labview計(jì)算器設(shè)計(jì)步驟完整設(shè)計(jì)說明

./引言：本次課程設(shè)計(jì)是基于LabVIEW虛擬儀器系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)踐等原理與技術(shù)而設(shè)計(jì)的計(jì)算器,可以用來模擬真實(shí)計(jì)算器而進(jìn)行一些簡單的基本運(yùn)算。虛擬儀器的起源可以追溯到20世紀(jì)70年代,"虛擬"的含義主要是強(qiáng)調(diào)軟件在儀器中的作用,體現(xiàn)了虛擬儀器與主要通過硬件實(shí)現(xiàn)各種功能的傳統(tǒng)儀器的不同。由于虛擬儀器結(jié)構(gòu)形式的多樣性和適用領(lǐng)域的廣泛性,目前對于虛擬儀器的概念還沒有統(tǒng)一的定義。美國國家儀器公司〔NationalInstrunentsCorpotion,NI認(rèn)為,虛擬儀器是由計(jì)算機(jī)硬件資源、模塊化儀器硬件和用于數(shù)據(jù)分析、過程通信及圖形用戶界面的軟件組成的測控系統(tǒng),是一種計(jì)算機(jī)操縱的模塊化儀器系統(tǒng)。過去40年的時間里,美國國家儀器公司〔NI通過虛擬儀器技術(shù)為測試測量和自動化領(lǐng)域帶來了一場革新：虛擬儀器技術(shù)把現(xiàn)成即用的商業(yè)技術(shù)與創(chuàng)新的軟、硬件平臺相集成,從而為嵌入式設(shè)計(jì)、工業(yè)控制以及測試和測量提供了一種獨(dú)特的解決方案。使用虛擬儀器技術(shù),工程師可以利用圖形化開發(fā)軟件方便、高效的創(chuàng)建完全自定義的解決方案,以滿足靈活多變的需求趨勢。本次設(shè)計(jì)的計(jì)算器是利用虛擬儀器技術(shù)而完成的,可以完成利用計(jì)算器可以進(jìn)行簡單的四則運(yùn)算、可以進(jìn)行平方、開根號和倒數(shù)運(yùn)算、計(jì)算器可以進(jìn)行清零和關(guān)閉計(jì)算器操作、在輸入數(shù)據(jù)時不慎將某個數(shù)字輸錯可以運(yùn)用BackSpace清除該值等一些基本簡單的運(yùn)算。二、前面板設(shè)計(jì)：前面板是LabVIEW的圖形用戶界面,在LabVIEW環(huán)境中可以對這些對象的外觀和屬性進(jìn)行設(shè)計(jì),LabVIEW提供了非常豐富的界面對象,可以方便地設(shè)計(jì)出生動、直觀、操作方便的用戶界面。本系統(tǒng)中前面板顯示程序的輸入和輸出對象,即,控件和顯示器。本程序中控件主要是按鈕,顯示器主要是文本顯示。在前面板設(shè)計(jì)過程中先在前面板整齊排列放置22個確定按鈕,將這22按鈕的標(biāo)簽隱藏,然后修改這22個確定按鈕的名字分別為：0～9十個數(shù)字、小數(shù)點(diǎn)、正負(fù)號、加、減、乘、除、等號、倒數(shù)、根號、清零、退格和X的Y次方。前面板還包括一個文本顯示控件用于顯示計(jì)算的結(jié)果和計(jì)算器的某些提示,通過改變顯示控件的大小使之于計(jì)算器的大小相適應(yīng)。計(jì)算器的前面板還有程序框圖中while循環(huán)的停止按鈕,當(dāng)按鈕按下時計(jì)算器停止工作退出到LabVIEW的編輯界面。為了前面板的美觀和防止按鈕的移動,分別將前面板的各個按鈕和文字進(jìn)行組合和對前面板進(jìn)行裝飾,裝飾采用修飾中的平面框。如圖2-1所示：圖2-1計(jì)算器前面板三、后面板設(shè)計(jì)：程序框圖對象包括接線端和節(jié)點(diǎn),將各個對象連線連接便創(chuàng)建了程序框圖,接線端的顏色和符號表明了相應(yīng)輸入控件或顯示控件的數(shù)據(jù)類型。程序框圖是程序的核心,程序要實(shí)現(xiàn)的功能都是通過程序框圖反應(yīng)出來的。本課程設(shè)計(jì)的程序框圖主要運(yùn)用了while循環(huán)、時間結(jié)構(gòu)、條件結(jié)構(gòu)和平鋪順序等結(jié)構(gòu)。圖3-1對小數(shù)點(diǎn)的掃描通過圖3-1可以看出當(dāng)小數(shù)點(diǎn)按鈕按下時,0.和存臨時數(shù)據(jù)通過字符串連接控件將兩者連接到一起；小數(shù)點(diǎn)按鈕沒有按下時,臨時數(shù)據(jù)和小數(shù)點(diǎn)通過字符串連接按鈕也將兩者連接在一起,將連接到一起的數(shù)據(jù)送到顯示控件。圖3-2對數(shù)字鍵的掃描數(shù)值控件與運(yùn)算按鈕沒有直接的連線,這就需要對控件進(jìn)行引用,將引用后的結(jié)果經(jīng)過屬性節(jié)點(diǎn)和字符串至十進(jìn)制轉(zhuǎn)換將按下的按鈕掃描到臨時數(shù)據(jù)進(jìn)行臨時保存。圖3-3四則運(yùn)算的除法運(yùn)算在四則運(yùn)算的過程中,通過運(yùn)算符按鈕對四則運(yùn)算進(jìn)行控制,在進(jìn)行除法運(yùn)算當(dāng)除數(shù)為零時,會出現(xiàn)錯誤的提示。當(dāng)除數(shù)不為零時,除法運(yùn)算跟加減乘的運(yùn)算是一樣的。圖3-4清零操作清零操作就是將運(yùn)算符、小數(shù)點(diǎn)、顯示和操作等控件的局部變量返回到計(jì)算前的設(shè)定值,以便于進(jìn)行下一步的運(yùn)算。