Лабораторная работа 1
ИЗУЧЕНИЕ СРЕДЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ «LabVIEW»
Учебные цели:
1. Ознакомиться с теоретическими основами и особенностями среды программирования «LabVIEW».
2. Ознакомиться с методикой моделирования в среде «LabVIEW».
3. Привить умения исследования свойств сигналов путём моделирования в среде «LabVIEW».
Теоретические основы
«LabVIEW» – это среда графического программирования, которую используют технические специалисты, инженеры, преподаватели и учёные по всему миру для быстрого создания комплексных приложений в задачах измерения, тестирования, управления, автоматизации научного эксперимента и образования. В основе «LabVIEW» лежит концепция графического программирования – последовательное соединение функциональных блоков на блокдиаграмме.
Программная среда «LabVIEW» является инструментарием технологии виртуальных приборов.
Слово «виртуальный» не должно вводить в заблуждение, поскольку приборы, реализованные по этой технологии, на самом деле являются реальными, работающими с реальными физическими входными сигналами. Виртуальность здесь понимается в смысле виртуальной имитации функций прибора математическими и программными методами. Например, виртуальный осциллограф по функциям эквивалентен реальному осциллографу, поскольку имеет физический вход для электрического сигнала. Преобразование сигнала в цифровой сигнал осуществляется аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Дальнейшая обработка и управление сигналом, его отображение для наблюдения осуществляются программным способом. Такой осциллограф имеет виртуальный экран, виртуальные ручки управления (усиление, синхронизация, развёртка и др.), графически отображаемые на экране монитора компьютера. Ручки, переключатели, кнопки виртуального прибора управляются с клавиатуры или посредством мыши.
Другим простым пояснительным примером может служить виртуальный генератор сигналов. Такой виртуальный генератор имеет реальный электрический выход, реальные входы для синхронизации, а также виртуальные ручки управления по функциям, аналогичным обычному генератору. Выходные электрические сигналы (гармонический, пилообразный, прямоугольный, случайный и т.д.) деформируются цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП). Генерация сигналов различной формы осуществляется программно-математическими методами. Например, если для генерации синусоидального сигнала в реальном генераторе используется колебательный контур, включённый в цепь обратной связи усилителя, то в виртуальном генераторе гармонический сигнал получается математически непосредственно по соответствующей тригонометрической формуле для синусоиды. Ясно, что в этом случае генерируется почти идеальный синусоидальный сигнал без нелинейных искажений, с очень стабильной частотой и амплитудой, а также с известной начальной фазой. В реальном генераторе такие метрологические параметры практически недостижимы.
Преимущество технологии виртуальных приборов состоит в возможности программным путём, опираясь на мощь современной компьютерной техники, создавать разнообразные приборы, измерительные системы и программно-аппаратные комплексы, легко их адаптировать к изменяющимся требованиям, уменьшить затраты и время на разработку.
Программная среда «LabVIEW» представляет собой высокоэффективную среду графического программирования. Широкие функциональные возможности среды «LabVIEW» позволяют использовать её в практической работе студенту, инженеру и научному работнику. Интуитивно понятный процесс графического программирования позволяет специалисту уделять больше внимания решению самой проблемы, а не процессу программирования.
Особенности среды «LabVIEW» состоят в следующем:
– функционально полный язык графического программирования, позволяющий создавать программу в форме наглядной графической блок-схемы, которая традиционно используется радиоинженерами;
– встроенные программные средства для сбора данных, управления приборами и оборудованием, обработки сигналов и экспериментальных данных, генерации отчётов, передачи и приёма данных и т.д.;
– мощное математическое обеспечение, возможность интеграции программ, написанных в среде математического пакета Matlab;
– наличие более 2000 программ (драйверов), позволяющих сопрягать разработанную программу с разнообразными приборами и оборудованием различных фирм через стандартные интерфейсы;
– наличие большого количества шаблонов приложений, а также свыше 1000 примеров, позволяющих быстро создавать собственные программы, внося в них небольшие коррекции;
– высокая скорость выполнения откомпилированных программ;
– возможность работы «LabVIEW» под управлением операционных систем Windows2000/NT/XP/, Mac OS X, и Linux Solaris.
