Практический курс Введение в LabVIEW 8

Цели курса Научиться основам графического программирования Возможность применения LabVIEW для создания собственных приложений - Сбор, анализ, отображение и сохранение данных –Поиск и использование функций анализа и обработки –Использование различных типов данных –Запись и печать результатов

Графическая среда разработки LabVIEW Среда графического программирования Исполнение кода на различных ОС и устройствах Широкий диапазон приложений

Приложения на базе виртуальных приборов Разработка –Обработка сигналов и видеоизображений –Встраеваемые программируемые системы (PC, DSP, FPGA, Microcontroller) –Построение прототипов и моделирование –Многое другое Управление –Автоматическое управление динамическими системами –Мехатроникаи робототехника –Многое другое Измерения –Элекроника и Электротехника –Основы измерительных технологий –Многое другое DesignPrototypeDeploy Единая платформа разработки

Технологии NI – Интегрированная аппаратная платформа High-Speed Digitizers High-Resolution Digitizers and DMMs Multifunction Data Acquisition Dynamic Signal Acquisition Digital I/O Instrument Control Counter/ Timers Machine Vision Motion Control Distributed I/O and Embedded Control Laptop PC PDA Desktop PC PXI Modular Instrumentation Signal Conditioning and Switching Unit Under Test

Раздел I – Среда LabVIEW A. Сбор данных при помощи ПК Data Acquisition Devices –NI-DAQ –Симулятор сбора данных –Звуковая карта B. Среда графического программирования LabVIEW Лицевая панель / Блок диаграмма Палитра функций и инструментов C. Компоненты приложений в LabVIEW Создание под ВП Графическое построение кода D. Дополнительное контекстное меню помощи Поиск функций Особенности работы в LabVIEW

A. Настройка Вашего оборудования Устройства сбора данных (DAQ) –Карты USB, PCI, or PXI Device –Configured in MAX Симулятор устройства (DAQ) –Симуляция DAQ устройства –Configured in MAX Звуковая карта –Встроенная во многие ПК СекцияA Секция B Секция C

Do Not Delete –Notes on hardware setup

Технические характеристики устройств Звуковая карта* NI USB DAQNI PCI DAQ Приборы* AI полоса пр 8–44 KS/s10–200 KS/s250 K–1.2 Ms/s20kS/s–2 GS/s Точность 12–16 bit 14–18 bit12–24 bit Портатив. xxsome AI каналы 28–1616–802 AO каналы 21–22–40 AC or DC ACAC/DC Запуск xxx Калибровка xxx * The above table may not be representative of all device variations that exist in each category

Что такое MAX? MAX - Measurement & Automation Explorer. MAX конфигурирует и отображает все устройства National Instruments- DAQ, PCI/PXI instruments, GPIB, IMAQ, IVI, Motion, VISA, and VXI devices. Окно для конфигурации и тестирования. Найдите иконку на Рабочем столе

Exercise 1 – Настройка устройств Используйте MAX для : –Конфигурирования и тестирования Вашей карты сбора данных (DAQ) Секция A

Do Not Delete Exercise Instructions

Упражнение 1 – Настройка устройств Используйте MAX для : –Конфигурирования и тестирования Симулятора карты сбора данных (DAQ) Секция B

Do Not Delete Exercise Instructions

Упражнение 1 – Настройка устройств Используйте Windows для : –Тестирования Вашей Звуковой карты Секция C Разблокируйте микрофон

Пуск »Программы»National Instruments LabVIEW 8.0 Startup Screen: Начать с нового VI: Новый VI Начать с примера: Examples»Find Examples… » или Откройте и запустите LabVIEW

Каждый ВП имеет 2 окна Лицевая панель Интерфейс пользователя – Элементы управления = Входы – Индикаторы = Выходы Блок диаграмма Графический код –Данные передаются по проводникам от элементов управления, через функции, к индикаторам Программа в LabVIEW называется Виртуальным прибором (ВП)

Лицевая панель (Элементы управления и индикаторы ) Числовые или слайдовые: индикаторы Числовые элементы управления: Вид палитры

Палитра всех функций Структуры: Цикл по условию Размещаются на блок- диаграмме

Recommended: Automatic Selection Tool Tools to operate and modify both front panel and block diagram objects Operating Tool Positioning/Resizing Tool Labeling Tool Wiring Tool Tools Palette Automatic Selection Tool Automatically chooses among the following tools:

