ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΜΕΤΡΟΛΟΓΙΑ (ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ)

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΧΑΛΚΙΔΑΣ Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών ΨΑΧΝΑ ΕΥΒΟΙΑΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΜΕΤΡΟΛΟΓΙΑ (ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ) Χ. ΛΑΜΠΡΟΠΟΥΛΟΣ - Κ. ΚΑΡΑΦΑΣΟΥΛΗΣ ΨΑΧΝΑ, 2007

2 Περιεχόμενα 1. Εισαγωγή στο Labview 1 2. To Labview βήμα προς βήμα Κατασκευή ενός ολοκληρωμένου VI Γνωριμία με το πολύμετρο HP34401A και σύνδεση του με τον Η/Υ Μέτρηση αντίστασης με το HP34401A DMM Μέτρηση Συνεχούς Τάσης Μέτρηση AC Τάσης...71

3 1. Εισαγωγή στο Labview Virtual instruments Το LabView λειτουργεί βασισμένο σε ένα μοντέλο ροής δεδομένων (data flow) στα πλαίσια του οποίου ένα πρόγραμμα ονομάζεται Virtual Instrument (VI). Τα δεδομένα ρέουν από τις πηγές δεδομένων στις καταβόθρες δεδομένων οι οποίες είναι συνδεδεμένες με καλώδια. Τα δεδομένα είναι δυνατόν να διαμορφωθούν και να επεξεργασθούν από άλλα VI καθώς «ρέουν» από τις πηγές στις «καταβόθρες». Το LabVIEW υποστηρίζει δύο ειδών VI s: Τα Εσωτερικά VI, τα οποία συνοδεύουν το LabVIEW και εκτελούν απλές λειτουργίες όπως η πρόσθεση αριθμών ή το άνοιγμα αρχείων Εκείνα που δημιουργούνται από το χρήστη και περιλαμβάνουν Γραφικό Περιβάλλον, το Front Panel Και «κώδικα», το Block Diagram Θεωρείστε το απλό πρόγραμμα σε LabVIEW που δέχεται έναν αριθμό από το χρήστη, προσθέτει σε αυτόν τον αριθμό 10 και τυπώνει στην οθόνη το αποτέλεσμα. Το πρόγραμμα αυτό έχει την ακόλουθη δομή: 1. Ο Χρήστης εισάγει έναν αριθμό (πηγή δεδομένων). 2. Το πρόγραμμα εκτελεί το VI της πρόσθεσης, το οποίο δέχεται σαν είσοδο τον αριθμό του χρήστη και τον αριθμό 10 (καταβόθρα δεδομένων) 3. Το VI της πρόσθεσης επιστρέφει το αποτέλεσμα (πηγή δεδομένων). 4. Το αποτέλεσμα παρουσιάζεται στην οθόνη (καταβόθρα δεδομένων). Τα δεδομένα ρέουν πάντα από τις πηγές στις καταβόθρες. Front Panel Κάθε VI που δημιουργείται από το χρήστη έχει ένα γραφικό interface με το οποίο αλληλεπιδρά ο χρήστης. Το Front Panel μπορεί να περιλαμβάνει διάφορα αντικείμενα από απλά πλήκτρα μέχρι πολύπλοκα γραφήματα. Block diagram Όλα σχεδόν τα VI συνοδεύονται από ένα Block Diagram που περιέχει ένα είδος προγραμματιστικής λογικής που αποσκοπεί στην επεξεργασία των δεδομένων καθώς αυτά ρέουν από τις πηγές στις καταβόθρες δεδομένων. Όλα τα στοιχεία που βρίσκονται στο block diagram συνδέονται μεταξύ τους με τέτοιο τρόπο ώστε να καθορίσουν το λογική του προγράμματος. Κάθε πηγή και καταβόθρα δεδομένων που βρίσκεται στο Front Panel έχει την αντίστοιχη απεικόνιση της στο Block Diagram. Με το τρόπο αυτό τα δεδομένα τα δεδομένα που εισάγονται από το Front Panel είναι 1

4 δυνατόν να χρησιμοποιηθούν στο Block Diagram καθώς επίσης και τιμές που έχουν προκύψει από την επεξεργασία στο block diagram να εκτυπωθούν. Controls Η πιο απλή μορφή πηγής δεδομένων στο LabVIEW είναι τα controls. Tα στοιχεία αυτά εμφανίζονται σαν ένα είδος γραφικού στοιχείου στο front Panel του VI τα οποία μπορούν να δεχθούν είσοδο από το χρήστη. Κάθε control έχει την αντίστοιχη απεικόνιση του στο block diagram, όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως. Κάθε τύπος control έχει και ένα διασυνδεδεμένο τύπο δεδομένων που καθορίζει το είδος το δεδομένων που μπορεί να διατρέξει από αυτό (π.χ. ακέραιοι ή πραγματικοί αριθμοί, χαρακτήρες κτλ) Σχήμα 1: Τυπικά παραδείγματα controls μαζί με το όνομα του είδους των δεδομένων που επιτρέπουν να ρέουν από αυτά. Indicators Η πιο απλή μορφή μιας καταβόθρας δεδομένων είναι ο indicator. Το στοιχείο αυτό εμφανίζεται σαν ένα γραφικό στοιχείο στο Front Panel που μπορεί να τυπώσει κάποιο αποτέλεσμα στο χρήστη. Και ο indicator έχει το δικό συσχετισμένο στοιχείο στο block diagram. Κάθε indicator έχει ένα διασυνδεδεμένο τύπο δεδομένων τον οποίο μπορεί να παρουσιάσει στο Front Panel. Σε γενικές γραμμές κάθε indicator μπορεί να μετασχηματισθεί σε control και αντίστροφα. 2

5 Σχήμα 2: Τυπικοί indicators μαζί με τους τύπους δεδομένων που μπορούν να Παρουσιάσουν. Σχήμα 3: Το front panel και το block diagram για το από VI της πρόσθεσης που αναφέραμε νωρίτερα 3

6 Palettes Τα διαθέσιμα controls και indicators καθώς και άλλα VI;s για το block diagram είναι προσβάσιμα από το μενού palettes. Κάποιες από τις palettes έχουν υπο-μενού που περιλαμβάνουν control, indicators και VI s. Σχήμα 4: Τυπική άποψη του μενού palettes Structures Πλέον των controls, των indicators και των VI s το block diagram μπορεί να περιέχει και κάποιος προγραμματιστικές δομές που αλλάζουν την σειρά της ροής των δεδομένων στο block diagram. Αυτές οι δομές είναι οι αντίστοιχες των παραδοσιακών Looping Case-select Καθώς και κάποιες επιπλέον χωρίς ξεκάθαρη αντιστοιχία με εκείνες των παραδοσιακών γλωσσών προγραμματισμού. 4