Программа моделирования запускается путём выбора из меню «Приложения» ярлыка «LabVIEW 8.6» (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Запуск приложения
После запуска программы на экране ПЭВМ появится изображение меню, панели инструментов и окна схемы, как показано на рис. 1.2.
Рис. 1.2. Рабочее окно программы
Непосредственно под строкой меню расположены группы мнемокнопок (слева направо):
– стандартная панель;
– панель «View»;
– основная панель.
Правее основной панели расположено окно популярного списка.
Ниже расположены мнемокнопки панелей компонентов и графического оформления.
Основное место на экране монитора занимает окно схемы. Справа от него вертикально расположены мнемокнопки панели инструментов.
Пользователь может добавлять файлы в папки открытого проекта, изменить доступ к файлам и создать архив проекта.
Выяснить предназначение мнемокнопок можно, подведя к соответствующей мнемокнопке курсор.
Рассмотрим подробнее каждую мнемокнопку меню.
Меню File (рис. 1.3) включает в себя следующие пункты:
New VI – создание нового виртуального инструмента;
New... – создание нового объекта;
Open... – открывает существующий VI;
Close – закрывает активный VI;
Рис. 1.3. Меню File
Close All – закрывает все отрытые приложения;
Save – сохраняет текущий виртуальный инструмент на диске;
Save As... – сохраняет VI с новым именем;
Save All – сохраняет все открытые приложения;
Save for Previos Version… – сохраняет VI с опциями;
Revert – отменяет последнее действие;
New Projects – возвращает VI к последней сохраненной версии;
Open Projects... – открыть проект;
Save Projects – сохранить проект;
Close Projects – закрыть проект;
Page Setup... – установка опций печати на принтер;
Print... – печать VI на принтере с возможностью выбора содержимого;
Print Window... – печать содержимого окна на принтер;
VI Properties… – свойства VI;
Recently Projects – содержит список последних открываемых десяти пректов;
Recent Files – содержит список последних открываемых десяти файлов;
Quit – завершение работы с «LabVIEW»;
Для изменения объектов на интерфейсной панели или в окне редактирования диаграмм, а также для вставки, копирования и удаления объектов следует использовать меню редактирования Edit (рис. 1.4).
Рис. 1.4. Меню Edit
Меню Edit включает в себя следующие пункты:
Undo Create... – отмена действия;
Redo Delete... – «возврат» отменённого действия;
Cut – удаление выбранного объекта и копирование его в буфер обмена;
Copy – копирование выделенного объекта в буфер обмена;
Paste – вставка объекта из буфера обмена;
Remove From Proects – удалить из проекта;
Select All – выделить всё;
Make Selected Values Default – сделать выбранные значения по умолчанию;
Reinitialize Selected Values to Default – сбросить выбранные значения по умолчанию;
Customize Control… – открывает окно редактирования элементов управления и индикаторов;
Import Picture to Cipboard – копирует выбранный рисунок в буфер обмена для дальнейшей вставки;
Set Tabbing Order… – установка последовательности активизации объектов интерфейсной панели во время выполнения программы, при использовании клавиши Tab;
Remove Broken Wires – удаляет незадействованные или неправильные связи в окне редактирования;
Clean Up Diagram – схема очистки;
Remove Breakpoints from Hierarchy – удаление точек остановки от иерархии;
Create SubVI – создание подприбора;
Disable Panel Grid Alignment – отключить панель сетки выравнивания;
Align Items – выравнивание элементов;
Distribute Items – распространить элементы;
VI Revision History… – пересмотр истории виртуального прибора;
Run – Time Menu... – редактирование меню;
Find and Replace... – найти и заменить;
Show Search Results – показать результаты поиска.
Команды, связанные с запуском виртуального инструмента на исполнение, содержатся в меню управления Operate (рис. 1.5).
Рис. 1.5. Меню Operate
Меню Operate включает в себя следующие пункты:
Run – запускает программу на выполнение;
Stop – прекращает выполнение программы;
Step Into – шагнуть в…;
Step Over – шагнуть за…;
Step Out – шагнуть вперед;
Suspend when Called – пауза, когда вызывается VI;
Print at Completion – печать интерфейсной панели VI по окончании его работы;
Log at Completion – регистрация данных по завершении работы программы;
Data Logging – настройки регистрации данных;
Change to Run Mode – переключатель между режимами выполнения программы и редактирования;
Connect to Run Mode – подключение режима запуска;
Debug Application or Shared Library – отладка приложений.
