Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины
Национальный технический университет Украины
«Киевский Политехнический Институт»
Факультет авиационных и космических систем
Кафедра приборов и систем управления летательными аппаратами
Лабораторная работа №1
на тему: «Основы технологии графического программирования в среде LabView»
Выполнил
студент группы ВЛ-71м
Малышко А.В.
Проверил
доцент Иванов С.В.
Киев 2012
Цель работы: Целью работы является изучение основ LabView, которые включают в себя: создание приложения, освоение навыков редактирования и изменения свойств графических элементов управления и индикации, использование цикла типа For-Loop в теле программы, генерацией массивов данных.
Оборудование: среда визуального программирования LabView версии 7.0 или выше.
Основные элементы структуры. LabView, в отличие от языков программирования C, PASCAL или BASIC, использует графический язык программирования, предназначенный для создания программ в форме структурных схем. LabView содержит обширные библиотеки
функций и инструментальных средств, предназначенных для создания систем сбора данных и систем автоматизированного управления. Lab-View также включает стандартные инструментальные средства разработки программ. Программы в LabView называются виртуальными приборами (VI,Virtual instrument − англ.), так как их вид и функционирование имитируют реальные измерительные приборы. Однако, при этом виртуальные приборы подобны функциям в программах стандартных языков программирования.
Структура виртуального прибора может быть представлена следующими элементами:
- лицевой панелью (лицевая панель может содержать кнопки, переключатели, регуляторы и другие органы управления и индикаторы);
- структурной схемой (структурная схема представляет собой наглядное представление решения задачи и содержит исходные коды длявиртуального прибора.
LabView придерживается концепции модульного программирования. Можно разделить прикладную программу на несколько более простых подпрограмм, а затем создать несколько виртуальных приборов для выполнения каждой подпрограммы и объединить эти виртуальные приборы на общей структурной схеме, выполняющей основную программу. В результате основной виртуальный прибор верхнего уровня будет содержать совокупность суб-приборов (subVI), которые смогут реализовать функции прикладной программы. Многие subVI низкого уровня часто выполняют задачи, общие для нескольких прикладных
программ, так что можно разработать специализированный набор subVI, хорошо подходящий для прикладных программ, которые будут созданы в дальнейшем.
Лицевая панель. Лицевая панель виртуального прибора – прежде всего комбинация органов управления и индикаторов. Органы управления моделируют инструментальные устройства ввода данных и передают данные на структурную схему виртуального прибора. Индикаторы моделируют инструментальные устройства вывода, которые отображают данные, собранные или сгенерированные структурной схемой виртуального прибора.
Структурная схема. Окно схемы содержит структурную схему виртуального прибора, которая является исходным графическим текстом виртуального прибора в LabView. Структурная схема создается посредством соединения объектов, которые посылают или получают данные, выполняют определенные функции и управляют потоком вы-
полнения.
Первичные программные объекты структурной схемы − узлы, терминалы и провода.
При появлении органа управления или индикатора на лицевой панели, LabView помещает соответствующий терминал на структурную схему. Пиктограммы функций также имеют терминалы. Данные, которые вводятся в органы управления, поступают с лицевой панели через терминалы органов управления на структурную схему. Затем данные поступают в функции. Когда функции завершают свои внутренние вычисления, они производят новые значения данных на своих выходных терминалах. Данные поступают на терминалы индикаторов и повторно попадают на лицевую панель, где они и отображаются.
Узлы − элементы выполнения программы. Они аналогичны инструкциям, операторам, функциям и подпрограммам в стандартных языках программирования. Функция − один из типов узлов. LabView имеет обширную библиотеку функций для математических вычислений, сравнения, преобразования, ввода/вывода и так далее. Другой тип узлов − структура. Структуры являются графическим представлением циклов и операторов выбора традиционных языков программирования, повторяя блоки инструкций или выполняя их по условию. LabView имеет также специальные узлы для взаимосвязи с внешними текстовыми программами и для вычислений по текстовым формулам. Провода − пути данных между терминалами источника и адресата. Нельзя подключить терминал-источник к другому источнику, нужно подключать терминал-адресат к другому терминалу-адресату. Можно
подключать один источник к нескольким адресатам. Провода имеют различный вид или цвет, в зависимости от типа данных, которые поним передаются. Принцип, который управляет выполнением программы в LabView, называется потоком данных. Запущенный узел выполняется только тогда, когда на всех входах появляются данные; узел выдает данные на все выходные терминалы только тогда, когда он заканчивает выполнение; и данные сразу же поступают от терминала источника на терминал адресата. Поток управления регулируется командами. Поток данных управляется данными или зависит от данных. Когда пиктограмма виртуального прибора помещена в схему другого виртуального прибора, первый виртуальный прибор становится subVI, то есть подпрограммой в LabView. Органы управления и индикаторы subVI получают данные от вызывающего виртуального прибора и возвращают их ему же. Инструменты используются для выполнения определенных функций. Многие из инструментов LabView содержатся в палитре «Tools»
(табл. 1.1). Изначально при создании нового виртуального прибора либо загрузке существующего на экране появляется окно лицевой панели. Перейти к окну лицевой панели из окна структурной схемы можно, выбрав в меню Windows>>Show Panel.
Объекты на лицевой панели создаются при выборе их из палитры «Сontrols» (Windows>>Show Controls Palette).