7 Το LabVIEW υποστηρίζει έξι διαφορετικές δομές, κάποιες από τις οποίες θα χρησιμοποιήσουμε στην πορεία των εργαστηρίων 1. while-loops 2. case structures 3. event structures 4. for-loops 5. sequence structures 6. formula nodes. While-loops Μια από τις πιο συχνοεμφανιζόμενες δομές σε ένα block diagram είναι το while-loop. Σε αναλογία με τις συνήθεις γλώσσες προγραμματισμού το while loop εκτελείται συνεχώς μέχρι κάποια λογική συνθήκη να επαληθευτεί. Αντίθετα με τις συνήθης γλώσσες προγραμματισμού το while-loop περιλαμβάνει το δικό του καταμετρητή που παρέχει τον αριθμό των εκτελέσεων του βρόγχου (loop) ξεκινώντας από μηδέν. Σχήμα 5: Τρεις διαφορετικοί τρόποι για την εκτέλεση του while-loop. i) Ο πρώτος εκτελείται για πάντα γιατί η συνθήκη δεν γίνεται ποτέ true ii) Ο δεύτερος εκτελείται μέχρι ο χρήστης να πιέσει το πλήκτρο STOP στο front panel στέλνοντας την τιμή true στο βρόγχο προκαλώντας έτσι τη διακοπή του. iii) O τρίτος βρόγχος εκτελείται επίσης επ άπειρον αλλά τυπώνει παράλληλα στο front panel την τρέχουσα τιμή εκτέλεσης του βρόγχου Αν και οι τρεις βρόγχοι τοποθετηθούν στο ίδιο block diagram Με αυτή τη μορφή θα εκτελούνται παράλληλα μια και οι είσοδοι του καθενός δεν εξαρτώνται από τον άλλο. Το while-loop χρησιμοποιείται συνήθως στο LabVIEW ώστε να εκτελεί συνεχώς μια διεργασία έως ότου ο χρήστης ή κάποιο προγραμματιστικό γεγονός να ορίσουν ότι η εκτέλεση του πρέπει να σταματήσει. Συνήθως εισάγεται μια χρονική καθυστέρηση μερικών millisecond στην εκτέλεση του βρόγχου ώστε να μην καταλάβει όλη τη διαθέσιμη CPU. 5

8 Σχήμα 6: Ένα while-loop που θα σταματήσει όταν ο καταμετρητής του αριθμού των βρόγχων ξεπεράσει το 1000 ή όταν ο χρήστης πιέσει το πλήκτρο STOP. Μία καθυστέρηση των 100millisecond εξασφαλίζει ότι η εκτέλεση του βρόγχου δε θα καταλάβει όλη τη διαθέσιμη CPU. Όλες σχεδόν οι δομές στο LabVIEW συμπεριλαμβανομένων και των while-loops μπορούν να περιλαμβάνουν είσοδο και έξοδο. «Καλώδια» που εισέρχονται ή εξέρχονται από το βρόγχο σχηματίζουν σημεία σύνδεσης που ονομάζονται τούνελ (tunnels). Υπάρχουν πολλές ισχυρές επιλογές για την διαμόρφωση των δεδομένων που ρέουν δια μέσω των τούνελ, όπως θα δούμε στην πορεία των εργαστηρίων. Σχήμα 7: Τούνελ εισόδου και εξόδου σε while-loop. To while-loop δέχεται μια τιμή εισόδου μέσω ενός τούνελ και την πολλαπλασιάζει με την τρέχουσα τιμή εκτέλεσης του βρόχου. Όταν τερματίζεται η εκτέλεση του βρόγχου η τελευταία τιμή του πολλαπλασιασμού μεταβιβάζεται μέσω ενός τούνελ εξόδου σε έναν indicator και εκτυπώνεται στην οθόνη. For-loops Μια ακόμη συνηθισμένη δομή που συναντάμε στο block diagram είναι το for-loop. Όπως στις παραδοσιακές γλώσσες προγραμματισμού, έτσι και στο LabVIEW το forloop εκτελείται τόσες φορές μέχρι ο καταμετρητής εκτέλεσης του βρόγχου να φτάσει μια δοσμένη τιμή. Αντίθετα με τις παραδοσιακές γλώσσες, στο LAbVIEW ο καταμετρητής μπορεί μόνο να αυξάνεται. Για να φτιάξει κανείς στο LabVIEW βρόγχους όπου ο καταμετρητής αυξάνεται με ρυθμό μεγαλύτερο της μονάδος ή να μειώνεται, πρέπει να χρησιμοποιήσει while-loops με shift-registers.. 6

9 Σχήμα 8: Βρόγχος for-loop. O βρόγχος εκτελείται με τον καταμετρητή να πέρνει τιμές από 0 μέχρι 99 αυξάνοντας το δείκτη i κατά ένα σε κάθε εκτέλεση του. Shift registers Οι βρόγχοι while και for στο LAbVIEW έχουν ακόμη ένα χαρακτηριστικό για να διατηρούν πληροφορίες διαμέσου συνεχόμενων εκτελέσεων τους. Αυτό το χαρακτηριστικό τους, που ονομάζεται shift register μπορεί να προσπελασθεί με δεξί κλικ στο πλαίσιο του βρόγχου και επιλέγοντας «add register». Αυτοί οι καταχωρητές (registers) λειτουργούν σαν αποθηκευτικός χώρος για δεδομένα τα οποία υπολογίζονται κατά την εκτέλεση του βρόγχου και είναι απαραίτητο να είναι διαθέσιμα στην επόμενη εκτέλεση του βρόγχου. Ένας shift register μπορεί να αρχικοποιηθεί με τη σύνδεση μιας σταθεράς τιμής στο shift resister μέσω καλώδίου στην αριστερή πλευρά του βρόγχου. Η τελική τιμή του shift register μπορεί επίσης να διαβαστεί και σαν τιμή εξόδου του βρόγχου. Οι shift registers είναι δυνατόν να μεγεθυνθούν ώστε να αποθηκεύουν τιμές όχι μόνο από τη προηγούμενη εκτέλεση του βρόγχου αλλά και από 2,3 ή περισσότερες προηγούμενες εκτελέσεις. Σχήμα 9 : Διπλασιασμός ενός αριθμού χρησιμοποιώντας shift registers. Η τιμή του control numeric αρχικοποιεί τον shift register. Στην πρώτη εκτέλεση, πολλαπλασιάζεται με το δύο και το αποτέλεσμα διοχετεύεται στον shift register,ώστε να είναι διαθέσιμο στην επόμενη εκτέλεση του βρόγχου. Αν η αρχική τιμή της numeric ήταν 1, τότε μετά την πρώτη εκτέλεση του βρόγχου η τιμή του shift register θα είναι 2. Στην αρχή της 2 ης εκτέλεσης του βρόγχου η τιμή εισόδου στον shift register θα είναι 2, ενώ στο τέλος του θα έχει πάρει τη τιμή 4. Η διαδικασία αυτή συνεχίζεται για 10 φορές οπότε και ο shift register λαμβάνει την τιμή Case structures Μια ακόμη συνήθης δομή που συναντάμε στο LabVIEW είναι η case structure. Όπως και στις συνήθεις γλώσσες προγραμματισμού, η δομή case εκτελεί ένα κομμάτι του κώδικα βασισμένη στη τιμή μια συγκεκριμένης μεταβλητής. Η τιμή η οποία τροφοδοτεί το «case-selector» καθορίζει και το τμήμα του κώδικα που θα εκτελέσει η case. Μόνο μια επιλογή της case είναι εμφανής κάθε στιγμή, αλλά κανείς μπορεί να 7