Для управления проектом служит меню Tools (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Меню Tools
Меню Tools включает в себя следующие пункты:
Instrumentation – обновление VXI-драйверов и другие функции;
Measurement & Automation Explorer... – запускает программу конфигурирования устройств DAQ, GPIB, IMAQ, IVI, Motion, VISA, VXI;
Data Acquisition – программа конфигурирования DAQ-устройств и просмотра каналов;
Compare – сравнение виртуальных инструментов, их иерархии, сравнение файлов;
Source Code Control – администрирование проекта;
VI Revision History – добавление поясняющих записей текущей версии виртуального инструмента;
User Name... – изменение имени пользователя;
Build Application or Shared Library (DLL)... – компилятор приложений, позволяет создавать запускаемое приложение (EXE) или DLL-библиотеку (Windows);
VI Library Manager… – менеджер управления библиотеками;
Edit VI Library… – программа редактирования библиотек;
Web Publishing Tool… – программа публикации VI в Web;
Advanced – опция, позволяющая включать в свои проекты компоненты ActiveX, осуществлять «массовую» компиляцию, устанавливать метрики VI, импортировать и экспортировать текстовые файлы в/из проекта;
Options... – опции для виртуального инструмента.
Меню Window (рис. 1.7) служит для переключения между окнами, открытия закрытия панелей и т.д.
Рис. 1.7. Меню Window
Меню Window включает в себя следующие пункты:
Show Block Diagram – переключить или открыть интерфейсную панель или окно диаграмм;
Tile Left and Right – выровнять окна по левому и правому краям;
Tile Up and Down – выровнять окна по верхнему и нижнему краям;
Full Size – увеличить окно до размеров экрана;
All Windows... – все окна... .
Рис. 1.8. Меню Help
Меню Help (рис. 1.8) включает в себя следующие элементы
Show Context Help – показать контекстную подсказку;
Lock Context Help – скрыть контекстную подсказку;
Search the LabVIEW help – поиск с помощью «LabVIEW»;
Explain Error... – пояснение ошибок программы, ели они существуют;
Help for This VI – помощь для текущего VI;
Find Examples... – найти примеры...;
Find Instrument Drivers... – найти драйвера приборов;
Web Resources – соединение с сайтом фирмы National Instruments;
About LabVIEW – о среде разработки «LabVIEW»;
При нажатии на лицевой панели правой кнопки мыши всплывает палитра Functions, а при нажатии правой кнопки мыши на панели блок-диаграмм появляется палитра Controls.
В таблицах 1.1 – 1.5 указаны подпалитры, элементы которых находятся, например, во вкладке Programming (рис. 1.9).
Рис. 1.9. Палитра Functions
1.1. Подпалитры меню Controls, палитра Modern
Подпалитра
|
Английское название
|
Русское название
|
Функции элементов подпалитры
|
|
Numeric
|
Числовые элементы
|
Источники и приёмники числовых данных
|
|
Boolean
|
Логические элементы
|
Источники и приёмники логических переменных true и false. Логические элементы управления и индикации
|
|
String & Path
|
Строка и путь
|
Строковые элементы управления и индикаторы. Работа со строковыми (текстовыми данными). Управление и индикация пути размещения файлов, папок или директорий
|
|
Array, Matrix & Cluster
|
Массив, матрица, кластер
|
Позволяют создавать массивы, матрицы и кластеры
|
|
List & Table
|
Лист и таблица
|
Позволяют создавать или отображать числовую, символьную, буквенную информацию в виде строк или таблиц
|
|
Graph
|
График
|
Позволяют отображать данные в виде графиков (одномерных, двумерных, трехмерных и т.д.)