При создании объекты лицевой панели появляются с прямоугольником метки, в которую сразу же можно ввести текст − название органа управления или индикатора. Объектное меню вызывается нажатием правой кнопки мыши, когда курсор в виде руки или стрелки находится на объекте. Созданная метка объекта редактируется меточным инструментом
из палитры «Тools».
Основные рабочие инструменты LabView
Выровнять объекты лицевой панели по какой-либо оси, а также более равномерно распределить их на лицевой панели можно с помощью опций в окнах «Align Objects» (Выравнивание объектов) и/или «Distribute Objects» (Распределение объектов).
Изменить цвет лицевой панели или ее индикаторов и органов управления можно с помощью инструмента «кисть» из палитры. Инструмент «катушка» используется для подключения терминалов объектов структурной схемы. Отметкой курсора или рабочим острием «катушки» является конец раскрученного сегмента провода. Область терминала мигает, когда острие монтажного инструмента правильно установлено на терминал, а рядом с терминалом появляется его название.
Когда провода пересекаются, в первом выведенном проводе появляется маленький промежуток, как будто этот провод проходит ниже второго. При монтаже сложных встроенных узлов или subVI, нужно обращать внимание на концы проводов и надписи, которые появляются, когда монтажный инструмент приближается к пиктограмме виртуального прибора. Концы проводов, показанные вокруг пиктограммы виртуального прибора, указывают тип данных своей формой, толщиной и цветом. Точки в концах проводов указывают входы, в то время как выходы не имеют таких точек. Надписи представляют собой названия высвечиваемых входов или выходов. Вместо того, чтобы создавать константу, орган управления или индикатор, выбирая его из меню, можно щелкнуть мышью на терминале и выбрать «Create Constant», «Create Control» или «Create Indicator».
При этом созданные константа, орган управления или индикатор подключаются автоматически.
Аналогичные действия можно производить с выводами функций виртуального прибора, константами и терминалами органов управления или индикаторов лицевой панели.
Пример создания простого вычислительного устройства
1. Откройте новый виртуальный прибор File>>New VI.
2. На лицевой панели (Front Panel) разместите два управляющих элементов для ввода двух чисел A и B. Из подпалитры «Numeric Controls » палитры «Controls» выберите цифровой элемент ввода чисел «Numeric Control». Разместите элемент на поле лицевой панели и в поя-
вившейся метке введите название переменных А или В.
3. На лицевой панели создайте четыре цифровых индикатора для вывода результатов вычисления. Из подпалитры «Numeric Controls» палитры «Controls» выбрать цифровой элемент ввода чисел «Numeric Indicator». Разместить элемент на поле лицевой панели и в появившейся метке введите название «A+B», «А-В», «А*В», «А/В».
4. На данный момент лицевая панель может выглядеть так, как показано на рис. 1.1.
5. Переключитесь на структурную схему Windows>>Show Diagram. На структурной схеме размещены терминалы, соответствующие органам управления и индикаторам лицевой панели. Терминалы имеют те же метки, что и соответствующие им объекты лицевой панели.
6. Разместите на ней объекты управления (Controls) слева, а индикаторы (Indicators) справа
аналогично тому, как они расположены на лицевой панели.
7. Выберите функции вычислительного устройства из палитры «Functions» >> «Arithmetic
and Comparison» >> «Express Numeric»: сложение (Add), вычитание (Subtract), умножение (Multiply) и деление (Divide) (рис. 1.2).
8. Из палитры «Tools» выберите «катушку». Соедините между собой терминалы органов управления, функций и индикаторов.
9. На этом монтаж структурной схемы закончен. На данный момент структурная схема прибора может выглядеть, так как показано на рис. 1.3.
10. Перейдите в окно лицевой панели и запустите виртуальный прибор, нажав кнопку «Run» («запуск») в левом верхнем углу окна.
Рис. 1.1. Лицевая панель простоговычислительного устройства
Рис. 1.2. Функциональные элементы палитры «Express Numeric»
Рис. 1.3. Структурная схема простейшего вычислительного устройства
Пример создания генерации массива случайных чисел с использованием цикла For-Loop
1. Создать новый VI: File >> New VI.
2. Установить на интерфейсную панель элемент Waveform Graph: Controls >> Graph >> Waveform Сhart. Изменить его внешний вид и свойства можно по своему усмотрению.
3. Перейти в окно редактирования диаграмм.
4. Перетянуть в окно редактирования вышеупомянутый цикл: Functions >> Structures >> For Loop. Изменить его размеры и местоположение (если нужно), чтобы была возможность устанавливать дополнительные компоненты вовнутрь. Следует сказать, что "i"— это переменная цикла.
5. Щелчком правой кнопки мыши на пиктограмме цикла N выбираем создание константы (Create Constant) и вводим с клавиатуры значение, например 50.
6. Создадим простейший генератор случайных чисел. Перетянем в середину цикла пиктограмму, которая позволяет генерировать случайные числа в диапазоне от 0 до 1: Functions >> Numeric >> Random Number (0-1).
7. Соединим все компоненты так, как показано на рисунке, изображающем диаграмму. Запустим программу на выполнение и посмотрим на получившийся результат.
Рис. 1.4. Структурная схема приложения
Рис. 1.5. Результаты
Выводы:
В этой работе мы ознакомились с основами LabView. Научились создавать приложения, освоили навыки редактирования и изменения свойств графических элементов управления и индикации, применили цикл типа For-Loop в теле программы. В этой работе мы убедились в эффективности использования технологии графического программирования в среде LabView.