Кнопка запуска Кнопка запуска в непрерывным режиме Экстренная остановка Отладочный индикатор Дополнительные кнопки управления на блок-диагрмме Строка управления лицевой палитры и блок диаграммы Retain Wire Values Button Кнопки пошагового доступа в узлы кода

Do Not Delete Exercise Instructions

Блок- диаграмма Окно лицевой панели Демонстрация : Создание ВП Входной терминал Выходной термнал Логический эл. управления Графический индикатор

Исполнение кода –Зависит от потока данных – Код на блок-диаграмме не исполняется с лева на право Код исполняется по мере поступления всех данных на все входные терминалы Отображение происходит по мере поступления всех данных на все выходные терминалы. Поточный метод программирования

Техника отладки Поиск ошибок Визуальная отладка Probes Нажать на кнопку Запуск Появится окно с описанием ошибки. Нажать на кнопку Execution Highlighting; Визуальная передача данных. Значения отобразятся на проводниках Правый кнопка мыши по проводнику для отображения индикатора пробника

Упражнение 2 – Сбор данных с использованием DAQ Секция A&B This exercise should take 15 minutes. Use a LabVIEW template to: –Acquire a signal from your DAQ device

Do Not Delete Exercise Instructions

Упражнение 2 – Сбор данных со звуковой карты Секция C Используя LabVIEW : На это упражнение дается 10

Окно контекстной помощи Help»Show Context Help, нажать Переместить курсор к объекту для обновления Дополнительная помощь –Правая кнопка мыши по иконке ВП и выбрать Help, или –Выбрать Detailed Help. на контекстном окне

Горячие клавиши в LabVIEW – – Активация/деактивация окна Help – – Удаление оборваных проводников – – Переключение между лицевой панелью и блок -диаграммой – – Отмена действий –Tools»Options… – Настройки в LabVIEW VI Properties– конфигурация свойств ВП и т.д.

Blank Page – Do not Delete

Секция II – Элементы типовой программы A. Циклы По условию С заданным числом итераций B. Функции и под ВП Виды функций Создание собственных функций (SubVI) Палитра функций и их поиск C. Принятие решений и ввод / вывод файлов Структуры CASE Выбор Ввод и вывод файла

Циклы По условию –i Индикатор текущей итерации –Всегда запускается как минимум один раз –Исполняется до поступления на терминал условия выхода С заданным количеством –i Индикатор текущей итерации –Исполняется согласно значению счетчика N на терминале While Loop For Loop

Процесс заключения в цикл 1. Выбрать из «Структуры» 2. Обвести вокруг заданного кода 3. Или переместить код внутрь цикла и завершить соединение проводников

3 Виды функций (из палитры Functions Palette) Экспресс : Функции с интерактивным окном конфигурирования (голубая иконка) Стандартные : модульного типа ВП с возможностью переконфигурирования Базовые : основные базовые функции LabVIEW; без лицевой панели и блок диаграммы (желтый цвет)

Какие виды функций доступны? Ввода и Вывода –Моделирования сбора и генерации данных –Сбора и генерации реальных сигналов при помощи DAQ – Управления приборами (последовательный и КОП (GPIB ) – Вызов ActiveX компонентов для связи сдругими программами Анализа и обработки –Анализа и обработки различных типов сигналов –Статистики –Различных разделов математики –Дополнительных временных Сохранения и записи –Ввода и вывода файлов Палитра Экспресс-Функций

Как найти функции в палитрах? Палитры содержат сотни функций Нажать кнопку «search» на строке палитры и ввести название функции Нажать и выбрать нужную функцию из списка Дважды нажать на иконку функции для отображения подпалитры Перетащить нужную функцию на блок-диаграмму

Соэдание под ВП (SubVI) Выделить код на блок-диаграмме для создания под ВП Выбрать из Меню Edit « Create SubVI»

Порядок работы функций и под ВП в LabVIEW схож с другими языками программирования Function Pseudo Code function average (in1, in2, out) { out = (in1 + in2)/2.0; } Под ВП на блок- диаграмме Calling Program Pseudo Code main { average (in1, in2, pointavg) } Вызов ВП на блок-диаграмму

Упражнение 3.1 – Анализ данных Секции A,B,&C Используем функции Экспресс для: генерации и отображения амплитуды и частоты сигнала Время выполнения 10 мин.