|
|
Ring & Enum
|
Кольцевой список и перечень
|
Используется для составления кольцевых списков, когда перечень (текстовое сообщение, картинка и т.п.) в списке ставится в соответствие некоторому числовому объекту
|
|
Containers
|
Контейнеры
|
Объекты, позволяющие размещать внутри элементы управления и индикации, лицевые панели подприборов, элементы ActiveX
|
|
I/O
|
Ввод/Вывод
|
Позволяет создавать параметры и опции устройств и плат ввода-вывода данных
|
|
Refnum
|
Ссылки
|
Содержит индикаторы, связывающие с файлом или приложением
|
|
Variant & Class
|
Вариант и Класс
|
Создание различных вариантов и классов
|
|
Decoration
|
Оформление
|
Позволяет оформлять дизайн и внешний вид лицевой панели в ВП. Элементы оформления не имеют терминалов в блок-схеме ВП
|
1.2. Подпалитры меню Functions, палитра Programming
Подпалитра
|
Английское название
|
Русское название
|
Функции элементов подпалитры
|
|
Structures
|
Структуры
|
Инструменты предназначенные для создания циклов, формул и т.д.
|
|
Array
|
Массивы
|
Позволяет создавать на панели блок-диаграмм элементы массивов
|
|
Cluster, Class & Variant
|
Кластер, Класс и Вариант
|
Создание кластеров, классов и вариантов
|
|
Numeric
|
Числовые элементы
|
Создание числовых элементов, переменных, констант и т.д. и операций над ними
|
|
Boolean
|
Логические элементы
|
Создание логических элементов, и логических операций
|
|
String
|
Строка
|
Создание строк, операции над строками (перевод данных в строчный вид и т.д.)
|
|
Comparison
|
Сравнение
|
Позволяет использовать различные операции сравнения
|
|
Timing
|
Время
|
Создание времени длительности операций, циклов и т.д.
|
|
Dialog & User Interface
|
Диалоговое окно и пользовательский интерфейс
|
Создание диалогового окна и пользовательского интерфейса программы или ВП (виртуального прибора)
|
|
File I/O
|
Файл ввода/вывода
|
Использование файлов для входной и выходной информации (чтение из файла, запись в файл и т.д.)
|
|
Waveform
|
Сигнал
|
Операции над графиками (перевод цифрового сигнала в аналоговый, аналогового в цифровой и т.д.)
|
|
Application Control
|
Контроль приложений
|
Создание элементов контроля за приложением, запуск, остановка ВП и т.д.
|
|
Synchronization
|
Синхронизация
|
Синхронизация
|
|
Graphics & Soung
|
Графика и звук
|
Использование изображений и звука в виртуальном приборе
|
|
Report Generation
|
Формирование отчётов
|
Создание отчёта по работе ВП
|
1.3. Подпалитры меню Functions, палитра Mathematics
Подпалитра
|
Английское название
|
Русское название
|
Функции элементов подпалитры
|
|
Numeric
|
Числовые элементы
|
Создание числовых элементов, переменных, констант и т.д. и операций над ними
|
|
Elementary & Special Functions
|
Элементарные и специальные функции
|
Использование элементарных функций (sin(x), cos(x) и т.д.) и специальных функций (функция Бесселя и т.д.)
|
|
Linear Algebra
|
Линейная алгебра
|
Операции линейной алгебры (операции над матрицами).
|
|
Fitting
|
Подбор значений
|
Подбор математических значений
|
|
Interpolation & Extrapolation
|
Интерполяция и экстраполяция
|
Построение графика интерполяции и экстраполяции
|
|
Integration & Differentiation
|
Интеграл и Дифференциал
|
Функции интегрирования и дифференцирования
|
|
Probability & Statistics
|
Вероятность и Статистика
|
Инструменты для оценки вероятности и статистических показателей
|
|
Optimization
|
Оптимизация
|
Оптимизация математических вычислений
|
|
Differential Equations
|
Дифференциальные уравнения
|
Создание и решение дифференциальных уравнений
|
|
Geometry
|
Геометрия
|
Инструменты для геометрических задач
|
|
Polynomial
|
Полиномы
|
Создание и операции над полиномами
|
|
Scripts & Formula
|
Скрипты и Формула
|
Быстрое создание формул и скриптов
|
1.4. Подпалитры меню Functions, палитра Signal Processing
Подпалитра
|
Английское название
|
Русское название
|
Функции элементов подпалитры
|
|
Waveform Generations
|
Генерация сигнала
|
Инструменты для создания сигналов различной формы (генераторы разных типов сигнала)
|
|
Waveform Conditioning
|
Кондиционирование сигнала
|
Кондиционирование сигнала
|
|
Waveform Measurements
|
Измерение сигнала
|
Инструменты для измерения различных параметров сигнала
|
|
Signal Generation
|
Генерация сигналов
|
Инструменты для создания сигналов различной формы (генераторы разных типов сигнала)
|
|
Signal Operation
|
Операции над сигналами
|
Операции над сигналами
|
|
Windows
|
Окна
|
Создание окон сглаживания сигналов
|
|
Filters
|
Фильтры
|
Набор различных фильтров (ФНЧ, ФВЧ, полосовой фильтр, режекторный и т.д.)
