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1、虚拟仪器实验报告姓名： 刘琳琳 学号：20091902120学院： 生物工程学院 专业：生物医学工程授课教师：文玉梅（教授） 指导老师：杨进、文静虚拟仪器实验报告 开课实验室： 虚拟仪器开放实验室 2009 年 11 月学院生物工程学院年级、专业、班09研 医电班姓名刘琳琳成绩课程名称虚拟仪器实验项目名 称计算器设计指导教师文玉梅(教授)教师评语教师签名：年 月 日一、实验目的利用LabVIEW G语言编写计算器的程序，实现如下功能：1熟悉labview编程环境，了解其特点。 2学会用labview实现简单的程序设计，了解图形化编程的方法和步骤；3掌握数据对象类型与操作和数组、簇的概念与使用，
2、以及他们之间的相互转化；4掌握labview中一些函数及结构的用法。二、实验要求编写标准计算器，实现基本的加、减、乘、除等功能，能进行简单的计算，完成源程序的编写和测试。1. 可以实现加、减、乘、除、求倒、开方，开根等运算；2. 可以实现连续运算，运算规则从左至右；3. 对误操作进行屏蔽，如在一个数中只可能输入一个小数点；小数点前只显示一个0；得到一次运算结果后Backspace键不可操作等；4. 可以手动修改一些数据。如用Backspace清除一个误输入数字，用CE清除整个输入数据，用C使计算器回到初始状态；5. 可以精确到小数点后32位。三、实验原理虚拟仪器的概念LabVIEW是实验室虚拟
3、仪器集成环境（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）的简称，是美国国家仪器公司（NATIONAL INSTRUMENTS，简称NI）的创新软件产品，也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境。程序流程图主程序进来开始先判断输入是被操作数，还是操作数，若为被操作数则判断是F。把输入的字符转化为一个十进制的数后，再判断是否有运算的键按下，如果没有键按下，就只把输入的字符显示出来并等待，不进行运算，当有运算键按下，将返回输入下一个字符即为操作数，判断输入为T。并把这个操作数显示出来，被操作数与操作数开始进行运算，并把
4、运算结果显示出来，把操作数清零，并把运算结果保存到被操作数中，再返回到主程序。下面为主程序框图： 开始等待输入有输入么？ N Y Y进行加、减乘、除乘方的运算输出+,-,*,/ xy，进行sqrt， 1/x的运算和清零,+,-,*,/,c,sqrtxy,1/x延时等待对输入数字进行变换，输出数组输出小数点输出数字01-9=.0-1，default输出计算结果 Exit 结 束图一 程序框图Labview编程的主要步骤在Labview的编写过程中，主要的步骤和用到的一些重要的数据类型如：簇、数组、字符串、局部变量以及结构体等。显示区用文本显示框，编程中采用Case结构体。编程中用到了簇clust
5、er, 簇可以有众多的基本数据的集合，在此编程中，簇里面包含的按键按钮为布尔型OK按钮。簇里面元素的顺序是可以自己设定，但因为LABVIEW中不能引用簇的索引，所以需要转换成数组，簇和数组数据类型转换函数Cluster To Array，一维数组搜索函数Search 1D Aarry,当有键按下时，从“0”开始搜索，如果找不到就返回“-1”，表现为缺省状态，等待按键。首先为了将操作数存起来，方便运算，并能解决程序中连线复杂的问题，采用了局部变量的方法。当同时按下多个小数点时，使用zeroflag 布尔局部变量对case结构体进行控制。当zeroflag 布尔局部变量为F时，将小数点与数字两个字
6、符串连加，并将zeroflag 布尔局部变量变为T，当再次按下小数点按键时，不会再执行字符串连加过程，以保证小数点的正确输入。每次对显示框的数据处理完后，要将其存起来，为下步计算做准备，根据判断当前num1flag布尔局部变量是否为假，若为假，则表示当前的输入是num1，把处理后的数据重新放回num 1并赋值给display显示，若为真，则表示当前输入是num2，进行数据处理后，对num2进行清空。Backspace的处理过程，先求出当前字符串的长度，然后减一为要保留的字符串长度，通过string subset函数取出退一位的字符串并相应的赋值给num1(当num1flag为F)或者num2(
7、当num1flag为T)并显示。Clear处理过程，对显示结果清0，并将num1、num2 清空，对所有的操作初始化。实验结果/功能测试用Lab view编写的计算器可以实现的功能如下：1.显示功能测试能正确显示，如输入0.201显示正常。2.Backspace、Clear功能测试通过测试Backspace、Clear功能正常。Backspace实现退格功能，C清除上一步输入但保持上一步的符号。3、基本功能测试 通过测试、/功能正常，并能实现正常显示。4、小数点处理程序测试 通过测试按下多个小数点时只显示第一个小数点，其他的小数点被清除了。5、Sqrt与1/x功能测试 通过测试sqrt、1/x
