控件为控件波形数据控件为控件新式新式I/O中的波形和数字波形。其中，中的波形和数字波形。其中，波形代表一般的波形控件，数字波形
6、专门用于显示波形代表一般的波形控件，数字波形专门用于显示0/1数字数字波形图。波形图。l 将波形数据控件放在前面板后，点击鼠标右键，选择显示项将波形数据控件放在前面板后，点击鼠标右键，选择显示项标签，则标签，则可以看到该簇控件所有的元素：可以看到该簇控件所有的元素：t0、dt、Y、属性、属性(attributes)。l t0代表波形的起始时间，数据类型为代表波形的起始时间，数据类型为Time Stamp；dt代表波形相邻数据代表波形相邻数据点的时间间隔，单位为秒，数据类型为双精度浮点型；点的时间间隔，单位为秒，数据类型为双精度浮点型；Y代表数据数组，代表数据数组，默认为双精度浮点型，可以通过右
7、击数组元素并选择默认为双精度浮点型，可以通过右击数组元素并选择Y数组表示法，选数组表示法，选择数组数据类型；属性择数组数据类型；属性(attributes)用来携带一些注释信息，用户可自定用来携带一些注释信息，用户可自定义数据类型为变量类型。义数据类型为变量类型。l 数据控件携带的数据包含了时间波形的基本信息，因此可以数据控件携带的数据包含了时间波形的基本信息，因此可以作为作为 Chart和和 Graph的输入。的输入。波函数形数据操作波函数形数据操作l 虽然波形数据是一种预定义格式的簇，但是必须用专用的波虽然波形数据是一种预定义格式的簇，但是必须用专用的波形数据操作函数才能对它进行操作，其中
8、某些操作函数与簇形数据操作函数才能对它进行操作，其中某些操作函数与簇的操作函数非常类似。波形数据的操作函数位于函数的操作函数非常类似。波形数据的操作函数位于函数编程编程波形模板上，如图所示。波形模板上，如图所示。l 获取波形数据获取波形数据l 类似于簇函数中的按名称解除捆绑类似于簇函数中的按名称解除捆绑(Unbundle By Name)函函数，通过该函数可以获得披形数据的各个组成元素。数，通过该函数可以获得披形数据的各个组成元素。l 创建波形创建波形 类似于簇函数中的按名称捆绑类似于簇函数中的按名称捆绑(Bundle By Name)函数。通函数。通过该函数可以将波形数据的各个元素绑定在一起
9、。若过该函数可以将波形数据的各个元素绑定在一起。若Wavefrom端子没有接入，则根据绑定的元素创建一个新的端子没有接入，则根据绑定的元素创建一个新的Wavefrom。若。若Waveform有输入，则对输入的有输入，则对输入的Wavefrom进进行修改。行修改。l 设置和获得波形属性设置和获得波形属性l 波形的属性格式为波形的属性格式为name和和value。其中。其中name为字符串，为字符串，value为为Variant数据类型，因此可以将任何类型数据直接接入。数据类型，因此可以将任何类型数据直接接入。第一个函数第一个函数Set Waveform Attribute可以用来添加或修改波可以
10、用来添加或修改波形的属性，第二个函数可以用来获得属性内容。形的属性，第二个函数可以用来获得属性内容。波形数据举例波形数据举例5.1 波形数据波形数据(Waveform)l 波形数据操作函数举例波形数据操作函数举例5.2 Chart趋势图趋势图l Chart可以将新测得的数据添加到曲线的尾端，从而反映可以将新测得的数据添加到曲线的尾端，从而反映实时数据的变化趋势，它主要用来显示实时曲线。实时数据的变化趋势，它主要用来显示实时曲线。波形波形Chart简介简介l 波形波形Graph在接收到新数据时，先把已有数据曲线完全消除，在接收到新数据时，先把已有数据曲线完全消除，然后根据新数据重新绘制整条曲线。
11、然后根据新数据重新绘制整条曲线。新数据被接续在旧数据新数据被接续在旧数据的后面。的后面。l Chart的数据并没有事先存在一个数组中，它是实时显示的，的数据并没有事先存在一个数组中，它是实时显示的，为了能够看到先前的数据，为了能够看到先前的数据，Chart控件内部含有一个显示缓冲控件内部含有一个显示缓冲器，其中保留了一些历史数据。这个缓冲器按照先进先出的器，其中保留了一些历史数据。这个缓冲器按照先进先出的原则管理，其最大容量是原则管理，其最大容量是1024个数据点。个数据点。5.2 Chart趋势图趋势图 5.2.1 波形趋势图（波形趋势图（Waveform Chart)对于标量数据，对于标量