|
|
Spectral Analysis
|
Анализ спектра
|
Набор различных анализаторов спектра сигнала
|
|
Transforms
|
Преобразование
|
Математические (функциональные) преобразования сигналов
|
|
Point By Point
|
Точка за точкой
|
Построение сигнала точечно (суммирование).
|
1.5. Подпалитры меню Functions, палитра Express
Подпалитра
|
Английское название
|
Русское название
|
Функции элементов подпалитры
|
|
Input
|
Входные данные
|
Элементы, подаваемые на вход (входные данные)
|
|
Signal Analysis
|
Анализ сигнала
|
Различные инструменты для анализа параметров сигнала
|
|
Output
|
Выходные данные
|
Выходные данные, получаемые в результате выполнения задачи
|
|
Signal Manipulation
|
Манипуляция сигнала
|
Манипуляции с сигналами
|
|
Execution Control
|
Контроль исполнения
|
Инструменты для контроля за выполнением приложения (циклы while,case и т.д.)
|
|
Arithmetic & Comparison
|
Арифметика и сравнение
|
Арифметические и логические операции.
|
В «LabVIEW» удобно использовать такие горячие клавиши, как:
– при работе с файлами:
– при работе с окнами:
– команды редактирования:
– команды выбора режимов:
Для работы в окне редактирования диаграмм и соединения элементов следует освоить всего четыре основных приёма техники соединений (рис. 1.10).
Рис. 1.10. Техника соединения элементов
Для работы удобно использовать меню быстрого доступа (рис. 1.11)
Рис. 1.11. Меню быстрого доступа
Рассмотрим подробно элементы панели, изображенной на рис. 1.11:
1 – кнопка запуска программы на выполнение, пока приложение выполняется, значок меняет свой внешний вид;
2 – кнопка запуска программы на выполнение в циклическом режиме, пока приложение выполняется, значок меняет свой внешний вид;
3 – кнопка для прекращения выполнения программы;
4 – кнопка "ПАУЗА" приостанавливает исполнение программы до последующего нажатия на эту же кнопку;
5 – выпадающее меню редактирования свойств шрифта: тип, размер, стиль и цвет;
6 – выпадающее меню, позволяющее осуществлять выравнивание и позиционирование объектов, это такие опции, как выравнивание выбранных объектов по левому краю, по правому и т.д.;
7 – выпадающее меню, содержащее команды пространственного распределения графических объектов передней панели VI;
8 – изменение размера объекта;
9 – выпадающее меню для размещения объекта поверх или под желаемым.
Указания по выполнению работы
Запустить программу моделирования путём выбора из меню «Приложения» ярлыка «LabVIEW 8.6». Далее следовать пошаговой инструкции.
Шаг 1. Для создания 1 мнемокнопки, например задающую число 20, на окне «Front Panel» щёлкнем правой кнопкой мыши, после чего появится палитра «Controls». Выберем нажатием левой кнопки мыши последовательно следующие подпалитры: «Modern»\«Numeric»\«Knob». Иконку «Knob» перетаскиваем на панель. Пользователь может дать ей произвольное название, выделив при этом название «Knob», и напечатав вместо него своё. Но так как максимальное значение данной мнемокнопки равно 10, то щёлкнув левой кнопкой мыши по цифре 10, представится возможность изменить её, например, вписав там число 20. После чего, зажав ползунок, левой кнопкой мыши переместить его на число 20.
Вывод: в результате создана одна мнемокнопка, на выходе которой генерируется число 20, как показано на рис. 1.12.
Рис. 1.12. Мнемокнопка «Knob»
Шаг 2. Для добавления строки на окне «Front Panel» щёлкнем правой кнопкой мыши, после чего появится палитра «Controls» после чего появится палитра «Controls». Выберем нажатием левой кнопки мыши последовательно следующие подпалитры: «Modern»\«String & Path»\«String Control». Аналогичным образом название строки можно изменить, а в строку внести любую нужную информацию, например формулу.
