LabVIEW課程設計報告書

1、LabVIEW課程設計題目：ExpressXY圖繪制曲線姓名：但漢青專業(yè)班級：2012級信息技術02班學號：12051102052013年12月7日目錄緒論1第一章前言31.1課程設計的題目31.2課程設計要求31.3課題分析31.4設計目的5第二章儀器方案設計62.1解決問題的思路62.2前面板設計72.3源代碼設計82.4程序運行及結果9第三章心得體會10第四章參考文獻12緒論虛擬儀器技術就是利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用。自1986年問世以來，世界各國的工程師和科學家們都已將NILabVIEW圖形化開發(fā)工具用于產(chǎn)品設計周期的各個環(huán)節(jié)，從而改善

2、了產(chǎn)品質量、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)實世界的信號相連，分析數(shù)據(jù)以獲取實用信息，共享信息成果，有助于在較大范圍內提高生產(chǎn)效率。虛擬儀器提供的各種工具能滿足我們任何項目需要。美國國家儀器公司NI(NationalInstruments)最早提出的虛擬測量儀器(VI)概念，引發(fā)了傳統(tǒng)儀器領域的一場重大變革，使得計算機和網(wǎng)絡技術得以長驅直入儀器領域，和儀器技術結合起來。軟件即是儀器”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)，基于電腦或工作站、軟件和I/O部件來構建虛擬儀器。I/O部件可以是獨立儀器、模塊化儀器、數(shù)據(jù)采集板(DAQ

3、)或傳感器。虛擬儀器(virtualinstrumention)是基于計算機的儀器。計算機和儀器的密切結合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。粗略地說這種結合有兩種方式，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及其體積的日趨縮小，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及操作系統(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。LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，由NI公司研制開發(fā)的，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計算機語言的顯著區(qū)別是：其他計算機語言都是采用基于文本

4、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。相對于傳統(tǒng)的標準儀器來說，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、數(shù)采板卡和LabVIEW的結合就能夠變成一個可

5、配置的虛擬儀器來完成用戶設定的任務。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。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、內存分配等編程問題。除此之外，LabVIEW還包含了針對應用的數(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)絡通信的函數(shù)庫。鑒于LabVIEW有諸多優(yōu)點，這次我們將應用LabVIEW來完成一個十字路口交通燈系統(tǒng)的設

6、計。1=11.1課程設計的題目用XY圖繪制曲線1.2課程設計的要求系統(tǒng)應滿足下列要求：給定橫縱坐標的值，顯示出相應的曲線橫縱坐標的值可變，并且顯示相應變化的曲線1.3課題分析1.xy圖xy圖也叫坐標圖，用來繪制多變雖函數(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)不要求水平坐標等間隔分布。波形圖波形圖用于顯示測雖值為均勻采集的一條或多條曲線。波形圖僅繪制單變H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，

7、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，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)，因為其數(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，其默認起始點為0,步長為1,因此這兩圖都是顯示一個周期的正弦波，但最終坐標值不一樣，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

8、在波形圖中的顯示（通過創(chuàng)建數(shù)組函數(shù)）波形圖標波形圖標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，波形圖標并不是一次性接收所有需要顯示的數(shù)據(jù)，而是逐點地接受數(shù)據(jù)并逐點的顯示數(shù)據(jù)，保留上一次數(shù)據(jù)的同時顯示當前接受的數(shù)據(jù)。顯示數(shù)據(jù)的范圍取決于設置的緩沖區(qū)的大小，當超過其大小時，便舍棄最早的數(shù)據(jù)，相當于一個隊列，遵循先進先出的原則。設置緩沖區(qū)的大小，可在波形圖標上右擊后選項圖標歷史長度設置。其最大容雖是1024個數(shù)據(jù)點。波形圖標的波形點數(shù)超過圖形界面時，波形圖標有三種刷新模式：帶狀圖標、示波器圖標和掃描圖。波形圖標接受的數(shù)據(jù)類型和波形圖相同，而顯示相同

9、波形時，二者接受的數(shù)據(jù)格式不一樣。1.4設計的目的由于現(xiàn)代科技的發(fā)展，計算機已經(jīng)深入到人類生產(chǎn)生活的各個方面，計算機已經(jīng)正逐步取代傳統(tǒng)的儀器設備。實現(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，其橫軸默認為采樣點序號，Y軸默認為測雖數(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)或當要根據(jù)兩個相互依賴的變雖（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坐標等間距，且通過編程能方便地繪制任意曲線。該系統(tǒng)通過ExpressXY圖

