LabVIEW課程設(shè)計

1、LabVIEW課程設(shè)計LabVIEW課程設(shè)計題目：Express XY圖繪制曲線姓名：但漢青專業(yè)班級：2012級信息技術(shù)02班學(xué)號：12051102052013年12月7日目錄緒論.1第一章前言.31.1 課程設(shè)計的題目.31.2 課程設(shè)計要求.31.3 課題分析.31.4 設(shè)計目的.5第二章 儀器方案設(shè)計 .62.1 解決問題的思路.62.2 前面板設(shè)計.72.3 源代碼設(shè)計.82.4 程序運(yùn)行及結(jié)果.9第三章 心得體會.10第四章 參考文獻(xiàn).121 / 161 / 16緒論虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應(yīng)用。自1986年問世以來，世

2、界各國的工程師和科學(xué)家們都已將NI LabVIEW圖形化開發(fā)工具用于產(chǎn)品設(shè)計周期的各個環(huán)節(jié)，從而改善了產(chǎn)品質(zhì)量、縮短了產(chǎn)品投放市場的時間，并提高了產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)效率。使用集成化的虛擬儀器環(huán)境與現(xiàn)實(shí)世界的信號相連，分析數(shù)據(jù)以獲取實(shí)用信息，共享信息成果，有助于在較大范圍內(nèi)提高生產(chǎn)效率。虛擬儀器提供的各種工具能滿足我們?nèi)魏雾?xiàng)目需要。美國國家儀器公司NI（National Instruments）最早提出的虛擬測量儀器（VI）概念，引發(fā)了傳統(tǒng)儀器領(lǐng)域的一場重大變革，使得計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得以長驅(qū)直入儀器領(lǐng)域，和儀器技術(shù)結(jié)合起來?！败浖词莾x器”這是NI公司提出的虛擬儀器理念的核心思想。從這一思想出發(fā)，基

3、于電腦或工作站、軟件和I/O部件來構(gòu)建虛擬儀器。I/O部件可以是獨(dú)立儀器、模塊化儀器、數(shù)據(jù)采集板（DAQ）或傳感器。虛擬儀器（virtual instrumention）是基于計算機(jī)的儀器。計算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。粗略地說這種結(jié)合有兩種方式，一種是將計算機(jī)裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計算機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強(qiáng)大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。另一種方式是將儀器裝入計算機(jī)。以通用的計算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，實(shí)現(xiàn)各種儀器功能。虛擬儀器主要是指這種方式。LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，由NI公司研制開發(fā)的，類

4、似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計算機(jī)語言的顯著區(qū)別是：其他計算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。LabVIEW提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器（如示波器、萬用表）類似的控件，可用來方便地創(chuàng)建用戶界面。用戶界面在LabVIEW中被稱為前面板。使用圖標(biāo)和連線，可以通過編程對前面板上的對象進(jìn)行控制。這就是圖形化源代碼，又稱G代碼。LabVIEW的圖形化源代碼在某種程度上類似于流程圖，因此又被稱作程序框圖代碼。相對于傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)儀器來說，LabVIEW由于是基于軟件的，所以提供了更大的靈活性。通過LabVIEW開發(fā)的

5、虛擬儀器是由用戶而不是儀器生產(chǎn)商定義儀器功能的。一臺計算機(jī)、數(shù)采板卡和LabVIEW的結(jié)合就能夠變成一個可配置的虛擬儀器來完成用戶設(shè)定的任務(wù)。通過LabVIEW就可以用傳統(tǒng)儀器幾分之一的價格創(chuàng)建一個用戶所需要的虛擬儀器。當(dāng)需要改變這個虛擬儀器的時候，只幾分鐘的時間通過LabVIEW修改就可以了。為了便于使用，LabVIEW還集成了大量的函數(shù)庫以及子程序來幫助完成絕大多數(shù)的編程任務(wù)。在使用這些子函數(shù)的時候，可以忘掉傳統(tǒng)編程語言中的令人頭痛的指針操作、內(nèi)存分配等編程問題。除此之外，LabVIEW還包含了針對應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集（DAQ）、GPIB、串口、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲以及Internet網(wǎng)