10 πλοηγηθεί σε όλες τις επιλογές της case με τα βέλη αριστερά και δεξιά του ονόματος της case. Σχήμα 10: Χρήση της δομής case σαν ένα απλό λογικό (boolen) if-statement. Αν οι δύο αριθμοί που εισάγονται από το χρήστη έχουν σαν αποτέλεσμα μηδέν ένα μήνυμα χαρακτήρων τυπώνεται στην οθόνη αναφέροντας ότι το άθροισμα είναι ίσο με μηδέν. Αν το άθροισμα δεν είναι ίσο με μηδέν ένα άλλο μήνυμα τυπώνεται στην οθόνη αναφέροντας ότι το άθροισμα δεν είναι μηδέν. Arrays (Πίνακες) Όμοιο με άλλες γλώσσες προγραμματισμού το LabVIEW υποστηρίζει δομές δεδομένων σε μορφή πινάκων (arrays). Οι πίνακες (arrays) είναι συνεχόμενα τμήματα μνήμης n-διαστάσεων του ιδίου τύπου δεδομένων. Αντίθετα με τις συνήθεις γλώσσες προγραμματισμού στο LabVIEW το μέγεθος των πινάκων αλλάζει δυναμικά ώστε να χωρέσει μεγαλύτερο πλήθος από στοιχεία.. Σχήμα 11: Τρία controls τύπου array. Από τα αριστερά προς τα δεξιά είναι, πίνακας αριθμών μιας διάστασης, πίνακας λογικών μεταβλητών 2 διαστάσεων, και πίνακας χαρακτήρων τριών διαστάσεων. Μια πληθώρα από VIs είναι διαθέσιμα για να εκτελέσουν απλές αλλά και σύνθετες λειτουργίες με πίνακες. Αυτές περιλαμβάνουν την ανάγνωση στοιχείων του πίνακα, καθορισμός του μεγέθους του πίνακα, δημιουργία πινάκων, ταξινόμηση των στοιχείων του πίνακα, αναζήτηση στοιχείων κ.α.. Σχήμα 12: Αναζήτηση σε πίνακα. Με αυτό το block διάγραμμα γίνεται αναζήτηση στο name Array για το στοιχείο «target». Αν αυτό βρεθεί ανακοινώνεται η θέση του στον πίνακα. 8

11 Πολλά από τα VIς του LabVIEW είναι πολυμορφίκα, με την έννοια ότι μπορούν να εφαρμοσθούν σε πολλούς διαφορετικούς τύπους δεδομένων. Για παράδειγμα κανείς μπορεί να βρει μες το ίδιο VI το άθροισμα δύο απλών αριθμητικών στοιχείων αλλά και το άθροισμα δύο πινάκων.. Σχήμα 13 : Πρόσθεση Πινάκων. Στη περίπτωση αυτή η VI της πρόσθεσης προσθέτει το κάθε στοιχείο του πρώτου πίνακα με το αντίστοιχο στοιχείο του δεύτερου πίνακα. Ασκήσεις Άσκηση 1a Δημιουργήστε ένα VI που να ονομάζεται Project1a.vi. Το VI πρέπει απλά να πολλαπλασιάζει δύο αριθμούς και να τυπώνει το αποτέλεσμα μια φορά όταν αυτό εκτελείται Βελτιώστε το VI του Project1a, ώστε αυτό να εκτελείται απ άπειρον και αν επιτρέπει στο χρήστη να αλλάζει τους δύο αριθμούς καθώς αυτό τρέχει. Άσκηςη 1b Δημιουργήστε ένα VΙ που να ονομάζεται Project 1b.vi το οποίο να έχει ένα λογικό (boolen) control. Όταν το control είναι true, ο (string) indicator στο Front Panel πρέπει να έχει την ένδειξη True, ενώ όταν το control είναι False ο indicator πρέπει να έχει την ένδειξη False Προσθέστε ένα ακόμη control στο Front Panel και χρησιμοποιήστε την λογική συνάρτηση AND πάνω στις τιμές των δύο controls. Χρησιμοποιείστε τον indicator για να εμφανίσετε το σωστό αποτέλεσμα της συνάρτησης AND. Για παράδειγμα αν το πρώτο control έχει την τιμή true και το δεύτερο την τιμή false ο indicator θα πρέπει να εμφανίσει σαν μήνυμα το False 9