8、功能正常。当负数求sqrt时，显示“被开方数为负”；当0求1/x时，显示“零无倒数”。6、连续运算测试通过测试，可以实现连续运算。如顺次按下41+2+3时，可以正确显示结果46。7、去零程序测试通过测试，功能正常，未显示整数和小数殿后多余的零。8、其他功能测试 开方与求倒均是针对屏幕上的内容进行；对于反复按下运算符，计算器将对屏幕上的内容反复进行计算。其前面板图如下：计算器前面板四、实验总结通过学习，我熟悉了labview编程环境及其特点；学会了用labview实现简单的程序设计，了解了图形化编程的方法和步骤；同时我掌握了数据对象类型与操作和数组、簇的概念与使用，以及labview中一些函数及
9、结构的用法。虚拟仪器实验报告 开课实验室： 虚拟仪器开放实验室 2009年 11 月学院生物工程学院年级、专业、班09研 医电班姓名刘琳琳成绩课程名称虚拟仪器实验项目名 称数据采集指导教师文玉梅(教授)教师评语教师签名：年 月 日一、实验目的1、了解LabVIEW中进行数据采集的过程；2、了解在LabVIEW中对数据采集硬件进行配置；3、掌握基本的数据采集模块的使用；4、利用数据采集卡PCI6024和接线盒BNC2120，用Easy VIS 或Intermide VIS实现单点数据采集，多通道多点数据采集，单通道多点数据采集，单通道连续采集；5、用波形显示单、多通道多点采集结果，以及单通道连续
10、采集的结果；6、实现软、硬件触发采集及其波形显示。二、实验原理模拟信号的一个数据采集过程可以用1表示。其中数据采集卡即默认的设备1，数据采集卡通过多路开关、A/D转换芯片和数据缓存(Buffer)几个部件将多通道的模拟信号转换成数字信号并存储在其缓存中，而计算机通过LabVIEW中的数据采集VI对数据采集卡中的几个部件的动作进行控制，数据采集卡和计算机之间通过计算机总线实现通信，交换数据和控制信息。触发涉及初始化、终止或同步DAQ事件的任何方法。触发器通常是一个数字或模拟信号，其状态可确定动作的发生。软件触发最容易，你可以直接用软件，例如使用布尔面板控制去启动/停止数据采集。硬件触发让板卡上的
11、电路管理触发器，控制了DAQ事件的时间分配，有很高的精确度。硬件触发可进一步分为外部触发和内部触发。当某一模入通道发生一个指定的电压电平时，让卡输出一个数字脉冲，这是内部触发的例子。采集卡等待一个外部仪器发出的数字脉冲到来后初始化采集卡，这是外部触发的例子。许多仪器提供数字输出（常称为“trigger out”）用于触发特定的装置或仪器，在这里，就是DAQ卡。下列情况使用软件触发：l 用户需要对所有DAQ操作有明确的控制；l 事件定时不需要非常准确。下列情况使用硬件触发：l DAQ事件定时需要非常准确。l 用户需要削减软件开支。l DAQ事件需要与外部装置同步。三、实验仪器装有LabVIEW软
12、件的PC一台、数据采集卡PCI6024和接线盒BNC212 一个、电源适配器一个四、实验步骤（1）安装数据采集卡，根据数据采集卡接线指示连接线路，并检查测试。（2）熟悉LabVIEW软件中与数据采集相关的控件与设置项。（3）编制DAQ程序，并调试数据采集组态。（4）应用该组态软件进行波形数据采集并存储，信号种类设置为正弦波，分别设置信号发生器频率为50，100Hz，观察并记录波形变化。（5）设置信号种类为方波或锯齿波，如下面所示。1单通道单点采集一个单通道或多通道的模入是一个即时的，无缓冲的操作，简单VI可以很简单的完成这个工作。本程序用EASY VIs实现，原程序框图如下：图1 单通道单点原
13、理图2.单通道多点采集单通道多单点采集是从一个通道采集多个点，将采集到的数据在Waveform Graph中得以显示。本程序用EASY VIs实现单通道多单点采集，原程序框图如下：图2 单通道多点原理图3.多通道多点采集多通道数据采集即对两个以上的DAQ通道的数据进行采集，并能够在波形图中显示出两个以上的波形，本程序是双通道程序框图如图3所示：图3 多通道多点原理图4.单通道连续采集 连续采集是对一个或多个通道，以一定的速率并以连续扫描的方式采集数据。连续采集要求在无间断的采集数据的同时，从缓冲区中无任何遗漏的读取数据，直到给它一个终止信号为止。源程序框图如图4所示：图4 连续采样原理图5.触
14、发采集（硬件触发）硬件触发是在没有外部的时钟信号的时候不对信号进行采集，当外部出现触发的时钟信号时对信号进行采集，常用的有数字边沿触发，模拟边沿触发和模拟窗口触发，本程序采用数字边沿触发，其程序框图如图5所示：图5 硬件触发原理图 6.触发采集（软件触发） Labview中的Trigger and Gate Express VI可以认为是一个触发函数，它以对话框的形式让用户方便的让用户设置Start and Stop Trigger等。本程序是对产生的正弦波进行过零点触发。程序框图如图6所示：图6软件触发原理图五、实验结果1.单通道单点采集结果 图7单通道单点采集结果2.单通道多点采集结果图8
15、单通道多点采集3.多通道多点采集结果图9 多单通道多点采集4.单通道连续采集结果图10 单通道连续采集5.触发采集（软件触发）结果图11触发采集（软件触发）6.触发采集（硬件触发）结果图12触发采集（硬件触发） 7.模拟输出 图13模拟输出六、实验总结通过实验数据可以得到，带软件触发或者硬件触发的采集都能够很好的控制采集波形的相位，而硬件触发可以很方便的应用到那种实时复杂的测量中，而软件触发采集也动态的加载波形采集模块。由数据采集卡PCI6024和接线盒BNC2120采集到的波形的噪声是相当低了，同时在LabVIEW中进行处理的也是非常方便的，这种数据采集方案已经是一种非常流行的快速开发方案，在仪器仪表领域将会发挥更加重要的作用。