12、数据，Chart图表直接将数据添加在曲线的尾图表直接将数据添加在曲线的尾端。端。5.2 Chart趋势图趋势图 对于一维数组数据，它会一次性把一维数组的数据添加在对于一维数组数据，它会一次性把一维数组的数据添加在曲线末端，即曲线每次向前推进的点数为数组数据的点数。曲线末端，即曲线每次向前推进的点数为数组数据的点数。5.2 Chart趋势图趋势图l 若要显示多条标量曲线，只需要用簇的若要显示多条标量曲线，只需要用簇的Bundle函数将它们函数将它们绑定在一起作为输入即可。绑定在一起作为输入即可。5.2 Chart趋势图趋势图l 对于二维数组，缺省情况下是每一列的数据当作一条一维对于二维数组，缺省
13、情况下是每一列的数据当作一条一维数组曲线。数组曲线。5.2 Chart趋势图趋势图l 技巧：技巧：若想将曲线截图，可以通过右击曲线选择数据操作若想将曲线截图，可以通过右击曲线选择数据操作复制数据将曲线图复制到剪切板上。复制数据将曲线图复制到剪切板上。5.2 Chart趋势图趋势图5.2.2 定制定制Chart显示样式显示样式 分栏显示多条曲线。分栏显示多条曲线。右击Chart选择Stack Plots 5.2 Chart趋势图趋势图5.2.2 定制定制Chart显示样式显示样式 设置更新模式设置更新模式 右击右击Chart选择高级选择高级-刷新模式刷新模式 可以设置曲线的更新可以设置曲线的更新
14、模式。模式。Strip Chart模式：曲线填满显示区后曲线通过左移来模式：曲线填满显示区后曲线通过左移来更新曲线。更新曲线。Scope Chart模式：曲线填满显示区后直接清空显示区模式：曲线填满显示区后直接清空显示区重新开始从左向右增长曲线重新开始从左向右增长曲线 在在Sweep Chart模式：通过一条指示红线从左向右刷新模式：通过一条指示红线从左向右刷新数据数据 堆叠式图区（堆叠式图区（Stack Plots）在相同的纵坐标下，由于各种测量信号的差异，将几条曲线在相同的纵坐标下，由于各种测量信号的差异，将几条曲线显示在同一个图区有困难时，可以组织出一种纵坐标相同，显示在同一个图区有困难
15、时，可以组织出一种纵坐标相同，而有各自横坐标的堆叠式图区。而有各自横坐标的堆叠式图区。5.2 Chart趋势图趋势图 5.2.3 带时间轴的实时曲线带时间轴的实时曲线练习练习1 波形波形Chart数据显示数据显示波形波形Chart数据显示中用到的部分功能函数数据显示中用到的部分功能函数波形波形Chart数据显示前面板数据显示前面板Chart的独有控件的独有控件 滚动条滚动条(Scrollbar)它直接对应于显示缓冲器，通过它可以前后观察缓冲器内任它直接对应于显示缓冲器，通过它可以前后观察缓冲器内任何位置的数据。何位置的数据。数据显示数据显示(Digital Display)选中它，可以在图形右
16、上角出现一个数字显示器，这样可以选中它，可以在图形右上角出现一个数字显示器，这样可以在画出曲线的同时显示当前最新的一个数据值。在画出曲线的同时显示当前最新的一个数据值。5.3 Graph图表图表l Graph和和Chart的区别在于的区别在于Graph是一次性将现有数据绘是一次性将现有数据绘图，在绘图之前先自动清空图表，而不会将新数据添加到图，在绘图之前先自动清空图表，而不会将新数据添加到曲线的尾端。曲线的尾端。l 根据显示方法，根据显示方法，Graph又分为波形图、又分为波形图、XY曲线图、强度曲线图、强度图、数字时序图和三维图、数字时序图和三维图。5.3 Graph图表图表l 5.3.1