12 10

13 2. To Labview βήμα προς βήμα Το παρών εγχειρίδιο σας εισάγει στις βασικές λειτουργίες του LabVIEW 6i και σας καθοδηγεί μέσω διάφορων δραστηριοτήτων για να σας εξοικειώσει με το γραφικό προγραμματισμό. Τι είναι LabVIEW; Το LabVIEW είναι ένα περιβάλλον ανάπτυξης βασισμένο στο γραφικό προγραμματισμό. Χρησιμοποιεί την ορολογία, τις εικόνες, και τις ιδέες γνωστές στους τεχνικούς, τους επιστήμονες, και τους μηχανικούς, και στηρίζεται στα γραφικά σύμβολα παρά την γλώσσα κειμένου για να περιγράψει τις ενέργειες προγραμματισμού. Το LabVIEW διαθέτει πλήρως ενσωματωμένες ρουτίνες για την επικοινωνία με συσκευές που χρησιμοποιούν πρωτόκολλα όπως GPIB, VXI, RS-232, RS-485, καθώς και με κάρτες συλλογής δεδομένων. Επίσης διαθέτει ενσωματωμένες βιβλιοθήκες για τη χρησιμοποίηση των προτύπων λογισμικού όπως TCP/IP και ActiveX. Ο υπολογιστής είναι το κυρίως όργανο Τα παραδοσιακά συστήματα μέτρησης και αυτοματοποίησης αποτελούνται από ακριβά, κλειστά όργανα που σχεδιάζονται για τους συγκεκριμένους στόχους. Στα συστήματα αυτά το hardware (υλικό) καθορίζει το σύστημα. Με χρήση του LabVIEW ο υπολογιστής γίνεται όργανο μέτρησης.στο παρακάτω σχήμα φαίνεται ένα σύστημα μέτρησης θερμοκρασίας υγρού. Με τον τρόπο αυτό μπορείτε να σχεδιάσετε συστήματα μέτρησης και αυτοματοποίησης με χαμηλό κόστος και με την ευέλικτη τεχνολογία των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Η γλώσσα γραφικού προγραμματισμού παρέχει μέσα για γρήγορο και εύκολο σχεδιασμό σύνθετων εφαρμογών δοκιμής, μέτρησης και αυτοματοποίησης ακόμα και για μη-προγραμματιστές. Το λογισμικό καθορίζει το σύστημα εξοικονομώντας πολύτιμο χρόνο και πόρους ανάπτυξης. 11

14 Εικονικά όργανα Τα βασικά αρχεία που δημιουργείτε με LabVIEW καλούνται τα εικονικά όργανα, ή VIs. Κάθε VI αποτελείται από δύο κύρια μέρη την κονσόλα του οργάνου (Front Panel) και το παράθυρο γραφικού προγραμματισμού (Block Diagram). Κάθε Vi αντιπροσωπεύεται από ένα εικονίδιο, με ακροδέκτες εισόδου εξόδου. Στο παρακάτω σχήμα αριστερά φαίνεται η κονσόλα του οργάνου που αποτελεί την επικοινωνία χρήστη υπολογιστή και δεξιά το αντίστοιχο παράθυρο γραφικού προγραμματισμού που αποτελεί τον πηγαίο κώδικα. Παλέτα εργαλείων (Tools) Χρησιμοποιείται για να τροποποιήσει το περιεχόμενο της κονσόλας και του παράθυρου γραφικού προγραμματισμού. Κάθε εικονίδιο στην παλέτα εργαλείων αλλάζει τον τρόπο επίδρασης του ποντικιού στα δύο παράθυρα (κονσόλα και παράθυρο προγραμματισμού). Έτσι μπορούμε να επιλέξουμε, μετακινήσουμε, τροποποιήσουμε τα αντικείμενα καθώς και να τα συνδέσουμε μεταξύ τους. Operating tool (εργαλείο λειτουργίας). Το Επιλέγουμε για να μπορούμε να αλάζουμε ρυθμίσεις στα ρυθμιστικά κουμπιά, που έχουμε βάλει στην κονσόλα του οργάνου μέτρησης. Positioning tool (εργαλείο θέσης). Επιλέγουμε και μετακινούμε τα αντικείμενα της κονσόλας και του παράθυρου προγραμματισμού. Labeling tool (εργαλείο κειμένου). Το επιλέγουμε για να γράψουμε ελεύθερο κείμενο στην Κονσόλα και στο παράθυρο προγραμματισμού Wiring tool (εργαλείο ηλεκτρικής σύνδεσης - καλώδιο). Συνδέουμε τις εξόδους ενός αντικειμένου με τις εισόδους ενός άλλου στο παράθυρο προγραμματισμού. 12

15 Shortcut menu tool (εργαλείο καταλόγου συντομεύσεων). Πατώντας σε ένα αντικείμενο έχουμε πρόσβαση σε συντομεύσεις λειτουργιών που το χαρακτηρίζουν. Scroll tool (εργαλείο μετακίνησης). Το χρησιμοποιούμε για να μετακινούμαστε σε όλη την έκταση της ενεργής περιοχής. Breakpoint tool (εργαλείο διακοπής λειτουργίας). Χρησιμοποιείται για την αναστολή λειτουργίας αντικειμένου σε περίπτωση εντοπισμού προγραμματιστικού σφάλματος στο παράθυρο προγραμματισμού. Probe tool (εργαλείο ένδειξης τιμής). Τοποθετεί έναν ακροδέκτη λήψεως τιμών για τον έλεγχο τιμής στο σημείο σε περίπτωση εντοπισμού προγραμματιστικού σφάλματος στο παράθυρο προγραμματισμού. Color copy tool (εργαλείο αντιγραφής χρώματος). Χρησιμοποιείται για την αντιγραφή χρώματος από οποιοδήποτε σημείο στην ενεργό περιοχή. Coloring tool (εργαλείο χρωματισμού). Χρησιμοποιείται για τον χρωματισμό αντικειμένου ή της επιφάνειας εργασίας στον Κονσόλα καθώς και στον χρωματισμό της επιφάνειας εργασίας του διαγράμματος βαθμίδων. Κονσόλα (Front Panel): Επικοινωνία με τον Χρήστη Η κονσόλα είναι η διεπαφή του χρήστη και του οργάνου. Η ακόλουθη εικόνα είναι ένα παράδειγμα μίας κονσόλας. Run. Εκτέλεση του προγράμματος μία φορά. 13

16 Continuous Run. Επαναλαμβανόμενη εκτέλεση του προγράμματος. Abort Button. Διακόπτει την εκτέλεση του προγράμματος. Pause. Σταματάει προσωρινά (παγώνει) την εκτέλεση του προγράμματος Font control. Ανοίγει menu με επιλογές που χρησιμοποιούνται για την αλλαγή και διαμόρφωση γραμματοσειρών στο πρόγραμμα. Align Objects. Ανοίγει menu με επιλογές που χρησιμοποιούνται για την ευθυγράμμιση των αντικειμένων. Distribute Objects. Ανοίγει menu με επιλογές που χρησιμοποιούνται για την κατανομή των αντικειμένων στον χώρο. Reorder Objects. Ανοίγει menu με επιλογές που χρησιμοποιούνται για την προβολή και κλείδωμα των αντικειμένων. Icon and Connector. Αυτό το τμήμα εμφανίζει το εικονίδιο για το VI. Το εικονίδιο είναι αυτό που βλέπετε στο παράθυρο προγραμματισμού όταν χρησιμοποιείται ένα VI πρόγραμμα ως υποπρόγραμμα (subvi). Με δεξί κλικ πάνω στο εικονίδιο και επιλέγοντας show connector ρυθμίζουμε τις συνδέσεις εισόδου / εξόδου του VI. Boolean Button. Παράδειγμα ενός πλήκτρου δύο καταστάσεων αληθής / ψευδής. Knob Control. Παράδειγμα ενός κουμπιού ελέγχου (control). Waveform Graph. Παράδειγμα ενός αντικειμένου απεικόνισης ενδείξεων του οργάνου εξόδου (indicator). Παράθυρο προγραμματισμού (Block Diagram): Γραφικός Κώδικας Το παράθυρο προγραμματισμού περιέχει το γραφικό κώδικα του VI. Η ακόλουθη εικόνα είναι ένα παράδειγμα ενός block diagram. 14

