LabVIEW虛擬儀器課程設(shè)計簡易計算器2

1、. . . . LabVIEW虛擬儀器課程設(shè)計論文題目： 班 級：學 號：姓 名：指導(dǎo)教師： 目 錄一、LabVIEW簡介31、虛擬儀器（VI) 的概念32、LabVIEW 的概念33、LabVIEW 特點與發(fā)展34、LABVIEW的應(yīng)用領(lǐng)域4二、設(shè)計思想4三、實現(xiàn)過程51、面板按鍵的設(shè)計與感應(yīng)52、數(shù)字的鍵入（08鍵入19數(shù)字）53、“0”的輸入74、小數(shù)點的鍵入75、等號的鍵入86、四則運算的連續(xù)實現(xiàn)97、C鍵清零作用與CE退出鍵108、開方鍵109、倒數(shù)鍵1010、反號鍵 1111、backspace鍵與默認事件1112、對result的處理11四、總結(jié)13一、 LabVIEW簡介1、虛

2、擬儀器（VI) 的概念虛擬儀器（virtual instrument）是基于計算機的儀器。計算機和儀器的密切結(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。隨著計算機功能的日益強大以與其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強大，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。以通用的計算機硬件與操作系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)各種儀器功能。虛擬儀器主要是指這種方式。上面的框圖反映了常見的虛擬儀器方案。 虛擬儀器實際上是一個按照儀器需求組織的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。虛擬儀器的研究中涉與的基礎(chǔ)理論主要有計算機數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號處理。目

3、前在這一領(lǐng)域，使用較為廣泛的計算機語言是美國NI公司的LabVIEW。 虛擬儀器的起源可以追溯到20世紀70年代，那時計算機測控系統(tǒng)在國防、航天等領(lǐng)域已經(jīng)有了相當?shù)陌l(fā)展。PC機出現(xiàn)以后，儀器級的計算機化成為可能，甚至在 Microsof t公司的 Windows 誕生之前，NI公司已經(jīng)在Macintosh計算機上推出了LabVIEW2.0 以前的版本。對虛擬儀器和 LabVIEW 2長期、系統(tǒng)、有效的研究開發(fā)使得該公司成為業(yè)界公認的權(quán)威。目前LabVIEW 的最新版本為 LabVIEW2011，LabVIEW 2009 為多線程功能添加了更多特性，這種特性在 1998 年的版本 5 中被初次引

4、入。使用 LabVIEW 軟件，用戶可以借助于它提供的軟件環(huán)境，該環(huán)境由于其數(shù)據(jù)流編程特性、LabVIEW Real-Time 工具對嵌入式平臺開發(fā)的多核支持，以與自上而下的為多核而設(shè)計的軟件層次，是進行并行編程的首選。 普通的 PC 有一些不可避免的弱點。用它構(gòu)建的虛擬儀器或計算機測試系統(tǒng)性能不可能太高。目前作為計算機化儀器的一個重要發(fā)展方向是制定了VXI 標準，這是一種插卡式的儀器。每一種儀器是一個插卡，為了保證儀器的性能，又采用了較多的硬件，但這些卡式儀器本身都沒有面板，其面板仍然用虛擬的方式在計算機屏幕上出現(xiàn)。這些卡插入標準的 VXI 機箱，再與計算機相連，就組成了一個測試系統(tǒng)。VXI

5、 儀器價格昂貴，目前又推出了一種較為便宜的 PXI 標準儀器。2、LabVIEW 的概念與 C 和 BASIC 一樣，LabVIEW2也是通用的編程系統(tǒng)，有一個完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫。LabVIEW的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示與數(shù)據(jù)存儲，等等。LabVIEW2也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點、以動畫方式顯示數(shù)據(jù)與其子程序（子VI）的結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試。 LabVIEW標志LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖標代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言

6、。傳統(tǒng)文本編程語言根據(jù)語句和指令的先后順序決定程序執(zhí)行順序，而 LabVIEW則采用數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流向決定了VI與函數(shù)的執(zhí)行順序。VI指虛擬儀器，是 LabVIEW的程序模塊。 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。使用圖標和連線，可以通過編程對前面板上的對象進行控制。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。3、LabVIEW 特點與發(fā)展虛擬儀器研究的另一個問題是各種標準儀器的互連與與計算機的連接。目

7、前使用較多的是IEEE488 或 GPIB協(xié)議。未來的儀器也應(yīng)當是網(wǎng)絡(luò)化的。 LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一種圖形化的編程語言的開發(fā)環(huán)境，它廣泛地被工業(yè)界、學術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW集成了與滿足 GPIB、VXI、RS-232和 RS-485 協(xié)議的硬件與數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標準的庫函數(shù)。這是一個功能強大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程與使用過程都生動有趣

8、。 圖形化的程序語言，又稱為 “G” 語言。使用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學家、工程師所熟悉的術(shù)語、圖標和概念，因此，LabVIEW是一個面向最終用戶的工具。它可以增強你構(gòu)建自己的科學和工程系統(tǒng)的能力，提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。使用它進行原理研究、設(shè)計、測試并實現(xiàn)儀器系統(tǒng)時，可以大大提高工作效率。 利用 LabVIEW，可產(chǎn)生獨立運行的可執(zhí)行文件，它是一個真正的32位/64位編譯器。像許多重要的軟件一樣，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多種版本。 它主要的方便就是，一個

