以虛擬信號發生器為例，介紹了Lebview編程中人機界面的整體模式、彈出式模式及動態調用模式的設計與實現方法，并分析比較了各自的應用特點。

1 前言

Lebview現在已經越來越廣泛地應用于測量、控制、教學、科研等領域，它采用圖形化編程方式，內置大量功能，能夠很方便地完成數據采集分析顯示、儀器控制、測量測試、工業過程仿真及控制等多種操作，并具有良好的可擴展性。

在應用Lebview進行實際項目開發時往往要求程序能夠實現多功能集成化，這時程序界面的統一化、便于操作等要求就十分重要。本文以虛擬信號發生器的開發過程為例，對使用Labview開發虛擬儀器時人機界面模式的設計與實現進行了研究。

2 虛擬信號發生器的系統要求及分析

2.1 系統要求

虛擬信號發生器的總體設計要求如下'1、實現多功能信號發生，能夠產生常用波形（正弦波、三角波、方波、齒鋸波等）、用戶自定義函數波形、加噪波形等。2、可進行參數調節、并完成波形的數字存儲功能。3、要求良好的人機交互界面，易于操作。

2.2 設計分析

在Lebview中實現單一功能的信號發生較為簡單，只需在前面板放置相應的控件進行波形參數設置、波形顯示及數據存儲路徑選擇，然后在框圖程序窗口選擇合適的功能節點，并完成各節點及端點的邏輯連接即可達到要求。

按照系統設計要求，程序不但需要實現多種功能，同時還應該具有能讓用戶便捷地進行操作的特點，而簡單地將多個子功能程序放在一起并不能滿足要求。

我們針對"便于操作、良好的人機交互界面"這個系統要求進行了綜合分析，設計了三種具有不同特點的人機界面模式：整體界面模式、彈出式界面模式、動態調用界面模式。

3 虛擬信號發生器的人機界面設計

3.1整體界面模式設計

整體界面模式的特點：所有功能模塊的參數設置及實現均在同一界面下，不同的功能對應不同的功能按鈕。當按下某一按鈕時，將實現相應的功能操作。

3.1.1 前面板設計

在前面板設計中，我們將公共參數放在一組，以免出現重復控件；將各子功能的特征參數分在不同的組中，以方便用戶操作。波形的顯示由一個graph控件完成，數據存儲也共用同一功能區。用互鎖按鈕實現各子功能之間的切換。該模式下的前面板如圖1所示。

圖1 整體界面模式的前面板

3.1.2 框圖程序設計要點

我們選用了選擇結構來完成整體界面模式的實現：將常用信號模塊、用戶函數信號模塊、加噪信號模塊分別作為選擇結構的三個分支。當按下所需功能按鈕時，執行所選的子框圖程序，完成相應操作。這里需要注意的是各子功能按鈕應該設置為互鎖關系，即在任一時刻只允許有一個按鈕被按下。當另一按鈕被按下時，原先在按下狀態的按鈕將自動彈起。

我們將各子功能按鈕放入一個數組中，則該數組內容對應各按鈕的開關狀態。然后設置一個while循環結構，利用循環結構的移位寄存器比較本次循環中的按鈕數組內容和上次循環中的按鈕數組內容，若相等，則說明沒有按下其他按鈕；若不等，說明有另外的按鈕按下，此時需要將按鈕數組的內容重寫：原來按下的按鈕邏輯值應該改為"false",而新按下的按鈕邏輯值應變為"true".可將當前按鈕狀態內容與前一次的按鈕狀態內容進行異或運算來實現這兩步功能。更新后的按鈕狀態通過局部變量對原按鈕數組內容進行重寫完成。互鎖邏輯的框圖程序如圖2所示。

圖2 互鎖邏輯框圖程序

整體界面模式的優點在于所有子功能模塊均在同一界面下，整體可視性、可操作性較好。但當子模塊類型較多時，將出現界面過于臃腫而不易操作、編程過于繁雜的問題，此時我們可以通過Tab控件進行功能模塊的分類，以達到簡化前面板界面的目的。

3.2 彈出式界面模式

彈出式界面模式的特點：在主程序面板按下子功能按鈕時，將彈出相應功能的子程序面板，子面板運行完畢后將返回主面板。

3.2.1 前面板設計

我們將各子功能模塊做成多個子程序，為調用方便與主程序放置在同一路徑下。主程序的前面板只需實現相應功能的調用按鈕配置。當需要使用某項功能時，按下對應的按鈕即可將子程序界面調出，執行完畢后關閉子程序則可退回主程序界面，進行其他功能的調用。虛擬信號發生器運行過程中的彈出式界面如圖3所示（調用"常用波形發生"子功能程序）。

圖3 彈出式界面模式下的前面板架構

3.2.2 框圖程序設計要點

利用Labview的事件驅動功能可以較容易地實現彈出式界面的設計要求，因此我們選擇事件結構來實現虛擬信號發生器的彈出式界面的程序設計。

在主程序的事件結構中，為每個功能按鈕的事件發生指定相應子功能程序的調用。這樣，每次當某一功能按鈕按下時，Labview會自動通知程序所發生的事件，然后按照為這個事件指定的程序代碼對事件進行響應。主程序的框圖設計如圖4所示。

圖4 彈出式界面模式的主框圖程序

彈出式界面模式的優點在于界面及程序結構清晰，所有子模塊單獨編程，由主程序按需調用，這樣可以大大減少編程的復雜程度。

3.3 動態調用模式

動態調用模式的特點：子功能程序僅在被調用時動態加載入內存，調用結束后即釋放。

3.3.1前面板設計

我們將程序界面分為左右兩個區域：左邊區域設置各功能按鈕，可按需調用子功能；右邊區域由子面板控件subpanel構成，在子功能被調用時顯示和運行相應界面及功能。圖5所示的是程序調用"函數信號發生"子功能程序時的界面情況。

圖5 動態調用模式的前面板

3.3.2 框圖程序設計要點

為了方便調用子功能程序，將主程序和各子功能程序保存在同一路徑下。

主程序運行時，當需要調用某一子功能程序時，首先應該知道該子程序的整體路徑：可以先使用cur-renl VI'S Poih函數和Stdp Path函數獲取主程序的路徑，將此路徑與需要調用的子程序名合成子程序的整體路徑。然后由loodondRun函數將已知路徑的子程序加載并啟動，最后在subponel控件對應的調用節點中使用Insert VI方法將子程序的面板插入子面板控件中。

不同子功能程序的選擇要求由選擇結構實現。

動態調用界面模式的優點在于子模塊單獨編程，結構清楚，編程的復雜程度低；程序動態加載，占用內存少，加載速度快。

4 總結

我們基于虛擬信號發生器的設計對Labview編程中常用的三種人機界面模式：整體界面模式、彈出式界面模式、動態調用界面模式進行了詳細的分析和研究，在實際項目開發中可以根據具體情況直接選用這些模式進行界面設計，也將它們綜合使用，以達到更高的設計要求。

另外需要指出的是，每種模式的實現方法也是靈活多變的，比如2.1中涉及到的互鎖按鈕也可以用枚舉（Enum）控件實現相同的功能。而互鎖邏輯的實現也能使用事件結構結合設置控件屬性節點的方法實現：當某一功能按鈕（如"常用波形"按鈕）按下時，執行相應程序代碼：將自身的邏輯值置為lrue,同時使其他功能按鈕的值為false.