17 Σε αυτό το παράθυρο προγραμματισμού οι τιμές, που εισάγονται στο πρόγραμμα από τον χρήστη μέςσω των δύο Knob Controls, προστίθενται κάθε 500 msec. Τα αποτελέσματα επιδεικνύονται στο Waveform Graph όταν πιέσει ο χρήστης το Boolean Button στην Κονσόλα για να σταματήσει η εκτέλεση ενός while loop. Execution Highlighting. Το κουμπί αυτό χρησιμοποιείται σε περίπτωση προγραμματιστικού λάθους για να φανεί η ροή των δεδομένων από κόμβο σε κόμβο. Step Info. Το κουμπί αυτό χρησιμοποιείται σε περίπτωση προγραμματιστικού λάθους για βήμα βήμα εκτέλεση του προγράμματος. Step Over. Το κουμπί αυτό χρησιμοποιείται στη βήμα βήμα εκτέλεση για παράβλεψη βήματος. Step Out. Το κουμπί αυτό χρησιμοποιείται για έξοδο από την βήμα βήμα εκτέλεση. Terminals. Τερματικά μέσω των οποίων εισάγονται τα δεδομένα που παράγει ο χρήστης πατώντας τα κουμπιά της κονσόλας στο πρόγραμμα στα αντικείμενα του π;αράθυρου προγραμματισμού. Wait Until Next ms Multiple. Συνάρτηση η οποία προκαλεί καθυστέρηση καθυστέρηση (σε msec) μεταξύ δύο κύκλων εκτέλεσης ενός loop. O αριθμός των msec πρέπει να είναι είσοδος σε αυτό το αντικείμενο. Constant. Αντικείμενο του οποίου η έξοδος δίνει τον αριθμό, που είναι γραμμένος μέσα σε αυτό. Continuation Terminal. Είναι είσοδος του While Loop (βρόχου) και ελέγχει την συνθήκη με βάση την οποία συνεχίζει να επαναλμβάνεται ο βρόγχος. 15

18 Iteration Terminal. Σε κάθε επανάληψη του loop, η έξοδός του δίνει έναν ακέραιο αυξημένο κατά 1, ξεκινώντας από το 0. Εικόνα και σύνδεση (Icon and Connector) Η εικόνα και η σύνδεση ενός VI βρίσκονται στην άνω δεξιά γωνία του μπροστινού παραθύρου του Front Panel και Block Diagram. Η εικόνα είναι αυτό που θα φαίνεται στο Block Diagram όταν χρησιμοποιείται ένα VI ως subvi, δηλαδή σαν αντικείμενο. Χρειάζεται να ορισθούν οι ακροδέκτες εισόδου / εξόδου του VI έτσι ώστε να είναι αυτό δυνατό. Στο παραπάνω σχήμα φαίνεται ένα VI πρόγραμμα. Το εικονίδιο Temp που παρουσιάζεται αριστερά από τη μέση είναι αυτό που θα φαίνεται στο Block Diagram ενώ το άλλο εικονίδιο στα δεξιά από τη μέση εμφανίζει τους ακροδέκτες εισόδουεξόδου του VI. Υπάρχουν δύο ακροδέκτες, όπως φαίνεται, οι οποίοι έχουν ορισθεί ο ένας είσοδος και ο άλλος έξοδος. Υποπρογράμματα (SubVIs): Επαναχρησιμοποιήση του Κώδικα & ιεραρχικός προγραμματισμός Όταν δημιουργείτε μια εφαρμογή LabVIEW, αρχίζετε στο υψηλότερου επιπέδου VI και καθορίζετε τις εισόδους και εξόδους της εφαρμογής. Κατόπιν, κατασκευάζετε subvis για να εκτελέσετε τις επιμέρους εφαρμογές μέσα στο υψηλότερου επιπέδου VI. Αυτή η τμηματική προσέγγιση είναι μια από τις δυνατότητες του LabVIEW. Μπορείτε εύκολα να δημιουργήσετε περίπλοκες εφαρμογές οι οποίες είναι ιεραρχημένες και χρησιμοποιούν κοινά στοιχεία μέσα σε μια εφαρμογή. Η χρησιμοποίηση subvis επιτρέπει την κατασκευή εφαρμογών οι οποίες μπορούν εύκολα να κατανοούνται, να διορθώνονται, και να συντηρούνται. Στο παρακάτω σχήμα παρουσιάζεται ένα VI πρόγραμμα που χρησιμοποιεί SubVI. 16

19 Το Περιβάλλον του LabVIEW Τα βασικά στοιχεία του περιβάλλοντος του LabVIEW είναι οι επιλογές στην κορυφή του Front Panel και του Block Diagram, οι μπάρες εργαλείων και οι παλέτες που μπορείς να τις τοποθετήσεις οπουδήποτε στην οθόνη. File: Επιλέγεις λειτουργίες όπως open, save, print, exit κτλ. Edit: Επιλογές όπως διαμόρφωση λειτουργιών του VI, copy, paste κτλ. Operate: Επιλογές εκτέλεσης του παρόντος αρχείου όπως Run, Stop, Change to Run Mode. Tools: Επιλογές βοηθημάτων αλλά και εμφάνιση του ιστορικού του παρόντος VI. Browse: Επιλογές για εμφάνιση διαφόρων πτυχών του παρόντος προγράμματος καθώς και τα Breakpoints που έχουν πραγματοποιηθεί. Window: Επιλογές εμφάνισης και τροποποίησης διαφόρων όψεων του προγράμματος καθώς και επιλογές ρύθμισης των παλετών και των παραθύρων εργασίας. Help: Επιλογές κάθε είδους βοήθειας που θα χρειαστεί για τη χρήση, το πρόγραμμα, αλλά και άμεση σύνδεση με την εταιρία. 17