9、硬件的情況下，可以通過改變軟件，就可以實現(xiàn)不同的儀器儀表的功能，非常方便，是相當于軟件即硬件！現(xiàn)在的圖形化主要是上層的系統(tǒng)，國現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出圖形化的單片機編程系統(tǒng)（支持32位的嵌入式系統(tǒng)，并且可以擴展的），不斷完善中(大家可以搜索 CPUVIEW 會有更詳細信息；） 4、LABVIEW的應(yīng)用領(lǐng)域 LABVIEW有很多優(yōu)點，尤其是在某些特殊領(lǐng)域其特點尤其突出。 測試測量：LABVIEW最初就是為測試測量而設(shè)計的，因而測試測量也就是現(xiàn)在LABVIEW最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。經(jīng)過多年的發(fā)展，LABVIEW在測試測量領(lǐng)域獲得了廣泛的承認。至今，大多數(shù)主流的測試儀器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備都擁有專門的LabVIEW驅(qū)動

10、程序，使用LabVIEW可以非常便捷的控制這些硬件設(shè)備。同時，用戶也可以十分方便地找到各種適用于測試測量領(lǐng)域的LabVIEW工具包。這些工具包幾乎覆蓋了用戶所需的所有功能，用戶在這些工具包的基礎(chǔ)上再開發(fā)程序就容易多了。有時甚至于只需簡單地調(diào)用幾個工具包中的函數(shù)，就可以組成一個完整的測試測量應(yīng)用程序。 控制：控制與測試是兩個相關(guān)度非常高的領(lǐng)域，從測試領(lǐng)域起家的LabVIEW自然而然地首先拓展至控制領(lǐng)域。LabVIEW擁有專門用于控制領(lǐng)域的模塊-LabVIEWDSC。除此之外，工業(yè)控制領(lǐng)域常用的設(shè)備、數(shù)據(jù)線等通常也都帶有相應(yīng)的LabVIEW驅(qū)動程序。使用LabVIEW可以非常方便的編制各種控制程序

11、。 仿真：LabVIEW包含了多種多樣的數(shù)學運算函數(shù)，特別適合進行模擬、仿真、原型設(shè)計等工作。在設(shè)計機電設(shè)備之前，可以現(xiàn)在計算機上用LabVIEW搭建仿真原型，驗證設(shè)計的合理性，找到潛在的問題。在高等教育領(lǐng)域，有時如果使用LabVIEW進行軟件模擬，就可以達到同樣的效果，使學生不致失去實踐的機會。 兒童教育：由于圖形外觀漂亮且容易吸引兒童的注意力，同時圖形比文本更容易被兒童接受和理解，所以LabVIEW非常受少年兒童的歡迎。對于沒有任何計算機知識的兒童而言，可以把LabVIEW理解成是一種特殊的“積木”：把不同的原件搭在一起，就可以實現(xiàn)自己所需的功能。著名的可編程玩具“樂高積木”使用的就是La

12、bVIEW編程語言。兒童經(jīng)過短暫的指導(dǎo)就可以利用樂高積木提供的積木搭建成各種車輛模型、機器人等，再使用LabVIEW編寫控制其運動和行為的程序。除了應(yīng)用于玩具，LabVIEW還有專門用于中小學生教學使用的版本。 快速開發(fā)：根據(jù)筆者參與的一些項目統(tǒng)計，完成一個功能類似的大型應(yīng)用軟件，熟練的LabVIEW程序員所需的開發(fā)時間，大概只是熟練的C程序員所需時間的1/5左右。所以，如果項目開發(fā)時間緊，應(yīng)該優(yōu)先考慮使用LabVIEW，以縮短開發(fā)時間。 跨平臺：如果同一個程序需要運行于多個硬件設(shè)備之上，也可以優(yōu)先考慮使用LabVIEW。LabVIEW具有良好的平臺一致性。LabVIEW的代碼不需任何修改就可

13、以運行在常見的三大臺式機操作系統(tǒng)上：Windows、Mac OS 與 Linux。除此之外，LabVIEW還支持各種實時操作系統(tǒng)和嵌入式設(shè)備，比如常見的PDA、FPGA以與運行VxWorks和PharLap系統(tǒng)的RT設(shè)備。二、設(shè)計思想1、創(chuàng)建3個字符串顯示控件num1，num2，num3，其中：（1）第一個輸入數(shù)據(jù)存儲在num1中（2）第二個輸入數(shù)據(jù)存入num2中（3）將其賦給 num3，并使num2為空，以便輸入的數(shù)據(jù)存入num2（4）所有的運算是在num1和 num3間進行（5）運算結(jié)果都賦給result，同時賦給num1，用于下一次的運算2、創(chuàng)建4個布爾開關(guān)按鈕change，change