Do Not Delete Exercise Instructions

Упражнение 3.2 – Анализ данных Секции A&B Используем функцию Экспресс для: –Сбора и отображения амплитуды и частоты сигнала Время выполнения 10 мин.

Упражнение 3.2 – Анализ данных Секция C Используем функцию Экспресс для: –Сбора и отображения амплитуды и частоты сигнала Время выполнения 10 мин.

Принятие решений в LabVIEW 1. Структуры «Case» 2. Функция «Выбор» (a) (b) (c)

Файловый ввод/вывод File I/O – передача данных в/из файлов Файлы могут быть в виде бинарных, тестовых или таблиц Запись/Чтение LabVIEW Measurements file (*.lvm) Запись в LVM файл Чтение из LVM файла

Упражнение 3.3 – Принятие решений и сохранение данных Используем структуру «case» для: –Сохранения данных при выполнении определенного условия Время выполнения 10 мин. Секции A,B,C

Запись/чтение в /из файла- Открыть/ Создать/ Заменить Читать или Записать в файл Закрыть файл Проверка на наличие ошибок

Раздел III – Отображение результатов A. Отображение данных на лицевой панели Элементы управления и индикаторы Графики Временные циклы B. Обработка сигналов MathScript ( математические скрипты) Массивы Кластеры Элементы сигнала

Типы элементов управления и индикаторов Числовые типы данных –Ввод и отображение числовых данных –Слайдеры и ручки Логичекие типы данных –переключатели и диоды Массивы и матрицы –Числовые –Графики диаграмм –Графики осциллограмм –Графики интенсивности –Графики объемных изображений, поверхностей и моделей Декоративные панели –Переключаемые панели –Стрелки Другие элементы и типы данных –Строчные и текстовые данные –Картинки/отображение фотографий –Компоненты ActiveX Палитра элементов

Графики диаграмм Графики диаграмм – Специальный числовой индикатор, отображающий собранные данные во времени Обновление происходит с момента получения на вход терминала каждого значения Функции»Экспресс»Graph Indicators» Chart

Графики осциллограм Графики осциллограм – special numeric indicator that displays an array of data Graph updates after all points have been collected May be used in a loop if VI collects buffers of data Functions»Express»Graph Indicators»Graph

Циклы могут аккумулировать массивы на границах ( автоиндексация) В цикле For Loops автоиндексация по умолчанию Правая кнопка мыши по границе цикла активирует/ деактивирует индексацию Создание массивов с использованием Циклов Проводник стал толще Толщина проводника не изменилась Авто- индексация отключена Авто- индексация включена Отображается только значение последней итерации 1D Array

Создание массива (Шаг 1) Выбираем с палитры Controls»Modern»Array, Matrix, and Cluster иконку контейнера массива. Помещаем на лицевую панель

Создание массива (Шаг 2) 1.В контейнер массива помещаем нужный нам элемент управления или индикатор

Для чего нужен временной цикл? 1. Задержка времени исполнения кода Настройка Time Delay Express VI для работы кода с определенным промежутком времени (работа с For and While циклами). 2. Временной цикл Настройка временного цикла While loop для заданного dt. Временной циклЗадержка времени

Свойства элементов управления и индикаторов Свойства характеризуют настройки объектов Щелчок правой кнопкой мыши по объекту Свойства объектов: –размер –цвет –настройки шкал –цвет шкал –курсор –и т.д.

Упражнение 4.1 – Анализ сигнала Секции A,B,&C Используя курсор графического индикатора: –Измерить частоту и амплитуду синусоиды Время выполнения 10 мин.