20 Παλέτα αντικειμένων που τοποθετούνται στην κονσόλα Με τα αντικείμενα της παλέτας αυτής διαμορφώνεις το Front Panel με ρυθμιστικά εισόδους δεδομένων από τον χρήστη προς το πρόγραμμα (controls) και ενδεικτικά εμφάνισης των αποτελεσμάτων (indicators). Κάθε εικόνα στην παλέτα αντιπροσωπεύει μία υποπαλέτα, η οποία περιέχει controls και indicators, που τοποθετείς στο Front Panel. Ένα ρυθμιστικό (Control) είναι αντικείμενο του Front Panel που ο χρήστης χειρίζεται για να αλληλεπιδράσει με το VI. Τα απλά παραδείγματα των Controls είναι κουμπιά, ποτενσιόμετρα, περιστροφικοί διακόπτες, και παράθυρα κειμένου. Ένα ενδεικτικό (Indicator) είναι ένα αντικείμενο του Front Panel που εμφανίζει τα αποτελέσματα του προγράμματος στον χρήστη. Παραδείγματα Indicators είναι γραφικές παραστάσεις, θερμόμετρα, και μετρητές. Με την τοποθέτηση ενός Control ή ενός Indicator στο Front Panel ένα αντίστοιχο τερματικό τοποθετείται στο Diagram (Παράθυρο προγραμματισμού). Παλέτα συναρτήσεων / λειτουργιών (Functions) χρησιμοποιώντας τα τερματικά από τα Controls και Indicators του Front Panel, καθώς και τις λειτουργίες, συναρτήσεις, δομές (structures) και VI της παλέτας αυτής, δημιουργείς το πρόγραμμα. Κάθε εικόνα στην παλέτα αντιπροσωπεύει μία υποπαλέτα, η οποία περιέχει VIs και Functions που τοποθετείς στο Diagram (Παράθυρο προγραμματισμού). Τα structures, Functions και VIs της παλέτας συναρτήσεων, (τα ονομάζουμε κόμβους) παρέχουν τη λειτουργικότητα του VI σας. Οι προστιθέμενοι κόμβοι στο Block Diagram, συνδέονται με καλώδιο μεταξύ τους και με τα τερματικά από το Front Panel. Το εργαλείο σύνδεσης είναι το Wiring tool και βρίσκεται στην παλέτα εργαλείων. Ένα πλήρες παράθυρο προγραμματισμού μοιάζει παρόμοιο με ένα διάγραμμα ροής. Πλοήγηση και έρευνα των παλετών Οι παλέτες Control και Function περιέχουν τις βασικές δομικές μονάδες VIs. Μπορείς να εξερευνήσεις τις παλέτες για να βρεις το επιθυμητό αντικείμενο ή να το αναζητήσεις ονομαστικά μέσω κάποιας λέξης κλειδί. 18

21 Πλοήγηση των παλετών Οι Control και Function παλέτες οργανώνονται ιεραρχικά. Κάθε παλέτα περιέχει τις υποπαλέτες, οι οποίες περιέχουν στη συνέχεια τα Controls και Indicators ή VIs και Functions. Χρησιμοποιήστε το επάνω κουμπί στην κορυφή κάθε παλέτας (βελάκι) για να πλοηγήσετε ένα επίπεδο πάνω στην ιεραρχία των παλετών. Έρευνα των παλετών Δεξιά του επάνω κουμπιού είναι το κουμπί αναζήτησης. Όταν πιέζετε το κουμπί αναζήτησης, μπορείτε να ψάξετε στις παλέτες Control και Function για οποιοδήποτε από τα Controls, Indicators, VIs και Functions που περιέχονται σε αυτές. Πατήστε δύο φορές το όνομα του στοιχείου που θέλετε να πάτε στη θέση του στην παλέτα. Αφού το ζητούμενο βρεθεί σύρετέ το στο Front Panel ή στο Block Diagram για να το προσθέσετε στο VI. 19

22 Ροή πληροφοριών (Dataflow): Η έννοια πίσω από το LabVIEW Ο παραδοσιακός βασισμένος στο κείμενο προγραμματισμός στηρίζεται στον από επάνω προς τα κάτω σχεδιασμό, όπου πρέπει να γράψετε τις γραμμές κώδικα οι οποίες εκτελούνται γραμμή - γραμμή. Το LabVIEW είναι βασισμένο στο γραφικό προγραμματισμό. Στο LabVIEW η σειρά εκτέλεσης των εντολών καθορίζεται από την ροή των δεδομένων. 20

23 Δραστηριότητα 1. Άνοιγμα και Εκτέλεση ενός VI Ο στόχος σας είναι να ανοίξετε, να τρέξετε, και να εξερευνήσετε τα στοιχεία ενός VI. Ανοίξτε το Temperature System Demo VI επιλέγοντας File>>Οpen VI και κατόπιν labview\examples\apps\tempsys.llb\ Temperature System Demo.VI Front Panel Αυτό το VI προσομοιώνει μία εφαρμογή συλλογής και ανάλυσης δεδομένων θερμοκρασίας. Το VI συγκρίνει την μετρούμενη τιμή της θερμοκρασίας μεταξύ δύο οριακών τιμών. Η μετρούμενη τιμή εμφανίζεται σε ένα γράφημα ενώ σχεδιάζει ένα ιστόγραμμα των δεδομένων σε ένα άλλο γράφημα. 1. Τρέξτε το VI πατώντας το κουμπί εκτέλεσης. Το κουμπί αμέσως αλλάζει όψη για να δείχνει ότι το VI τρέχει. 2. Εμφανίστε την παλέτα εργαλείων (Tools palette), επιλέγοντας Window>>Show Tools Palette. 3. Χρησιμοποιήστε το Operatιng Tool από την παλέτα Tools για να αλλάξετε την τιμή του ποτενσιομέτρου στο τμήμα System Controls. Παρατηρήστε ότι ο ρυθμός λήψης δεδομένων αλλάζει σύμφωνα με την αλλαγή της τιμής που επιβάλουμε. Χρησιμοποιείτε τα ρυθμιστικά κουμπιά του LabVIEW ακριβώς όπως τα πραγματικά ρυθμιστικά κουμπιά ενός οργάνου. Άλλοι τρόποι αλλαγής τιμών στα ρυθμιστικά κουμπιά (controls) χρησιμοποιώντας το Operatιng Tool είναι: Σύρετε κρατώντας πατημένο, το κουμπί του ποτενσιόμετρου σε νέα θέση. Πατήστε στη μαύρη περιοχή του ποτενσιόμετρου για να το κινήσετε προς κάποια κατεύθυνση. Πατήστε μέσα στην ψηφιακή ένδειξη και εισάγετε μία επιθυμητή τιμή. Εάν χρησιμοποιηθεί αυτή η μέθοδος, πρέπει μετά να πιέσετε το κουμπί Enter Block Diagram, που εμφανίζεται πάνω αριστερά στην μπάρα εργαλείων δίπλα από το κουμπί Run, ή το κουμπί <Enter> στο πληκτρολόγιο, για να εισαχθεί η νέα τιμή. 1. Επιλέξτε Window»Show Diagram για να εμφανιστεί το Block Diagram του VI. Αυτό το Παράθυρο προγραμματισμού περιλαμβάνει διάφορα βασικά στοιχεία προγραμματισμού LabVIEW, συμπεριλαμβανομένων των structures, functions και subvis. 2. Χρησιμοποιήστε το εργαλείο Operating Tool και πατήστε με διπλό click το εικονίδιο με τίτλο Temperature Status για να ανοίξει το Front Panel αυτού του subvi. 3. Ρυθμίστε τις τιμές των δύο ορίων High Limit και Low Limit και τρέξτε αυτό το VI μερικές φορές. Παρατηρήστε ότι το συγκεκριμένο είναι ένα πλήρως λειτουργικό VI που εκτελεί τις βασικές συγκρίσεις μεταξύ της τιμής 21

