instrukcja

KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE
Środowisko programu LabVIEW
Cel ćwiczenia:
Zapoznanie się z obsługą i właściwościami środowiska programowego LabVIEW.
Wymagania:
1. Programowanie w języku wyŜszego rzędu.
2. Struktury programowe, funkcje, procedury.
Przebieg ćwiczenia:
1. Uruchomić program LabVIEW klikając na odpowiednią ikonę na pulpicie. Po załadowaniu programu na ekranie monitora pojawi się niŜej przedstawione okno.
2. W celu rozpoczęcia pracy z nowym programem naleŜy w oknie New wybrać Blank VI.
W wyniku takiego działania pojawią się na ekranie dwa nowe okna. Pierwsze z okien
(szare tło, naniesiony raster) słuŜy do tworzenia panelu uŜytkownika, a drugie do tworzenia struktury programu. Okna moŜna dla wygody umieścić jedno obok drugiego, co
ułatwia do nich dostęp. W tym celu naleŜy wybrać Window → Tile Left and Right.
3. W środowisku LabVIEW stosowane są róŜne narzędzia, które są uŜywane do tworzenia i obsługi programu. W zaleŜności od realizowanej operacji narzędzia te są automatycznie aktywowane i wybierane. MoŜliwy jest równieŜ wybór narzędzi przez uŜytkownika, jeśli w palecie narzędzi wybierze się ikonę
. Dostęp do palety narzędzi uzyskuje się wybierając View → Tools Palette. Na ekranie pojawi się okno
przedstawione na poniŜszym rysunku. Obok rysunku podano objaśnienia najczęściej
uŜywanych narzędzi.
Narzędzie słuŜące do obsługi obiektów w panelu uŜytkownika. MoŜna nim zmieniać nastawy potencjometrów, wartości liczbowe nastawników, włączać i wyłączać przełączniki.
Narzędzie słuŜące do zmiany połoŜenia lub rozmiaru poszczególnych obiektów w środowisku programowym.
Narzędzie słuŜące do wprowadzania tekstu i jego zmiany w
etykietach.
Narzędzie słuŜące do łączenia poszczególnych obiektów
między sobą w oknie struktury programu.
4. Paleta obiektów sterujących i paleta funkcji składają się z ikon o róŜnym stopniu zagnieŜdŜenia, które dają dostęp do obiektów wykorzystywanych do tworzenia własnych programów. Dostęp do palety obiektów sterujących uzyskuje się przez kliknięcie prawym klawiszem myszy z kursorem ustawionym w oknie panelu uŜytkownika.
W taki sam sposób uzyskuje się dostęp do palety funkcji po ustawieniu kursora w
oknie programu.
•
Widok palety obiektów sterujących i wizualizujących przedstawiono na poniŜszym rysunku. Obok rysunku podano objaśnienia wybranych obiektów.
Zawiera elementy sterujące i
wskaźniki danych o charakterze
numerycznym.
Zawiera elementy sterujące i
wskaźniki danych o charakterze
logicznym.
Zawiera elementy sterujące i
wskaźniki danych o charakterze
macierzowym.
Zawiera elementy sterujące i
wskaźniki danych w postaci
list.
Zawiera wskaźniki słuŜące do
wyświetlania danych w postaci
graficznej.
Zawiera obiekty graficzne do
tworzenia płyt czołowych przyrządów wirtualnych.
•
Kolejny rysunek przedstawia widok palety funkcji. Obok rysunku podano objaśnienia wybranych grup dostępnych funkcji.
Zawiera struktury sterowania
programem takie, jak Case, For
itp.
Zawiera funkcje słuŜące do obróbki macierzy.
Zawiera funkcje numeryczne,
logarytmiczne i trygonometryczne.
Zawiera funkcje i operacje logiczne.
Zawiera funkcje do przetwarzania łańcuchów.
Zawiera funkcje słuŜące do porównywania liczb, łańcuchów i
wartości logicznych.
Zawiera funkcje czasowe takie
jak data, opóźnienie czasowe
itp.
Zawiera funkcje słuŜące do generacji przebiegów czasowych
i ich obróbki.
Oprócz podstawowego zbioru funkcji „Programming” (łącznie z podzbiorami) do
dyspozycji są zbiory „Measurement I/O”, „Instrument I/O”, „Mathematics”, „Signal Processing”, „Data Communication” i inne.
5. Generacja przebiegu pseudolosowego.
Po zapoznaniu się z podstawowymi właściwościami środowiska LabVIEW naleŜy
zrealizować wirtualny przyrząd generujący liczby pseudolosowe z przedziału [0, 1],
które powinny być prezentowane w postaci graficznej na ekranie wirtualnego rejestratora tak długo, dopóki działanie programu nie zostanie przerwane przez operatora.
•
W oknie panelu uŜytkownika otworzyć panel obiektów sterujących i wizualizujących. Wybrać Graph → Waveform Chart. NaleŜy zwrócić uwagę na to, Ŝe obiektowi „Waveform Chart” odpowiada odpowiedni element w oknie struktury programu, który nosi tę samą nazwę prezentowaną w polu etykiety.
•
PoniewaŜ program powinien generować liczby losowe w sposób ciągły to naleŜy
uŜyć odpowiedniej pętli programowej. Właściwą pętlą w tym przypadku jest pętla
typu While. Przejść do okna struktury programu i w panelu funkcji wybrać Structures → While Loop. Ustawić zarys pętli w ten sposób, by po kliknięciu i przy-
trzymaniu lewego klawisza myszy, przesuwając mysz objąć pętlą element Waveform Chart.
