2. Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ"
http://www.eltech.ru/kafedrs/fet_eips/acni/LABS/lab1.htm
Автор - Вадим Перепеловский

Лабораторная работа № 1

ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ ВИРТУАЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Цель работы: приобретение навыков программирования в среде LabVIEW.

Пакет прикладных программ LabVIEW обеспечивает программную поддержку автоматизированных систем для научных исследований (АСНИ) и автоматизированных систем управления (АСУ). Персональный компьютер традиционной комплектации дополнен многофункциональными встроенными платами ввода/вывода аналоговой и цифровой информации для стационарных и портативных компьютеров, стандартных интерфейсов (VME, IEEE, RS), сетей промышленных контроллеров (внешних адаптеров).
Среда LabVIEW многофункциональна и обеспечивает:

Сочетание двух и более функций LabVIEW позволяет создать эффективную систему управления, контроля, передачи данных.
Основная особенность LabVIEW с точки зрения пользователя - графическая интерпретация языка программирования этой системы. Графический язык - язык функциональных блок-диаграмм - позволяет значительно упростить создание, например, программ управления внешним объектом или обработки данных, полученных от внешнего устройства. Вместе с тем в среде LabVIEW возможно использование программ на Си. Возможности системы расширяются за счет дополнительных библиотек по работе с базами данных (SQL, Toolkit), обработке изображений (Convert VI), PID-регулированию (PID Control).
Управление экспериментом - одно из возможных приложений LabVIEW. Для пользователя управление экспериментом сводится к работе с лицевой панелью виртуальной установки на экране монитора, с помощью которой он наблюдает за необходимыми параметрами и управляет программно-аппаратным комплексом.
В среде LabVIEW могут быть созданы виртуальные приборы, моделирующие как отдельные функции измерительного или управляющего комплекса, так и весь комплекс в целом; возможно полное моделирование эксперимента. В последнем случае нет необходимости подключать внешние и согласующие устройства. Пользователь работает с виртуальными устройствами, обеспечивающими достаточную степень адекватности моделируемых процессов реальным.
Цикл лабораторных работ по курсу АСНИ ориентирован на работу в системе LabVIEW в режиме моделирования эксперимента. Входные сигналы, внешние устройства, объекты исследования и управления, измерительные установки и т.п. моделируются средствами пакета LabVIEW с учетом особенностей протекания реальных процессов.

Пользовательский интерфейс LabVIEW

Система запускается соответствующей иконкой в среде Windows. После запуска LabVIEW на экране монитора открываются два окна: окно лицевой панели прибора - серый фон и окно схемы (блок-диаграммы) - белый фон. Переключение из одного окна в другое осуществляется с клавиатуры командой Ctrl + F или, при использовании мыши, выбором окна (курсор устанавливают на нужное окно, нажать левую кнопку). В каждом из окон пользователю предлагается головное меню, меню режимов и ситуационное меню, дополняющее и частично дублирующее головное меню. Доступные пункты в любом меню выделены более ярким цветом.
Головное меню обеспечивает общее взаимодействие LabVIEW с пользователем. Пользователю предоставляется ряд возможностей, из которых наиболее часто используются:
Files - работа с файлами:
New - создать новый файл;
Open - загрузить файл из каталога;
Close - закрыть файл;
Save (Save As, Save And Copy As) - записать (записать как, записать и скопировать как);
. . . . .
Exit - выход из LabVIEW;
при отработке пунктов меню Close и Exit система запрашивает, записать или нет текущий файл;
Edit - редактирование файла:
Cut - поместить предварительно отмеченный блок* в "карман";
Copy - поместить копию отмеченного блока в "карман";
Paste - перенести содержимое "кармана";
. . . . .
Remove Bad Wires - удалить дефектные трассы**;
. . . . .
Operate - выполнение программы:
Run - запуск программы на пошаговое выполнение (дублирует режим );
Stop - остановка выполнения программы (дублирует режим );
. . . . .
Controls - меню элементов управления (доступ к библиотеке и выбор необходимых элементов управления) - доступно в окне лицевой панели в режиме редактирования;
Functions - меню функциональных блоков (доступ к библиотекам и выбор необходимых функциональных блоков) - доступно в окне схемы в режиме редактирования;
Window - работа с окнами:
Show Diagram (§ + F) - переход между окнами;
Show Help Window - переход в окно подсказки;
Tile - показ двух окон (лицевой панели и схемы) одновременно;
Size to Screen - растянуть текущее окно во весь экран;
. . . . .
* Блок отмечают в окне лицевой панели или в окне схемы в режиме редактирования.
**Дефектные трассы (неустановленные связи) - см. режим установления связей.
Выбор любого доступного пункта и подпункта головного меню осуществляется следующим образом: курсор устанавливают на поле необходимого пункта и нажимают левую кнопку мыши.
Меню режимов обеспечивает наглядность и удобство пользовательского интерфейса и позволяет работать в следующих режимах: Наряду с обеспечением различных видов работы меню режимов сообщает о наличии ошибки в схеме прибора. Такая иконка появляется каждый раз, когда нарушена внутренняя логика программы LabVIEW. При попытке запуска дефектной программы на выполнение сообщение об ошибке конкретизируется (открывается окно Error с диагностикой ошибки), одновременно к головному меню добавляется еще один пункт - Help. Подсказка в LabVIEW носит контекстный характер.
Активизация любого доступного режима: курсор устанавливают на соответствующую иконку и нажимают левую кнопку мыши. Система сигнализирует о включении режима: выбранная иконка чернеет.
В режиме редактирования графических объектов помимо выбора графического объекта из меню Controls и Functions возможны следующие операции: Ситуационное меню доступно из рабочего поля любого окна и иконки при зажатой правой кнопке мыши. В зависимости от того, на каком объекте установлен курсор, содержание меню меняется: могут быть предложены средства редактирования иконок; измен статус блока, замена блока, диагностика ошибок редактирования, выбор шрифтов, элементы пунктов головного меню Controls и Functions и т.д. Использование ситуационного меню во многом ускоряет и упрощает процесс программирования в среде LabVIEW.