6、絡(luò)通信的函數(shù)庫。鑒于LabVIEW有諸多優(yōu)點(diǎn)，這次我們將應(yīng)用LabVIEW來完成一個十字路口交通燈系統(tǒng)的設(shè)計。第一章 前言1.1 課程設(shè)計的題目 用 XY圖繪制曲線 1.2 課程設(shè)計的要求 系統(tǒng)應(yīng)滿足下列要求：A 給定橫縱坐標(biāo)的值，顯示出相應(yīng)的曲線B 橫縱坐標(biāo)的值可變，并且顯示相應(yīng)變化的曲線13 課題分析 1xy圖xy圖也叫坐標(biāo)圖，用來繪制多變量函數(shù)曲線，如圓或具有可變時基的波形。Xy圖可顯示任何均勻采樣或非均勻采樣的點(diǎn)的集合。在xy圖中顯示多條曲線，只需將多個單條曲線（x，y捆綁數(shù)據(jù)）通過數(shù)組創(chuàng)建函數(shù)送給xy圖顯示即可。其接受的數(shù)據(jù)不要求水平坐標(biāo)等間隔分布。2.波形圖波形圖用于顯示測量值為均

7、勻采集的一條或多條曲線。波形圖僅繪制單變量函數(shù)，比如y=f（x），并且各沿x軸均勻分布?？山邮芏喾N類型和格式的數(shù)據(jù)（如數(shù)據(jù)類型包括數(shù)組，簇，波形數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)格式包括一維數(shù)組，多維數(shù)組，簇數(shù)組）。波形圖是一個事后顯示數(shù)據(jù)的圖形控件，其要顯示的數(shù)據(jù)全部到達(dá)后（即先將數(shù)據(jù)存放到一個數(shù)組中），一次性送給波形圖顯示。1 波形圖接受包含初值，步長、數(shù)據(jù)數(shù)組的簇。波形圖的數(shù)據(jù)類型如果是簇，則簇的元素必須按照起始點(diǎn)，步長，波形數(shù)組數(shù)據(jù)的順序排放，否則波波形圖不能接受其數(shù)據(jù)，因?yàn)槠鋽?shù)據(jù)類型不匹配。2 數(shù)組數(shù)據(jù)在波形圖中顯示注：波形圖接收數(shù)組數(shù)據(jù)時，其默認(rèn)起始點(diǎn)為0，步長為1，因此這兩圖都是顯示一個周期的正弦波，但

8、最終坐標(biāo)值不一樣，接受簇數(shù)組的為0+2*128=256，接收波形數(shù)組數(shù)據(jù)時為0+1*128=128。3 簇數(shù)組數(shù)據(jù)類型在波形圖中的顯示（通過創(chuàng)建數(shù)組函數(shù)）3.波形圖標(biāo)波形圖標(biāo)顯示一條或條曲線的特殊波形顯示控件，一般用來顯示以恒定采樣率采集得到的數(shù)據(jù)。與波形圖不同的是，波形圖標(biāo)并不是一次性接收所有需要顯示的數(shù)據(jù)，而是逐點(diǎn)地接受數(shù)據(jù)并逐點(diǎn)的顯示數(shù)據(jù)，保留上一次數(shù)據(jù)的同時顯示當(dāng)前接受的數(shù)據(jù)。顯示數(shù)據(jù)的范圍取決于設(shè)置的緩沖區(qū)的大小，當(dāng)超過其大小時，便舍棄最早的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于一個隊(duì)列，遵循先進(jìn)先出的原則。設(shè)置緩沖區(qū)的大小，可在波形圖標(biāo)上右擊后選項(xiàng)“圖標(biāo)歷史長度“設(shè)置。其最大容量是1024個數(shù)據(jù)點(diǎn)。波形圖標(biāo)

9、的波形點(diǎn)數(shù)超過圖形界面時，波形圖標(biāo)有三種刷新模式：帶狀圖標(biāo)、示波器圖標(biāo)和掃描圖。波形圖標(biāo)接受的數(shù)據(jù)類型和波形圖相同，而顯示相同波形時，二者接受的數(shù)據(jù)格式不一樣。1.4 設(shè)計的目的由于現(xiàn)代科技的發(fā)展，計算機(jī)已經(jīng)深入到人類生產(chǎn)生活的各個方面，計算機(jī)已經(jīng)正逐步取代傳統(tǒng)的儀器設(shè)備。實(shí)現(xiàn)儀器的虛擬化和通用化。在顯示均勻波形數(shù)據(jù)時通常使用波形圖，其橫軸默認(rèn)為采樣點(diǎn)序號，Y軸默認(rèn)為測量數(shù)值，這是一種理想情況。但在大多數(shù)情況下，繪制非均勻采樣數(shù)據(jù)或封閉曲線時無法使用波形圖。因此，但數(shù)據(jù)以不規(guī)則的時間間隔出現(xiàn)或當(dāng)要根據(jù)兩個相互依賴的變量（如Y/X）時，就需要使用XY圖，即笛卡爾圖。XY圖也是波形圖的一種，它需要