17、定制定制Graph属性属性 5.3 Graph图表图表l 右击右击Graph控件可以看到该控件有很多属性可以设置。选择控件可以看到该控件有很多属性可以设置。选择Visible Items可以看到关于该控件的很多辅助选项。选择这可以看到关于该控件的很多辅助选项。选择这些选项可以使它们都可见，如下图所示。些选项可以使它们都可见，如下图所示。l 曲线图例可用来设置曲线的各种属性，包括线型（实线、虚曲线图例可用来设置曲线的各种属性，包括线型（实线、虚线、点划线等）、线粗细、颜色以及数据点的形状等。线、点划线等）、线粗细、颜色以及数据点的形状等。l 图形工具选板可用来对曲线进行操作，包括移动、对感兴趣图
18、形工具选板可用来对曲线进行操作，包括移动、对感兴趣的区域放大和缩小等。的区域放大和缩小等。l 游标图例可用来设置光标、移动光标，帮助你用光标直接从游标图例可用来设置光标、移动光标，帮助你用光标直接从曲线上读取感兴趣的数据。曲线上读取感兴趣的数据。l 标尺图例用来设置坐标刻度的数据格式、类型（普通坐标或标尺图例用来设置坐标刻度的数据格式、类型（普通坐标或对数坐标），坐标轴名称以及刻度栅格的颜色等。对数坐标），坐标轴名称以及刻度栅格的颜色等。5.3 Graph图表图表Waveform Graph 5.3.2 Waveform Graph Waveform Graph可以有多种数据输入类型：一维数组
19、，可以有多种数据输入类型：一维数组，二维数组，簇，簇数组，波形数据。它在二维数组，簇，簇数组，波形数据。它在Controls Palette中的位置为中的位置为Modern-Graph-Waveform Graph。5.3 Graph图表图表Waveform Graph1、一维数组作为输入、一维数组作为输入当输入数据为一维数组时，当输入数据为一维数组时，Waveform Graph直接将直接将一维数组画成一条曲线，纵坐标为数组元素的值，横一维数组画成一条曲线，纵坐标为数组元素的值，横坐标为数组索引。坐标为数组索引。5.3 Graph图表图表Waveform Graph2、二维数组作为输入、二维
20、数组作为输入当输入数组为二维数组时，缺省情况下每一行的数据当输入数组为二维数组时，缺省情况下每一行的数据对应一条曲线，即曲线的数目和行数相同。对应一条曲线，即曲线的数目和行数相同。5.3 Graph图表图表Waveform Graph3、簇作为输入、簇作为输入簇作为输入时需要指定三个元素：起始位置簇作为输入时需要指定三个元素：起始位置x0、数据点、数据点间隔间隔dx和数组数据。和数组数据。5.3 Graph图表图表Waveform Graph4、簇数组作为输入、簇数组作为输入一维簇数组也可以直接作为一维簇数组也可以直接作为Graph的输入，此时相当的输入，此时相当于于x0为为0，dx为为1 5
21、.3 Graph图表图表Waveform Graph5、波形数据作为输入、波形数据作为输入由于波形数据所携带的数据横轴为时间，因此需要将由于波形数据所携带的数据横轴为时间，因此需要将Waveform Graph的横轴设为时间轴。的横轴设为时间轴。波形波形Graph的数据格式的数据格式 使用波形使用波形Graph显示波显示波形数据类型数据形数据类型数据正弦和方波波型正弦和方波波型 增加偏移量输入后的增加偏移量输入后的正弦和方波波型正弦和方波波型练习练习2 波形波形Graph数据显示数据显示波形波形Graph数据显示的前面板数据显示的前面板设定波形设定波形Graph的属性的属性 在波形在波形Gra
22、ph上弹出快捷菜单，可以配置上弹出快捷菜单，可以配置Graph的一些基本的一些基本属性。属性。栅格栅格(Grid)和小栅格和小栅格(Mini-grid)；刻度图例刻度图例(Scale Legend)游标游标(Cursor)Graph模板模板(Graph Palette)曲线图例曲线图例(Plot Legend)练习练习3 Chart和和Graph的比较的比较创建一个创建一个VI，用，用Chart和和Graph分别显示分别显示40个随机数产生的曲线，个随机数产生的曲线，比较程序的差别比较程序的差别l 显示的运行结果是一样的。但实现方法和过程不同。在流程显示的运行结果是一样的。但实现方法和过程不同