24 μετρούμενης θερμοκρασίας και των δύο οριακών τιμών. Όταν η θερμοκρασία είναι μεγαλύτερη από το υψηλό όριο, ο δείκτης Over Limit γίνεται κόκκινος. Όταν η θερμοκρασία είναι μικρότερη από το χαμηλό όριο, ο δείκτης Under Limit γίνεται μπλε. Όταν εκτελείται το Temperature System Demo VI, αυτό καλεί το Temperature Status subvi για να εκτελέσει αυτή τη βασική σύγκριση. 4. Κλείστε το Front Panel του Temperature Status VI επιλέγοντας File>>Close. 5. Μην κλείστε το Temperature System Demo VI, επειδή θα χρησιμοποιηθεί και στην επόμενη δραστηριότητα. Δραστηριότητα 2. Χρησιμοποιήστε τις βοήθειας του LabVIEW Στόχος είναι η εξοικείωση με τις βοήθειες πλαισίου Context Help και τις βοήθειες που παρέχει το LabVIEW. Μέρος 1 ο 1. Έχοντας ανοιχτό το Temperature System Demo VI επιλέξτε Window»Show Diagram για να εμφανιστεί το Block Diagram η πατήστε <Ctrl-e> για την άμεση εμφάνιση. 2. Εμφανίστε το παράθυρο βοήθεια Context Help επιλέγοντας Help»Show Context Help η πατήστε <Ctrl-h> για την άμεση εμφάνιση. 3. Αυτό το παράθυρο βοήθειας εμφανίζει πληροφορίες για τις λειτουργίες και τις καλωδιώσεις καθώς ο δρομέας περνά πάνω από κάθε αντικείμενο. α. Επιλέξτε το Position από την παλέτα Tools και βάλτε τον κέρσορα πάνω από το Temperature Status VI. Στο παράθυρο της βοήθειας εμφανίζεται η περιγραφή της λειτουργίας του. β. Επιλέξτε το Connect Wire από την παλέτα Tools και βάλτε τον κέρσορα πάνω από το Temperature Status VI. Στο παράθυρο της βοήθειας αναβοσβήνει κάθε σημείο σύνδεσης του VI καθώς ο κέρσορας περνάει από πάνω του. γ. Κινήστε τον κέρσορα πάνω σε κάποια καλωδίωση. Στο παράθυρο εμφανίζεται πληροφορίες για τον τύπο του καλωδίου. Μέρος 2 ο 1. Στο Block Diagram διάγραμμα φέρε το ποντίκι πάνω από το αντικείμενο Initialize Array που βρίσκεται πάνω αριστερά. Στο παράθυρο Context Help εκτός από τις πληροφορίες που είδαμε πιο πάνω εμφανίζεται και ένα link (σύνδεση) με μπλε χαρακτήρες. Αυτή η σύνδεση ανοίγει το παράθυρο βοήθειας του LabView (LabView Help) και εμφανίζει πληροφορίες για το συγκεκριμένο αντικείμενο. Οι πληροφορίες αυτές, που καλούνται Function Reference Information, είναι πληρέστερες από τις πληροφορίες στο Context Help. Τα περισσότερα αντικείμενα διαθέτουν link για Function Reference Information. 22

25 Το LabVIEW help περιέχει επίσης πληροφορίες για τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα LabVIEW. Δραστηριότητα 3. Δημιουργία ενός VI Ο στόχος σας είναι να δημιουργήσετε ένα απλό VI που θα διαβάζει θερμοκρασία σε βαθμούς Κελσίου και θα την μετατρέπει σε βαθμούς Φαρενάιτ. Front Panel 1. Η δημιουργία ενός VI γίνεται από την επιλογή File»New VI η πατώντας τα πλήκτρα <CTRL-n>, ενώ το LabVew είναι ανοιχτό. Στην αντίθετη περίπτωση, ανοίγοντας το πρόγραμμα υπάρχει η επιλογή New VI, στο πλαίσιο διαλόγου που εμφανίζεται. 2. Επιλέξτε Window»Show Controls Palette ή πατήστε δεξί πλήκτρο πάνω στο Front panel του VI, για την εμφάνιση της παλέτας Controls. 3. Επιλέξτε από την παλέτα στο εικονίδιο Numeric το θερμόμετρο. Και τοποθετήστε το κάπου στο Front Panel, πατώντας το αριστερό πλήκτρο του ποντικιού. 4. Επιλέξτε Edit Text από την παλέτα Tools. Πατήστε στην ταμπέλα του αντικειμένου και γράψτε deg C. κατόπιν πατήστε το κουμπί οπουδήποτε μέσα στο Front Panel για την καταχώρηση της νέας ονομασίας. ή Σε περίπτωση που αφήσετε κενή την ταμπέλα του αντικειμένου και προχωρήσετε στην καταχώρηση τότε αυτή εξαφανίζεται. Για την επανεμφάνισή της, πιέστε δεξί πλήκτρο πάνω στο αντικείμενο και επιλέξτε Visible Items»Label. Εξ ορισμού το θερμόμετρο είναι Indicator γιατί μας δείχνει τιμή, αλλά σε αυτό το VI θα το χρησιμοποιήσουμε ως Control που θα δίνει τα δεδομένα στο πρόγραμμα. 5. Για να γίνει αυτό πατάμε δεξί πλήκτρο πάνω στο θερμόμετρο και επιλέγουμε Change to Control. 6. Για να γίνει εύκολη η εισαγωγή τιμής ακριβείας εμφανίστε την ψηφιακή ένδειξη (digital display) επιλέγοντας Visible Items»Digital Display. ΑΦού ολοκληρώσαμε τον έλεγχο εισαγωγής τιμής θερμοκρασίας σε βαθμούς Κελσίου θα προχωρήσουμε στην κατασκευή της ένδειξης θερμοκρασίας σε βαθμούς Φαρενάιτ. 7. Ακολουθώντας τις παραπάνω διαδικασίες εισάγουμε ένα νέο θερμόμετρο. 8. Το ονομάζουμε deg F. Το αφήνουμε σαν Indicator. Εμφανίζουμε το (digital display. Θα πρέπει να αλλάξουμε την κλίμακα μέτρησης αυτού του θερμομέτρου γιατί χρειαζόμαστε ενδείξεις τιμής μεγαλύτερες του 100 (λόγο κλίμακας Φαρενάιτ). 9. Για να γίνει αυτό θα χρησιμοποιήσουμε το εργαλείο Edit Text ή Operating Tool από την παλέτα Tools. Πατάμε πάνω στην τιμή 100 του θερμομέτρου και την 23