10、同時輸入X軸和Y軸的數(shù)據(jù)，X和Y之間相互聯(lián)系，不要求X坐標(biāo)等間距，且通過編程能方便地繪制任意曲線。該系統(tǒng)通過Express XY圖繪制曲線，實(shí)時的送往前面板顯示。它可以繪制多值函數(shù)曲線，如圓，橢圓和雙曲線等。第二章 儀器方案設(shè)計2.1 解決問題的思路：XY繪制曲線：與波形圖相似，XY圖也是一次性完成波形的顯示刷新。但XY圖的輸入數(shù)據(jù)類型相對來說比較簡單。一般來說有兩種：一是將生成的X，兩組數(shù)據(jù)用“捆綁”函數(shù)打包成簇，然后將簇送入XY圖，這樣簇中的每一對數(shù)據(jù)都對應(yīng)了一個數(shù)據(jù)點(diǎn)的X，Y坐標(biāo)值；二是先將生成的每個點(diǎn)的X，坐標(biāo)打包成簇，然后再將簇組成一個簇數(shù)組送入XY圖中。當(dāng)用XY繪制單條曲線時，有兩

11、種方法。一是先生成兩組數(shù)據(jù)，然后再打包送入圖，此時兩個數(shù)據(jù)數(shù)組中具有相同序號的兩個數(shù)組組成一個點(diǎn)的坐標(biāo)，而且“捆綁”函數(shù)的第一行對應(yīng)軸，第二行對應(yīng)Y軸。二是先將生成的兩個隨機(jī)數(shù)打包成簇，作為一個點(diǎn)的坐標(biāo)，然后再組成一個簇數(shù)組送入圖。與繪制單條曲線類似，繪制多條曲線時也同樣有兩種方法：一是先各自利用循環(huán)生成兩個一位數(shù)組后捆綁成簇，然后再將兩個簇組成一個二維數(shù)組，送入XY圖；二是先各自將生成的數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)打包成簇，然后再各自利用for循環(huán)生成一維數(shù)組再組成二維數(shù)組，送入圖。當(dāng)X數(shù)組，Y數(shù)組的長度不一致時，在圖中將以長度較短的數(shù)據(jù)組為參考，而長度較長的數(shù)據(jù)組多出來的數(shù)據(jù)將在圖中無法顯示。在使用XY圖來

12、繪制曲線時，需要注意數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換。本題需要先將輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成弧度值后才可以進(jìn)行三角函數(shù)的計算。并且指定a,b的值來作為橫縱坐標(biāo)軸的半徑長，當(dāng)a,b的值相等時，繪制的曲線為圓，當(dāng)a,b不相等時，繪制的曲線為橢圓。2.2 前面板設(shè)計將Express XY圖形顯示控件放置在前面板上，與此同時會在程序框圖中自動添加一個VI。由于它的X軸和Y軸接受的都是動態(tài)數(shù)據(jù)，因此在繪制曲線時只要將X，Y組數(shù)據(jù)與之相連，它將自動添加一個轉(zhuǎn)換函數(shù)來將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成動態(tài)數(shù)據(jù)類型。它無需像普通的XY圖一樣要先對X軸和Y軸坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行捆綁才能輸入XY圖進(jìn)行曲線繪制。2.3 源代碼設(shè)計源代碼設(shè)計有兩種方法：第一種就是將生成

13、的X，Y兩組數(shù)據(jù)用“捆綁”函數(shù)打包成簇，然后將簇送入XY圖，這樣簇中的每一對數(shù)據(jù)都對應(yīng)了一個數(shù)據(jù)點(diǎn)的XY坐標(biāo)值。二是先將生成的每個點(diǎn)的XY坐標(biāo)值打包成簇，然后再將簇組成一個簇數(shù)組送入XY圖中首先，用for循環(huán)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，循環(huán)次數(shù)為360。然后，將生成的每一個隨機(jī)數(shù)轉(zhuǎn)換成弧度制 接著，添加三角函數(shù)cos,sin：最后，將所有線連接完畢，再將循環(huán)結(jié)構(gòu)中捆綁的數(shù)組與XY圖VI連線，源代碼設(shè)計完畢。方法一：先將生成的兩個數(shù)組捆綁打包，然后再送入 方法二：先將生成的每個點(diǎn)的坐標(biāo)值打包，再組成數(shù)組送入2.4程序運(yùn)行 經(jīng)過仔細(xì)的檢查后，確認(rèn)程序無任何錯誤。則接下來，將窗口調(diào)到前面板，點(diǎn)擊程序運(yùn)行按鈕，使程序