14、1，change2，change3，其中：（1）Change的真假用來判斷是第一個數(shù)據(jù)還是第二個數(shù)據(jù)（2）change1的功能是在輸入=，運算完后，不需要初始化即可進行下一次運算（3）change2用來去掉數(shù)據(jù)小數(shù)末尾的0（4）change3用來保證backspace鍵僅對輸入的數(shù)據(jù)有效，對運算結(jié)果無效3、創(chuàng)建2個數(shù)值顯示控件type1，type2，并分別在其后面板的屬性數(shù)據(jù)類型表示法中選擇U8其中：（1）type1用來存儲運算符號（2）type2用來保證連續(xù)“+、-、*、/”的正確性（3）、所有的運算結(jié)果都賦給result（4）result經(jīng)過去零處理后得到result1，將數(shù)據(jù)顯示在前面板

15、上。三、實現(xiàn)過程1、面板按鍵的設(shè)計與感應(yīng)首先，在前面板上建立一個簇，然后在簇中再建立布爾量，復(fù)制20個以滿足鍵的需求（0-9十個數(shù)字鍵，一個小數(shù)點鍵，一個等號鍵，四則運算鍵，一個開方鍵，一個倒數(shù)鍵，一個反號鍵，一個清零鍵與一個退出鍵并注意按鍵的順序）。將按鍵給值并作適當?shù)拿阑幚碓诤竺姘暹^將簇中元素按產(chǎn)生的順序組成一個一維數(shù)組，這樣就實現(xiàn)了每個鍵與數(shù)字(0-20)之間的對應(yīng)。每次按下一個鍵時，通過查找出對應(yīng)的鍵并把結(jié)果(對應(yīng)的數(shù)字)連接到一個case結(jié)構(gòu)，然后執(zhí)行對應(yīng)case結(jié)構(gòu)中的程序，至此就完成了對一個鍵的感應(yīng)過程。2、數(shù)字的鍵入（08鍵入19數(shù)字）由于第一個輸入和第二個輸入所存放的地方不

16、同（第一個存于num1，第二個存于num2mun3再清空num2），所以有必要對此分開處理。創(chuàng)建2分支（真、假）的case結(jié)構(gòu)。用change控制分支的選擇：在處創(chuàng)建局部變量并轉(zhuǎn)換為讀入。由于數(shù)字的鍵入是數(shù)據(jù)輸入，change3用來保證backspace鍵僅對輸入的數(shù)據(jù)有效，故應(yīng)設(shè)置分支結(jié)構(gòu)的設(shè)計：由于初始化中布爾量改變設(shè)置都為“F”，則若change為假，表示數(shù)字為第一個輸入，將得到的數(shù)據(jù)送給result1經(jīng)處理后由result顯示，同時送入num1用于即將的運算?？紤]到計算的連續(xù)性，即：當前一次計算結(jié)束后，不需要再次清零即可進行下一次的運算，還需用到change1。由于上一次運算結(jié)束后，所

17、得到的結(jié)果可能會出現(xiàn)多零現(xiàn)象，所以又必要設(shè)置change2狀態(tài)。具體的設(shè)計如圖：Change為假時：Change為真時，表示數(shù)據(jù)的第二次輸入，具體設(shè)計如下：至此，數(shù)字19的鍵入完成。3、“0”的輸入由于存在多零的問題，多零開頭時，刪除多于零所以“0”的輸入應(yīng)區(qū)別于19的輸入。輸入“0”，涉與到多零和數(shù)據(jù)輸入，應(yīng)設(shè)置和狀態(tài)。當change為真時，表示是第二次輸入數(shù)據(jù)，與19的輸入類似，另外考慮到多零的處理。具體設(shè)計如下：當change為假時，表示數(shù)據(jù)的第一次輸入，與第二次輸入的第一幀類似，具體設(shè)計如下：4、小數(shù)點的鍵入小數(shù)點的鍵入也相當于數(shù)據(jù)的錄入，需要設(shè)置change3的狀態(tài)另外需考慮到：一個

18、數(shù)中不允許存在2個或者2個以上的小數(shù)點。同上，根據(jù)change個數(shù)改變判斷當前輸入的小數(shù)點是第一輸入還是第二輸入。Change為假：Change為真：5、等號的鍵入當num1和num3都鍵入值，且有確定的運算關(guān)系后，按下等號鍵，顯示出結(jié)果。由于結(jié)果可能存在多零顯現(xiàn)，所以需設(shè)置狀態(tài)。由于開方、取反、取倒操作不涉與到等于鍵，故只需設(shè)計+、-、* 、/四個鍵。具體設(shè)計如下：6、四則運算的連續(xù)實現(xiàn)具體的實現(xiàn)過程和上一步類似，但是應(yīng)加入，保證計算的連續(xù)性7、C鍵清零作用與CE退出鍵C鍵的作用是：當按下此鍵后，程序初始化CE鍵的作用是，當按下此鍵后，程序結(jié)束循環(huán)，并將0顯示在前面板上。8、開方鍵9、倒數(shù)鍵10、反號鍵11、backspace鍵與默認事件backspace鍵僅對輸入數(shù)據(jù)有效12、對result的處理上述所有結(jié)果都賦值給result，result經(jīng)0值處理后，由result1輸出并在前面板上顯示。利用whil