23、。在流程图中可以看出，图中可以看出，Chart产生在循环内，每得到一个数据点，产生在循环内，每得到一个数据点，就立刻显示一个。而就立刻显示一个。而Graph在循环之外，在循环之外，40个数都产生之后，个数都产生之后，跳出循环，然后一次显示出整个数据曲线。从运行过程可以跳出循环，然后一次显示出整个数据曲线。从运行过程可以清楚地看到这一点。清楚地看到这一点。l 值得注意的还有值得注意的还有For循环执行循环执行40次，产生的次，产生的40个数据存储在个数据存储在一个数组中，这个数组创建于一个数组中，这个数组创建于For循环的边界上（使用自动循环的边界上（使用自动索引功能）。在索引功能）。在For循
24、环结束之后，该数组就将被传送到外循环结束之后，该数组就将被传送到外面的面的Graph。仔细看流程图，穿过循环边界的连线在内、外。仔细看流程图，穿过循环边界的连线在内、外两侧粗细不同，内侧表示浮点数，外侧表示数组。两侧粗细不同，内侧表示浮点数，外侧表示数组。5.3 Graph图表图表XY Graph 5.3.3 XY Graph 当我们需要画的曲线是由当我们需要画的曲线是由(x,y)坐标决定的时候，我们坐标决定的时候，我们就需要采用就需要采用XY Graph。其实其实Waveform Graph在一定意义上也是在一定意义上也是XY Graph，但是它的但是它的X轴必须是等间距的，而且不可控制。轴
25、必须是等间距的，而且不可控制。练习练习4 利用利用XY Graph构成利萨育图形构成利萨育图形 如果控制如果控制X、Y方向的两个数组分别按正弦规律变化（假设其幅方向的两个数组分别按正弦规律变化（假设其幅值、频率都相同），如果它们的相位相同，则利萨育图形是一值、频率都相同），如果它们的相位相同，则利萨育图形是一条条45度的斜线，当它们之间相位差度的斜线，当它们之间相位差90度时为圆，其他相位差是度时为圆，其他相位差是椭圆。椭圆。5.3 Graph图表图表XY Graph1、XY两个一维数组绑定为簇作为输入两个一维数组绑定为簇作为输入 这是最简的一种情形，这是最简的一种情形，Bundle函数的输入
26、的第一个数组为函数的输入的第一个数组为X Array，第二个数组为，第二个数组为Y Array。绑定为簇后可以直接输。绑定为簇后可以直接输入，也可以将多个簇入，也可以将多个簇Build为一维数组输入实现多条曲线。为一维数组输入实现多条曲线。5.3 Graph图表图表XY Graph2、坐标点簇数组作为输入、坐标点簇数组作为输入该方式将各个点的坐标绑定为簇然后作为簇数组输入，该方式将各个点的坐标绑定为簇然后作为簇数组输入，和直接将和直接将XY数组绑定为簇输入效果一样。但是后者数组绑定为簇输入效果一样。但是后者不一定需要不一定需要XY数组的大小一致，它会自动将大的数数组的大小一致，它会自动将大的数
27、组裁剪。组裁剪。5.3 Graph图表图表XY Graph3、时间作为、时间作为X轴轴利用利用XY Graph实现历史曲线实现历史曲线 5.3 Graph图表图表XY Graph4、Express XY GraphExpress XY Graph采用了采用了LabVIEW的的Express技术，技术，将将Express XY Graph放置在前面板上的同时，在程序放置在前面板上的同时，在程序框图中会自动添加一个框图中会自动添加一个VI，它的，它的XY轴数据为动态数轴数据为动态数据类型。据类型。l 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。强度图形控件提供了一种在二维平面上表现三维数
28、据的方法。例如可以用屏幕色彩的亮度来反映来反映一个二维数组元素例如可以用屏幕色彩的亮度来反映来反映一个二维数组元素值的大小。值的大小。l 例如可以用屏幕色彩的亮度来反映来反映一个二维数组元素例如可以用屏幕色彩的亮度来反映来反映一个二维数组元素值的大小。下图就是这样的一个例子。注意图中的值的大小。下图就是这样的一个例子。注意图中的x、y轴刻轴刻度对应的是数组行、列的序号。度对应的是数组行、列的序号。5.3 Graph图表图表 5.3.4强度图强度图(Intensity Graph&Chart)5.3 Graph图表图表5.3.4强度图强度图(Intensity Graph&Chart)强度强度C