14、開始正常運(yùn)行，與此同時觀察波形顯示控件中顯示的曲線是否是所要繪制的曲線第四章 心得體會 本來覺得這次課程設(shè)計也許好多人都設(shè)計不出，老師會放松些，但剛過去一天就聽說有同學(xué)已經(jīng)設(shè)計的差不多了，這給我施加了不小的壓力，看來必須要自己動手了。盡管這個設(shè)計要求并不多，當(dāng)真正是自己一步一步設(shè)計出的，當(dāng)看到自己一步一步的成果，心里的那個喜呵呵真的要自己體會才知道。我想說：沒有什么做不到的，不要畏懼，要敢嘗試。 當(dāng)然，能夠完成此課程設(shè)計，功勞不能歸功于我一人，非常感謝老師的教導(dǎo)和指點(diǎn)還有同學(xué)的幫忙，才讓我能夠在有限的時間內(nèi)完成課程設(shè)計。因?yàn)檎f真的剛開始打算設(shè)計時不是很自信，由于從來沒有弄過類似的課程設(shè)計，感覺

15、自己沒有能力完成因?yàn)殛P(guān)于此課程設(shè)計的課程學(xué)的不怎么好，但最終還是做出來了，我真的感覺不可思議，所以我覺得和做任何事情都一樣要有勇氣嘗試。其實(shí)我在設(shè)計時更多的是模仿了相關(guān)的資料和方法。 在參考別人的東西時把它改成自己的東西，也不是不可的吧？站在巨人的肩膀上更容易成功就是這個道理。學(xué)會學(xué)習(xí)借鑒別人的東西也是一種本事！因?yàn)槲也⒉怀姓J(rèn)別人的東西就是別人的，只要我們學(xué)到了就是自己的啦。共享快樂，學(xué)習(xí)快樂！只要你有創(chuàng)新的思想，這使我想到了日本人對創(chuàng)新的理解，組合即發(fā)明組合即創(chuàng)新。利用現(xiàn)有的東西造出新的東西。通過這門課不僅學(xué)到了基本的知識更重要領(lǐng)悟到了新的思維方法，我覺得這是自己最大的收獲。 從這次的課程設(shè)

16、計使我領(lǐng)悟到了一些做課程設(shè)計的技巧也是步驟：1.設(shè)計性課程設(shè)計最重要的是要有一條清晰設(shè)計思路，在設(shè)計前，老師已為我們準(zhǔn)備好了參考格式或資料，相當(dāng)于已經(jīng)給了設(shè)計路，關(guān)鍵就是靠自己深入的思考各個步驟怎么設(shè)計的對每個步驟都要做到分析、思考設(shè)計，再去執(zhí)行，再將所有的部分組裝在一起，就可完成該設(shè)計。2.此次課程設(shè)計要多練習(xí)多思考弄懂每個實(shí)驗(yàn)的設(shè)計思路并且能夠設(shè)計自己的東西，這樣你會感到其樂無窮。3.在以后的實(shí)驗(yàn)設(shè)計當(dāng)中還應(yīng)注意培養(yǎng)自己獨(dú)立思考設(shè)計思路的能力,不要怕難。4.許多事情只有在自己親手做了之后才會感覺到，其實(shí)它并不是你想象中的那樣難或簡單，要善于專心深入的思考問題，所學(xué)知識要常用。 對于學(xué)完這一門課程來說，使我懂得了一個道理：也許只有用自己所學(xué)的知識做出一個可以實(shí)際運(yùn)行的東西之后才能確實(shí)體到自己的學(xué)習(xí)是有價值的，但在如今的教育制度和社會背景下，叛逆的人也許在抱怨：“為什么想學(xué)的東西學(xué)不到，不想學(xué)的偏要學(xué)”。我覺得多的人已經(jīng)麻木“因?yàn)閷W(xué)校開了課，所以我得學(xué)，因?yàn)閯e人都在考，所以我也得考”。至于為什么要學(xué)，為什么要考，考了有什么用？自己也不知道，知識