labview計算器設計步驟完整設計說明

./引言：本次課程設計是基于LabVIEW虛擬儀器系統開發與實踐等原理與技術而設計的計算器,可以用來模擬真實計算器而進行一些簡單的基本運算。虛擬儀器的起源可以追溯到20世紀70年代,"虛擬"的含義主要是強調軟件在儀器中的作用,體現了虛擬儀器與主要通過硬件實現各種功能的傳統儀器的不同。由于虛擬儀器結構形式的多樣性和適用領域的廣泛性,目前對于虛擬儀器的概念還沒有統一的定義。美國國家儀器公司〔NationalInstrunentsCorpotion,NI認為,虛擬儀器是由計算機硬件資源、模塊化儀器硬件和用于數據分析、過程通信及圖形用戶界面的軟件組成的測控系統,是一種計算機操縱的模塊化儀器系統。過去40年的時間里,美國國家儀器公司〔NI通過虛擬儀器技術為測試測量和自動化領域帶來了一場革新：虛擬儀器技術把現成即用的商業技術與創新的軟、硬件平臺相集成,從而為嵌入式設計、工業控制以及測試和測量提供了一種獨特的解決方案。使用虛擬儀器技術,工程師可以利用圖形化開發軟件方便、高效的創建完全自定義的解決方案,以滿足靈活多變的需求趨勢。本次設計的計算器是利用虛擬儀器技術而完成的,可以完成利用計算器可以進行簡單的四則運算、可以進行平方、開根號和倒數運算、計算器可以進行清零和關閉計算器操作、在輸入數據時不慎將某個數字輸錯可以運用BackSpace清除該值等一些基本簡單的運算。二、前面板設計：前面板是LabVIEW的圖形用戶界面,在LabVIEW環境中可以對這些對象的外觀和屬性進行設計,LabVIEW提供了非常豐富的界面對象,可以方便地設計出生動、直觀、操作方便的用戶界面。本系統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。在前面板設計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：0～9十個數字、小數點、正負號、加、減、乘、除、等號、倒數、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算的結果和計算器的某些提示,通過改變顯示控件的大小使之于計算器的大小相適應。計算器的前面板還有程序框圖中while循環的停止按鈕,當按鈕按下時計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行組合和對前面板進行裝飾,裝飾采用修飾中的平面框。如圖2-1所示：圖2-1計算器前面板三、后面板設計：程序框圖對象包括接線端和節點,將各個對象連線連接便創建了程序框圖,接線端的顏色和符號表明了相應輸入控件或顯示控件的數據類型。程序框圖是程序的核心,程序要實現的功能都是通過程序框圖反應出來的。本課程設計的程序框圖主要運用了while循環、時間結構、條件結構和平鋪順序等結構。圖3-1對小數點的掃描通過圖3-1可以看出當小數點按鈕按下時,0.和存臨時數據通過字符串連接控件將兩者連接到一起；小數點按鈕沒有按下時,臨時數據和小數點通過字符串連接按鈕也將兩者連接在一起,將連接到一起的數據送到顯示控件。圖3-2對數字鍵的掃描數值控件與運算按鈕沒有直接的連線,這就需要對控件進行引用,將引用后的結果經過屬性節點和字符串至十進制轉換將按下的按鈕掃描到臨時數據進行臨時保存。圖3-3四則運算的除法運算在四則運算的過程中,通過運算符按鈕對四則運算進行控制,在進行除法運算當除數為零時,會出現錯誤的提示。當除數不為零時,除法運算跟加減乘的運算是一樣的。圖3-4清零操作清零操作就是將運算符、小數點、顯示和操作等控件的局部變量返回到計算前的設定值,以便于進行下一步的運算。圖3-5退格操作當輸入的數據較大或者在進行連續運算時,不慎將某個數輸入錯誤如果進行清零操作就會導致以前的工作全部功虧于潰,這是只需進行退格操作將輸入錯誤的數值清除即可,不過計算后的結果不能進行退格操作。圖3-6開根號運算開根號是計算器最基本的功能,在進行開根號運算之前應該先對開根號的數值進行判斷是否滿足開根號的條件。當根號下的數值小于零時,會顯示出"錯誤：被開放數小于零！"；根號下的數值大于等于零時,會通過計算顯示出正確的結果。圖3-7x的y次冪運算在進X的Y次冪操作時,先輸入的為底數后輸入的為冪數。X的Y次冪運算已經在前面定義過了,在這里只需調用就可以了。圖3-8倒數運算倒數運算跟除法運算非常相似,只需將除法運算中的被除數改為固定數1就可以了,同時還必須考慮除數為零的情況,這按除法運算的設計方法就可以了。四、系統調試：1.四則運算。此運算利用+、—、×、÷可以進行一些基本簡單的混合運算；2.開平方〔Sqrt。此按鍵的功能是對某個數進行開方運算；3.清除按鍵〔Backspace。此按鍵的功能是當輸入有誤時,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據清零,從新開始新的運算；5.x的y次方運算〔x∧y。此按鍵的功能是進行x的y次方運算；6.取倒數〔1／x。此按鍵的功能是求x的倒數。五、總結：通過此次對虛擬儀器系統開發實踐的課程設計,使我初步了解虛擬儀器系統開發的過程,能夠在學習與工作中應用虛擬儀器技術開發一些簡單的儀器及系統。大家都知道虛擬儀器技術已經廣泛的應用于教學實驗、科學研究和工程實際中。基于LabVIEW的虛擬儀器在教學試驗中可以代替傳統儀器；在科學領域可以節省時間提高效率；應用于工程實際,可以大幅度減少構建測試、控制系統和維護方面的投資。與此同時,虛擬儀器技術本身也在不斷發展和創新,由于建立在商業可用技術的基礎之上,使得目前正蓬勃發展著的新興技術也成為推動虛擬儀器技術發展的新動力。例如PCIExpress總線技術可以讓更多的原始數據以更高的速度傳送給PC；而多核技術則可以實現并行運算,從而直線提升系統的數據處理性能；可編程邏輯門陣列〔FPGA技術則允許工程師根據不同的測試要求通過軟件重新定制硬件的功能。可以遇見的是,這些主流的商業可用技術將讓虛擬儀器技術向更多的應用領域敞開大門！利用本次計算器課程設計實驗,我對虛擬儀器技術有了更加一步的了解,在全球數據采集〔DAQ市場中長期保持領先地位的NI數據采集系列產品專門針對絕對精度、高速性能、易用性和安全性等方面進行優化設計。通過創造性地將模擬和數字設計相結合,NI數據采集設備可以幫助工程師們輕松滿足各種測量要求。NI數據采集設備支持大部分的常用總線,包括PCI、PXI、USB、PCMCIA以及IEEE1394〔火線,同時兼容各種工業常用的操作系統,如Windows、Linux以及MacOSX等,為工程師們提供了從分布式、便攜性到工業級的全方位測量測試應用的解決方案。當測量測試應用需要更高的性能、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量和測量功能與NI數據采集產品的靈活可升級