圖3-5退格操作當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)較大或者在進(jìn)行連續(xù)運(yùn)算時,不慎將某個數(shù)輸入錯誤如果進(jìn)行清零操作就會導(dǎo)致以前的工作全部功虧于潰,這是只需進(jìn)行退格操作將輸入錯誤的數(shù)值清除即可,不過計(jì)算后的結(jié)果不能進(jìn)行退格操作。圖3-6開根號運(yùn)算開根號是計(jì)算器最基本的功能,在進(jìn)行開根號運(yùn)算之前應(yīng)該先對開根號的數(shù)值進(jìn)行判斷是否滿足開根號的條件。當(dāng)根號下的數(shù)值小于零時,會顯示出"錯誤：被開放數(shù)小于零！"；根號下的數(shù)值大于等于零時,會通過計(jì)算顯示出正確的結(jié)果。圖3-7x的y次冪運(yùn)算在進(jìn)X的Y次冪操作時,先輸入的為底數(shù)后輸入的為冪數(shù)。X的Y次冪運(yùn)算已經(jīng)在前面定義過了,在這里只需調(diào)用就可以了。圖3-8倒數(shù)運(yùn)算倒數(shù)運(yùn)算跟除法運(yùn)算非常相似,只需將除法運(yùn)算中的被除數(shù)改為固定數(shù)1就可以了,同時還必須考慮除數(shù)為零的情況,這按除法運(yùn)算的設(shè)計(jì)方法就可以了。四、系統(tǒng)調(diào)試：1.四則運(yùn)算。此運(yùn)算利用+、—、×、÷可以進(jìn)行一些基本簡單的混合運(yùn)算；2.開平方〔Sqrt。此按鍵的功能是對某個數(shù)進(jìn)行開方運(yùn)算；3.清除按鍵〔Backspace。此按鍵的功能是當(dāng)輸入有誤時,用此按鍵可以清楚錯誤輸入；4.清零按鍵〔CE。此按鍵的功能是直接將顯示數(shù)據(jù)清零,從新開始新的運(yùn)算；5.x的y次方運(yùn)算〔x∧y。此按鍵的功能是進(jìn)行x的y次方運(yùn)算；6.取倒數(shù)〔1／x。此按鍵的功能是求x的倒數(shù)。五、總結(jié)：通過此次對虛擬儀器系統(tǒng)開發(fā)實(shí)踐的課程設(shè)計(jì),使我初步了解虛擬儀器系統(tǒng)開發(fā)的過程,能夠在學(xué)習(xí)與工作中應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)開發(fā)一些簡單的儀器及系統(tǒng)。大家都知道虛擬儀器技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)、科學(xué)研究和工程實(shí)際中?；贚abVIEW的虛擬儀器在教學(xué)試驗(yàn)中可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器；在科學(xué)領(lǐng)域可以節(jié)省時間提高效率；應(yīng)用于工程實(shí)際,可以大幅度減少構(gòu)建測試、控制系統(tǒng)和維護(hù)方面的投資。與此同時,虛擬儀器技術(shù)本身也在不斷發(fā)展和創(chuàng)新,由于建立在商業(yè)可用技術(shù)的基礎(chǔ)之上,使得目前正蓬勃發(fā)展著的新興技術(shù)也成為推動虛擬儀器技術(shù)發(fā)展的新動力。例如PCIExpress總線技術(shù)可以讓更多的原始數(shù)據(jù)以更高的速度傳送給PC；而多核技術(shù)則可以實(shí)現(xiàn)并行運(yùn)算,從而直線提升系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理性能；可編程邏輯門陣列〔FPGA技術(shù)則允許工程師根據(jù)不同的測試要求通過軟件重新定制硬件的功能?？梢杂鲆姷氖?這些主流的商業(yè)可用技術(shù)將讓虛擬儀器技術(shù)向更多的應(yīng)用領(lǐng)域敞開大門！利用本次計(jì)算器課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),我對虛擬儀器技術(shù)有了更加一步的了解,在全球數(shù)據(jù)采集〔DAQ市場中長期保持領(lǐng)先地位的NI數(shù)據(jù)采集系列產(chǎn)品專門針對絕對精度、高速性能、易用性和安全性等方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過創(chuàng)造性地將模擬和數(shù)字設(shè)計(jì)相結(jié)合,NI數(shù)據(jù)采集設(shè)備可以幫助工程師們輕松滿足各種測量要求。NI數(shù)據(jù)采集設(shè)備支持大部分的常用總線,包括PCI、PXI、USB、PCMCIA以及IEEE1394〔火線,同時兼容各種工業(yè)常用的操作系統(tǒng),如Windows、Linux以及MacOSX等,為工程師們提供了從分布式、便攜性到工業(yè)級的全方位測量測試應(yīng)用的解決方案。當(dāng)測量測試應(yīng)用需要更高的性能、分辨率以及采樣速率時,工程師們可以使用NI模塊化儀器,它將分立式儀器的高質(zhì)量和測量功能與NI數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品的靈活可升級