Пример программирования в среде LabVIEW

Организовать цифровой ввод с лицевой панели и графический вывод (на экран) данных.

1 Запускаем LabVIEW соответствующей иконкой в среде Windows.
2 Работаем в окне лицевой панели в режиме редактирования графических объектов.
3 Выбираем устройство ввода из головного меню: Controls t Numeric ...
4 Ставим метку выбранного устройства ввода: набираем с клавиатуры название устройства, например, "samples" (автоматически устанавливается режим ввода с клавиатуры), переводим курсор на свободное поле окна и нажимаем левую кнопку (отключаем режим ввода с клавиатуры).
5 Выбираем устройство вывода из головного меню: Controls Graph ...
6 Размещаем оптимальным образом устройства ввода и вывода на лицевой панели.
7 Переходим в окно схемы.
8 Размещаем оптимальным образом блоки устройств ввода и вывода на схеме.
9 Переходим в режим установления связи.
10 Выполняем связь "устройство ввода - устройство вывода": устанавливаем курсор на блок "samples" (иконка блока мигает) и, зажав левую кнопку мыши, ведем курсор к блоку устройства вывода. Когда иконка блока вывода начнет мигать, отпускаем и еще раз (коротко) нажимаем левую кнопку. Если линия связи пунктирная (связь не установлена), удаляем ее: нажимаем правую кнопку мыши и повторяем операцию установления связи. Удалить неустановленную связь можно с помощью пункта головного меню Edit (см. выше) или отметив неустановленную связь как объект в режиме редактирования графических объектов и нажав DELETE.
11 Выходим из режима установления связи.
12 Переходим в окно лицевой панели.
13 Переходим в режим счета.
14 Запускаем счет в цикле.
15 Вводим в режиме манипулирования элементами управления данные.
16 Останавливаем счет.
17 Выходим из LabVIEW с помощью головного меню: File Exit ... В появившемся меню Select t File в нижней строке записываем имя созданного файла с расширением *.VI.

Получить на графическом экране сигнал шума.
Выполняем шаг 1 предыдущего задания и с помощью пункта головного меню File t Open загружаем файл, полученный при выполнении этого задания. Устанавливаем режим редактирования графических объектов и переходим в окно схем. Удаляем ранее установленную связь "устройство ввода - устройство вывода" и в пункте головного меню Functions t Analysis t Signal Generation ... выбираем блок сигнала шума. Размещаем все блоки в окне схем оптимальным образом и переходим в режим установления связи. Устанавливаем связи "устройство ввода - блок сигнала шума" (подводя курсор к верхнему левому углу иконки блока сигнала - уголок иконки мигает) и "блок сигнала шума - устройство вывода" (курсор подводим к верхнему правому углу иконки блока сигнала шума). Возвращаемся в окно лицевой панели, переходим в режим счета и запускаем счет в цикле. Следим за изменениями графика сигнала шума в зависимости от величины "sampler". Выход из LabVIEW с записью - записываем текущий файл под тем же именем, помещая его в свой подкаталог.

С помощью ситуационного меню настроить графический экран.
Запускаем LabVIEW и загружаем файл, полученный при выполнении заданий 1 и 2. В окне лицевой панели устанавливаем курсор на графический экран (в данном случае режим значения не имеет) и зажимаем правую кнопку мыши. Из появившегося меню выбираем необходимые пункты (не отпуская правой кнопки мыши устанавливаем курсор на нужную строку и нажимаем левую кнопку): установка/отмена автоматической шкалы по оси X(Y), вывод блока настроек экрана на лицевую панель и т.п. В режиме счета наблюдаем, какие настройки для чего могут быть применены. При выходе из LabVIEW записываем файл с измененными настройками экрана (переписываем текущий файл с сохранением имени в свой подкаталог).

Ввод текста в режиме текстового редактирования.
Запускаем LabVIEW и загружаем файл (задания 1-3). Переходим в режим редактирования текста . Устанавливаем курсор на свободное поле лицевой панели и вводим с клавиатуры текст (например, номер группы и фамилию). Выходим из режима текстового редактирования. При выходе из LabVIEW записываем файл (переписываем текущий файл с сохранением имени).

Внимание!
1. Перед началом выполнения работы создайте свой подкаталог.
2. Если в методических указаниях нет специальных указаний, то файл с выполненными заданиями является вашим отчетом.
3. Лицевая панель созданной вами виртуальной установки должна быть подписана (фамилия, номер группы, номер лабораторной работы) в режиме текстового редактирования лицевой панели.
4. Если в лабораторной работе предполагается редактирование, скопируйте исходный файл в свой подкаталог. Редактируйте только копию исходного файла.