Mathscript Возможности разработки приложений обработки сигналов, анализа и математических уравнений в текстовом коде среды LabVIEW –Более 500 встроенных функций –Синтаксис схожий с популярными языками математического моделирования –Встроенные в LabVIEW основанный на оригинальной среде математической разработки MATRIXx 8 LabVIEW MathScript

Текстовые математические скрипты в LabVIEW8 Интеграция существующих скриптов для быстрой разработки приложений в LabVIEW Интерактивность и легкость разработки, Разработка математических алгоритмов, обработка и анализ в одной среде LabVIEW Возможность интеграции математического и графического синтаксиса в одном ВП Поддерживаемые интерфейсы: Узел MathScript script nodeMathSoft software Mathematica softwareMATLAB ® software Maple software Xmath software MATLAB ® is a registered trademark of The MathWorks, Inc.

Математический код в MathScript Node Введение уравнений в текстовом формате Входные и выходные переменные на границах цикла Синтаксис схожий с математическими текстовыми языками Н (Functions >> Programming >> Structures >> MathScript)

Интерактивное окно MathScript Быстрая разработка и алгоритмы отладки (LabVIEW >>Tools >> MathScript Window) Окно Вывода Переменные Отображение в форматах Коммандное окно m-file script Создание и редактирование переменных Отображение в 1D, 2D, и 3D.

LabVIEW и Simulink ®

Упражнение 4.2 – Использование Script Используя узел MathScript and Интерактивное Окно MathScript для обработки и сохранения данных. Секции A,B,&C Время выполнения 25 мин.

Do Not Delete Exercise Instructions

Do Not Delete Exercise Instructions

Обзор типов данных в LabVIEW

Упражнение 5 – Применить все полученные знания Секции A,B,&C Время выполнения 20 мин.

Раздел IV – Дополнительный урок (optional) A. Дополнительные типы данных Кластеры B. Управление потоком данных Сдвиговые регистры Локальные переменные C. Разработка больших приложений Окно навигации Проект в LabVIEW

Введение в кластеры Объединяет различные типы данных Аналогия с struct в языке C Могут быть группами элементов управления или индикаторов Схожи с многожильным проводом Порядок элементов в кластере очень важен

Создание кластера 1.Выбрать контейнер кластера с палитры. Controls»Modern»Array, Matrix & Cluster 2. Вставить желаемый объект в контейнер.

Функции кластеров Местоположение Cluster & Variant, подпалитра Programming Могут быть доступны при щелчке правой кнопки мыши по терминалу кластера Bundle (Terminal labels reflect data type) Объединение в кластер по имени

Использование массивов и кластеров Отображение на графике t0 = начальное время dt = время между отсчетами Y = массив по оси Y Два способа создание кластера графиков Создание графика (абсолютное время) Кластер (относительное время )

Сдвиговый регистр – доступ к предыдущим итерациям Доступен на правой и левой границе циклов Правая кнопка мыши по границе и выбор из меню Add Shift Register Правый терминал сохраняет данные последней итерации Левый терминал сохраняет данные предыдущей итерации для начала следующей. До начала выполнения цикла Первая итерация Вторая итерация Последняя итерация 3 Инициализация

Локальные переменные Локальные переменные обеспечивают передачу данных между параллельными циклами Значение элемента управления или индикаторы может быть считанно или записано в разных местах программы в нескольких местах

Отображает текущий участок программы Идеально для больших приложений Окно навигации в LabVIEW

Проекты в LabVIEW Группирует и организует ВП Управление аппаратными средствами Управление и загрузка на различные платформы Создание библиотек и исполняемых файлов Управление большими приложениями в LabVIEW a ( LabVIEW»Project»New )

Программа сертификации LabVIEW Certified LabVIEW Developer Certified LabVIEW Associate Developer Certified LabVIEW Architect Architect Mastery of LabVIEW Expert in large application development Skilled in leading project teams Developer Advanced LabVIEW knowledge and application development experience Project management skills Associate Developer Proficiency in navigating LabVIEW environment Some application development experience Fundamentals Exam Pre-Certification Skills Test Бесплатный экзамен LabVIEW

Интеграция Multisim с LabVIEW 1. Create Schematic 2. Virtual Breadboard 3. Simulate 4. PCB Layout 5. Test 6. Compare

NI.COM/RUSSIA

Do Not Delete Exercise 2 Solutions

Do Not Delete Exercise 3.1 Solutions

Do Not Delete Exercise 3.2 Solutions

Do Not Delete Exercise 3.3 Solutions

Do Not Delete Exercise 4.1 & 4.2 Solutions

Do Not Delete Exercise 5 Solutions