Вывод: в результате создана строка, показанная на рис. 1.13.
Рис. 1.13. Вид строки
Шаг 3. Для добавления графика на окне «Front Panel» щёлкнем правой кнопкой мыши, после чего появится палитра «Controls» после чего появится палитра «Controls». Выберем нажатием левой кнопки мыши последовательно следующие подпалитры: «Modern»\«Graph»\«Waveform Graph». Аналогичным образом название графика можно изменить, а также задать начальные и конечные значения на каждой оси. Это может быть необходимо для определения более точного значения на графике.
Вывод: в результате создана панель графика, показанная на рис. 1.14.
Рис. 1.14. Панель графика
Шаг 4. Для добавления генератора сигналов необходимо перейти на панель диаграмм, для этого нужно нажать на поле созданного ранее графика два раза левой кнопкой мыши. После чего щёлкнуть правой кнопкой по пустому месту, для того чтобы всплыла палитра «Functions». После чего в подпалитре «Signal Processing» выбрать вкладку «Wfm Generations», а в ней генератор «Sine Waveform». У данного генератора есть различные входы и выходы. Подробнее о них можно узнать, нажав на прибор правой кнопкой мыши и выбрав пункт меню «Help».
Но так как основные параметры аналогового сигнала амплитуда и частота, то для создания сигнала необходимо соединить созданный ранее «Knob» с входами генератора «Amplitude» и «Frequency», для чего следует последовательно кликнуть левой кнопкой мыши на вход генератора и на выход мнемокнопки. Для отображения сигнала на графике аналогичным образом нужно соединить вход графика и выход «signal out».
Вывод: в результате создан виртуальный прибор, который служит как генератор аналогового сигнала. Данный виртуальный прибор показан на рис. 1.15.
Рис. 1.15. Виртуальный функциональный генератор
Шаг 5. В среде «LabVIEW» активно используются математические операторы. Найти их можно в палитре «Functions» в подпалитре «Programming» в вкладке «Numeric». На большинстве из них два входа и один выход. Рассмотрим для примера оператор перемножения. На входы данного оператора могут подаваться совершенно различные величины. Например, подадим на вход «Х» данные с «Knob», а на вход «У» сигнал с аналогового генератора. Создадим ещё один график и соединим вход графика с выходом оператора так, как показано на рис. 1.16.
Рис. 1.16. Схема виртуального прибора
Запустить полученный виртуальный прибор, сделать выводы по работе данного оператора. Создать самостоятельно 2 – 3 подобных виртуальных прибора, только с другими математическими операторами, добавить их в отчёт.
Шаг 6.Для упрощения записи формулы можно воспользоваться таким оператором, как «Formula». Он находится в подпалитре «Mathematics» в вкладке «Script & Formula». При двойном щелчке по оператору открывается меню, где с помощью переменных и операторов задаётся функция этих переменных. Переменными, поступающими на вход, также могут быть константы и функции.
Подадим на переменную «Х1» сигнал с генератора, а в меню формулы напишем формулу: «Х1+20», заметим, что формула пишется без пробелов, а переменные можно прописывать как вручную, так и выбирая из меню.
Формула будет иметь вид, как показано на рис. 1.17.
Рис. 1.17. Вид оператора «Formula»
Структурная схема виртуального прибора с добавленным оператором «Формула» будет иметь вид, как на рис. 1.18.
Рис. 1.18. Схема виртуального прибора с оператором «Формула»
Добавить в отчёт скриншот программы, сделать выводы по работе данного оператора.
Шаг 7. Для добавления узла формул необходимо на окне «Block Diagram» щелкнуть правой кнопкой мыши, для того что бы появилась палитра «Functions». Выберем нажатием левой кнопки мыши последовательно следующие подпалитры: «Programming»\«Structures»\«Formula Node», далее при помощи левой кнопки мыши необходимо растянуть узел формулы до удобных размеров (рис. 1.19).