10、繪制曲線，實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,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)都對應了一個數(shù)據(jù)點的X,Y坐標值；二是先將生成的每個點的X,Y坐標打包成簇，然后再將簇組成一個簇數(shù)組送入XY圖中。當用XY繪制單條曲線時，有兩種方法。一是先生成兩組數(shù)據(jù)，然后再打包送入XY圖，此時兩個數(shù)據(jù)數(shù)組中具有相同序號的兩個數(shù)組組成一個點的坐標，而且捆綁”函數(shù)的第一行對

11、應X軸，第二行對應Y軸。二是先將生成的兩個隨機數(shù)打包成簇，作為一個點的坐標，然后再組成一個簇數(shù)組送入XY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for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)點坐標打包成簇，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XY圖。當X數(shù)組，Y數(shù)組的長度不一致時，在XY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圖來繪制曲線時，需要注意數(shù)據(jù)類型的轉換。本題需要先將輸入的數(shù)據(jù)轉換成孤度值后才可以進行三角函數(shù)的計算。并且指定a,

12、b的值來作為橫縱坐標軸的半徑長，當a,b的值相等時，繪制的曲線為圓，當a,b不相等時，繪制的曲線為橢圓。2.2前面板設計將ExpressXY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.專業(yè).整理.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換函數(shù)來將輸入數(shù)據(jù)轉換成動態(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軸坐標數(shù)據(jù)進行捆綁才能輸入XY圖進行曲線繪制2.3源代碼設計源代碼設計有兩種方法：第一種就是將生成的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)都對應了一個數(shù)據(jù)點的XY坐

13、標值。二是先將生成的每個點的XY坐標值打包成簇，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)生隨機數(shù),循環(huán)次數(shù)為360。然后，將生成的每一個隨機數(shù)轉換成弧度制接著，添加三角函數(shù)cos,sin:最后，將所有線連接完畢，再將循環(huán)結構中捆綁的數(shù)組與XY圖VI連線，源代碼設計完畢。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：先將生成的每個點的坐標值打包，再組成數(shù)組送入2.4程序運行經(jīng)過仔細的檢查后，確認程序無任何錯誤。則接下來，將窗口調到前面板，點擊程序運彳亍按鈕，使程序開始正常運行，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計也許好

14、多人都設計不出，老師會放松些，但剛過去一天就聽說有同學已經(jīng)設計的差不多了，這給我施加了不小的壓力，看來必須要自己動手了。盡管這個設計要求并不多，當真正是自己一步一步設計出的，當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。當然，能夠完成此課程設計，功勞不能歸功于我一人，非常感謝老師的教導和指點還有同學的幫忙，才讓我能夠在有限的時間內完成課程設計。因為說真的剛開始打算設計時不是很自信，由于從來沒有弄過類似的課程設計，感覺自己沒有能力完成因為關于此課程設計的課程學的不怎么好，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

15、都一樣要有勇氣嘗試。其實我在設計時更多的是模仿了相關的資料和方法。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。學會學習借鑒別人的東西也是一種本事！因為我并不承認別人的東西就是別人的，只要我們學到了就是自己的啦。共享快樂，學習快樂！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。通過這門課不僅學到了基本的知識更重要領悟到了新的思維方法，我覺得這是自己最大的收獲。從這次的課程設計使我領悟到了一些做課程設計的技巧也是步驟：1.設計性課程設計最重要的是要有一條清晰設計思路，在設計前，老師已為我們準備

16、好了參考格式或資料，相當于已經(jīng)給了設計路，關鍵就是靠自己深入的思考各個步驟怎么設計的對每個步驟都要做到分析、思考設計，再去執(zhí)行，再將所有的部分組裝在一起，就可完成該設計。2.此次課程設計要多練習多思考弄懂每個實驗的設計思路并且能夠設計自己的東西，這樣你會感到其樂無窮。3.在以后的實驗設計當中還應注意培養(yǎng)自己獨立思考設計思路的能力，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，所學知識要常用。對于學完這一門課程來說，使我懂得了一個道理：也許只有用自己所學的知識做出一個可以實際運行的東西之后才能確實體到自己的學習是有價值的，但在如今的教育制度和社會背景下，叛逆的人也許在抱怨：為什么想學的東西學不到，不想學的偏要學”。我覺得多的人已經(jīng)麻木因為學校開了課，所以我得學，因為別人都在考，所以我也得考”。至于為什么要學，為什么要考，考了有什么用？自己也不知道，知識