•
Pętla While zawiera dwa elementy w postaci kwadratów umieszczonych w dolnych lewym i prawym rogach. Element lewy jest licznikiem powtórzeń pętli, a
prawy słuŜy do ustalenia warunku podtrzymania lub przerwania pracy w pętli.
Kliknięcie prawym klawiszem myszy na tym elemencie umoŜliwia m. in. wybór
pomiędzy dwoma opcjami: Stop If True (ustawienie domyślne) i Continue If True.
NaleŜy przyjąć ustawienie domyślne. Dalej (w tym samym menu) naleŜy wybrać
Create Control, co spowoduje umieszczenie w oknie uŜytkownika wirtualnego
klawisza „Stop” i odpowiadającego jemu elementu (połączonego z elementem warunku przerwania pracy pętli) w oknie struktury programu.
•
Na palecie funkcji wybrać Numeric → Random Number (0-1) i umieścić element z
lewej strony elementu Waveform Chart, a następnie połączyć zacisk wyjściowy
elementu Random Number z zaciskiem wejściowym elementu Waveform Chart.
Strukturę programu po tych operacjach przedstawiono na poniŜszym rysunku.
•
PoniewaŜ generator funkcji pseudolosowej generuje liczby z przedziału [0, 1], to
w oknie uŜytkownika naleŜy zmienić zakres rejestratora wpisując w miejsce –10
zero a w miejsce 10 jedynkę. Uruchomić program, a następnie zatrzymać go klikając myszą na klawisz „STOP”.
•
MoŜna zauwaŜyć, Ŝe generacja poszczególnych liczb przebiega na tyle szybko, Ŝe
w czasie działania programu nie moŜna zaobserwować ich poszczególnych wartości. W celu zmiany tego stanu naleŜy wprowadzić procedurę opóźnienia, która będzie realizowana po wygenerowaniu kaŜdej liczby. Dodatkowo naleŜy przewidzieć
moŜliwość regulacji tego opóźnienia w zakresie od 0 do 1 sekundy.
•
W oknie uŜytkownika wybrać na palecie Numeric → Knob. Zmienić zakres regulacji wpisując w miejsce 10 jedynkę. Umieścić element odpowiadający wirtualnemu potencjometrowi wewnątrz pętli. Na palecie funkcji wybrać Timing → Wait
Until Next ms Multiply i umieścić element wewnątrz pętli. Kliknąć prawym klawiszem myszy na ostatni element i wybrać pozycję Help. Zapoznać się z opisem
funkcji.
•
JeŜeli maksymalne opóźnienie ma być równe 1 sek., a funkcja opóźnienia „wyskalowana jest w milisekundach, to nastawę potencjometru naleŜy pomnoŜyć przez
1000. Na palecie funkcji wybieramy kolejno Numeric → Numeric Constant i Numeric → Multiply. Połączyć wybrane elementy tak, jak na rysunku poniŜej i uruchomić program. MoŜna zauwaŜyć, Ŝe podczas działania programu moŜliwa jest
zmiana czasu opóźnienia i tym samym szybkość pojawiania się kolejnych generowanych liczb pseudolosowych.
•
W kolejnym kroku naleŜy rozszerzyć program o funkcję wyznaczania wartości
średniej generowanych liczb. BieŜąca wartość średnia powinna być wyświetlana
na wirtualnym wyświetlaczu umieszczonym w oknie uŜytkownika. Pętle programowe While i For umoŜliwiają utworzenie rejestru przesuwnego, do którego moŜna wprowadzić zmienną, wykorzystując w tym celu jego wejście oznaczone symbolem . W następnym obiegu pętli wprowadzona wartość zmiennej pojawi się
na wyjściu rejestru, które oznaczone jest symbolem . Utworzenie rejestru przesuwnego jest proste. NaleŜy kliknąć prawym klawiszem myszy na lewej lub prawej krawędzi ramki pętli programowej i wybrać Add Shift Register.
•
Wyznaczenie bieŜącej wartości średniej sprowadza się do wyznaczenia bieŜącej
sumy wygenerowanych liczb pseudolosowych i podzielenia jej przez ich liczbę.
Strukturę programu po przeprowadzonych operacjach przedstawiono na rysunku
poniŜej.
•
Wartość średnią moŜna wyznaczyć równieŜ bazując na gotowych funkcjach dostępnych na palecie funkcji. Na tej palecie wybrać Mathematics → Pobability and
Statistics → Mean.vi. Ta funkcja wyznacza wartość średnią n liczb zapisanych w
macierzy jednowymiarowej. Element naleŜy umieścić po prawej stronie pętli programowej i połączyć jego wejście z wyjściem generatora liczb pseudolosowych.
Po wykonaniu połączenia jego odcinek poza ramką pętli zostanie zaznaczony jako
połączenie błędne. Błąd wynika z róŜnych formatów danych (wyjściowych z generatora i wejściowych funkcji Mean.vi. W celu poprawienia programu ustawić kursor na kwadracie znajdującym się na ramce pętli w miejscu przejścia połączenia
generatora liczb pseudolosowych i elementu funkcji Mean.vi i po kliknięciu prawym klawiszem myszy wybrać Enable Indexing. Kliknąć prawym klawiszem my-
szy na wyjście funkcji Mean.vi i wybrać Create → Indicator. Strukturę programu
po przeprowadzonych operacjach przedstawiono na rysunku poniŜej.
•
Uruchomić program i porównać wartości wyświetlane na dwóch wirtualnych
wyświetlaczach.
Literatura:
1. Tłaczała W. – Środowisko LabVIEW w eksperymencie wspomaganym komputerowo
– WNT Warszawa 2002.
2. Nawrocki W. – Rozproszone systemy pomiarowe – WKŁ Warszawa 2006.