Рис. 1.19. Формульный узел
Для того чтобы в формульном узле произвести операции, необходимо добавить входные и выходные величины, дать им имена, соответствующие тем, которые будут применяться в самой формуле. Для добавления входных данных необходимо нажать правой кнопкой мыши на рамке блока формулы и выбрать в диалоговом окне команду «Add Input», для добавления данных на выход необходимо выбрать в диалоговом окне команду «Add Output» (рис. 1.20).
Рис. 1.20. Добавление переменных
Далее необходимо задать саму формулу, для чего необходимо снять выделение с формульного узла, нажав левую кнопку мыши на свободном пространстве, а затем нажать левой кнопкой внутри узла. При написании формул необходимо соблюдать несколько условий:
– необходимо соблюдать регистр входных и выходных переменных;
– можно писать несколько формул, но после каждой необходимо ставить символ «;».
– в формульном узле есть основные элементарные формулы, такие как sin(x), cos(x), sqrt(x) и т.д., где x – переменная или числовое значение (рис. 1.21):
Рис. 1.21. Создание формулы
Чаще всего формульный блок используют вместе с циклом, так как бывает необходимо получить целый массив данных, из которого потом можно легко сформировать график. Рассмотрим, как это сделать. Цикл находится в подпалитре «Programming»\«Structures»\«For Loop». Для добавления цикла необходимо нажать на соответствующее изображение, а затем, зажав левую кнопку мыши, растянуть цикл на свободном пространстве. Чтобы поместить формульный узел в цикл, необходимо растянуть цикл так, чтобы формульный узел полностью входил в границы цикла (рис. 1.22).
Рис. 1.22. Цикл For Loop
В цикле существует два числа: i и N. Число i – это инкремент, для того чтобы увеличить значение i на единицу, необходимо создать дополнительную переменную i и соединить со значком инкремента, но по необходимости эту операцию можно изменить, увеличив «шаг» i не на единицу, а на большее число или на формулу. Далее, чтобы сформировать какую-то временную зависимость, необходимо число i включить в формулу. Число N – условие выхода из цикла, ему необходимо присвоить значение, это может быть как просто константа, так и данные, которые можно регулировать с лицевой панели прибора, для этого необходимо просто создать элемент который будет контролировать время выполнения цикла и соединить с переменной «N» (рис. 1.23).
Рис. 1.23. Установка параметров цикла
Данные, полученные с применением цикла и формульного узла, необходимо куда-то записывать, потому что на каждом шаге формируется «решение формулы». Для этих целей целесообразно использовать массив, в который на каждом шаге цикла будут помещаться выходные данные.
Для добавления массива необходимо выбрать следующий элемент: на панели «Block-Diagram» выбрать «Programming»\«Array»\«Build Array»
Необходимый нам массив выглядит следующим образом:
Количество входных данных можно увеличить или уменьшить, подведя курсор мыши к изображению массива и нажатием правой кнопки мыши выбрать в диалоговом окне пункты «Add Input» и «Remove Input» соответственно.
Соединим выходную переменную и массив. Для этого необходимо протянуть связь от выходной переменной к входу массива (рис. 1.24).
Рис. 1.24. Объединение массива и переменной
Добавить в отчёт данный виртуальный прибор, соединив самостоятельно выход массива и вход графика, а также задав параметры переменных «А», как аналоговый сигнал, и «В», равный 10.
Содержание отчёта по лабораторной работе
1. Название лабораторной работы.
2. Скриншот шага 1 – создание входной переменной «Knob».
3. Скриншот шага 2 – создание строки.
4. Скриншот шага 3 – создание графика.
5. Скриншот шага 4 – создание виртуального прибора «Генератор аналогового сигнала».
6. Скриншот шага 5 – создание виртуального прибора с использованием элемента «Formula».
7. Скриншот шага 6 – создание графика функции при помощи цикла «For Loop» и формульного узла «Formula Node».
8. Скриншот шага 7 – объединение массива и переменной.
9. Выводы по выполненной лабораторной работе.
Контрольные вопросы
1. Как можно задать отрицательную переменную?
2. Как изменится форма сигнала при возведении его в квадрат, в куб?
3. Какими параметрами задаётся аналоговый сигнал?
4. Какие правила необходимо соблюдать при заполнении формульного узла?
5. Как изменить размер массива?
6. Как происходит сложение числа и сигнала в операторе «Formula»?
7. Сравнить методы задания формул c использованием инструмента «Formula Node» и «Formula».
|