29、hart和强度和强度Graph 颜色梯度颜色梯度Color Ramp5.3 Graph图表图表5.3.5 数字波形图数字波形图(Digital Waveform Graph)数字波形图控件数字波形图控件(Digital Waveform Graph)数字波形图控件的例图数字波形图控件的例图 混和信号图混和信号图(Mixed Signal Graph)l 可以将任何波形图、可以将任何波形图、XY图、数字图接受的数据类型连线到图、数字图接受的数据类型连线到混和信号图上。混和信号图上。l 连线到混和信号图前，需要使用捆绑功能函数连线多个数据连线到混和信号图前，需要使用捆绑功能函数连线多个数据类型。类
30、型。混和信号图例子混和信号图例子混和信号图例子程序框图混和信号图例子程序框图5.4 3D图形显示控件图形显示控件(3D Graph)1.三维曲面三维曲面(3D Surface.vi)5.4 三维图形（三维图形（3D Graph）2.三维曲面图（三维曲面图（3D Surface Graph）将该控件放置在前面板上的同时，在背面板也会同时出将该控件放置在前面板上的同时，在背面板也会同时出现一个现一个ActiveX控件和一个控件和一个VI函数函数3D Surface.vi。5.4 三维图形（三维图形（3D Graph）3.三维参量曲面图（三维参量曲面图（3D Parametric Graph）它需要
31、它需要3个轴的数据均为二维数组，分别决定了相对于个轴的数据均为二维数组，分别决定了相对于x平面、平面、y平面和平面和z平面的曲面。平面的曲面。5.4 三维图形（三维图形（3D Graph）4.三维曲线图（三维曲线图（3D Curve Graph）5.5 Picture图形控件图形控件5.向向Picture控件导入图片控件导入图片5.5 Picture图形控件图形控件6.利用利用Picture控件画图控件画图 练习练习1.请说出请说出Chart、Waveform Graph、XY Graph之间的主要之间的主要区别。区别。2.利用随机数发生器仿真一个利用随机数发生器仿真一个0到到5V的采样信号，
32、每的采样信号，每200ms采一个点，利用实时趋势曲线实时显示采样结果。采一个点，利用实时趋势曲线实时显示采样结果。3.在习题在习题2的基础上再的基础上再增加增加1路电压信号采集，路电压信号采集，此路电压信号的范围为此路电压信号的范围为5到到10V。4.利用随机数发生器仿真一个利用随机数发生器仿真一个0到到5V的采样信号，每的采样信号，每200ms采采一个点，共采集一个点，共采集50个点，采集个点，采集完后一次性显示在完后一次性显示在Waveform Graph上。上。5.在习题在习题4的基础上再增的基础上再增加加1路电压信号采集，此路电压信号采集，此路电压信号的范围为路电压信号的范围为5到到1
33、0V，采样间隔是，采样间隔是50ms，共采共采100个点。采样完成个点。采样完成后，将两路采样信号显示后，将两路采样信号显示在同一个在同一个Waveform Graph中。中。6.将习题将习题5中的中的X轴改为时间轴显示，要求时间轴能真实的反映轴改为时间轴显示，要求时间轴能真实的反映采样时间。分析为什么与习题采样时间。分析为什么与习题5的显示结果截然不同？的显示结果截然不同？7.利用利用Signal Processing-Signal Generation-Sine Pattern.vi（如右上（如右上图所示）产生两条正弦图所示）产生两条正弦曲线，将两条曲线分别曲线，将两条曲线分别作为作为XY Graph的的XY输入。输入。通过改变其中一条曲线通过改变其中一条曲线的频率和相位来研究李的频率和相位来研究李萨如图形。萨如图形。