26 αλλάζουμε σε 212 όπου είναι η αντιστοιχία των βαθμών Φαρενάιτ για 100 βαθμούς Κελσίου. 10. Μπορείτε να ταξινομήσετε εκ νέου τα αντικείμενα στο χώρο η να αλλάξετε το μέγεθός τους χρησιμοποιώντας το εργαλείο Position/Size/Select από την παλέτα tools. Για αλλαγή μεγέθους του αντικειμένου, επιλέξτε το αντικείμενο. Φέρτε τον κέρσορα πάνω από το αντικείμενο σε κάποιο σημείο που αυτός αλλάζει. Εκεί κρατώντας το αριστερό πλήκτρο πατημένο και σέρνοντας το ποντίκι επεμβαίνετε στο μέγεθος. 11. Το Front Panel που έχετε σχεδιάσει θα έχει παρόμοια μορφή με την ακόλουθη εικόνα. Front Panel 1. Εμφανίστε το Block Diagram επιλέγοντας Window»Show Diagram πατώντας στο αντίστοιχο παράθυρο πίσω από το Front Panel ή πατώντας από το πληκτρολόγιο <Ctrl-e>. Θα παρατηρήσετε τα τερματικά των Controls του Front Panel. Η σχέση που μετατρέπει τους βαθμούς Κελσίου σε Φαρενάιτ είναι: deg F = (deg C * 1.8) Αυτό αναπτύσσεται αμέσως παρακάτω. 2. Εμφανίστε την παλέτα Function επιλέγοντας Window»Show Functions Palette ή πατώντας δεξί πλήκτρο στην επιφάνεια του παραθύρου. 3. Από την παλέτα στο εικονίδιο Numeric επιλέγουμε το αντικείμενο Multiply και το τοποθετούμε δεξιά από το τερματικό deg C. 4. Για την ηλεκτρική σύνδεση των αντικειμένων εκτελούμε τα παρακάτω: α. Από την παλέτα Tools επιλέξτε το κουμπί Connect Wire. β. Πατήστε μία φορά το αριστερό πλήκτρο του ποντικιού πάνω στο τερματικό του deg C για να στερεωθεί το καλώδιο 24

27 γ. Κινήστε τον κέρσορα στα αριστερά του αντικειμένου Multiply και πατήστε το αριστερό πλήκτρο του ποντικιού πάνω σε μία από τις δύο εισόδους που θα εμφανιστούν. Έτσι έχουμε συνδέσει ηλεκτρικά το τερματικό με τον πολλαπλασιαστή. 5. Φέρνοντας τον κέρσορα πάνω από την ασύνδετη είσοδο του αντικειμένου Multiply και πατώντας δεξί πλήκτρο επιλέγουμε από το μενού που εμφανίζεται Create»Constant. Αμέσως δημιουργείται ένα πλαίσιο αριθμητικής σταθεράς (numeric constant value) το οποίο συνδέεται ηλεκτρικά με την είσοδο του αντικειμένου. Με το εργαλείο numeric value πατάτε μέσα στο πλαίσιο και γράφετε την τιμή 1,8. Καταχωρήστε τη με Enter ή πατώντας σε οποιοδήποτε σημείο του παραθύρου. 6. στο αποτέλεσμα του πολλαπλασιασμού θα πρέπει να προσθέσουμε την τιμή 32. Όπως επιλέξατε την Multiply Function (βήμα 3) και από το ίδιο σημείο της παλέτας Function θα επιλέξετε την Add Function. Tην Add την τοποθετείτε δεξιά από την έξοδο της Multiply. Η έξοδος της Multiply βρίσκεται στα δεξιά της, στη μύτη του τριγώνου του σχήματος της. Συνδέστε με τον ίδιο τρόπο (όπως στο βήμα 4) την έξοδο της Multiply με μία από τις εισόδους τις Add. H Add είναι ίδιας μορφής με την Multiply και στην συνδεσμολογία της επίσης. 7. Στην ασύνδετη είσοδο της Add τοποθετείστε μία αριθμητική σταθερά, όπως στο βήμα 5, και δώστε της την τιμή Η έξοδος της Add μας δίνει πλέον την αντιστοιχία των βαθμών Κελσίου σε βαθμούς Φαρενάιτ. Τέλος πρέπει να συνδέσετε την έξοδο της Add στο τερματικό deg F και το Block Diagram είναι έτοιμο. 9. Μπορείτε να ταξινομήσετε εκ νέου τα αντικείμενα στο χώρο χρησιμοποιώντας το εργαλείο Position/Size/Select από την παλέτα tools. 25

28 Το Block Diagram που έχετε σχεδιάσει θα έχει παρόμοια μορφή με την παραπάνω εικόνα. 10. Επιλέξτε File»Save και σώστε το αρχείο ως C to F.VI στο labview\activity directory. Εκτέλεση του VI 1. Στο Front Panel χρησιμοποιώντας το Operating Tool ή το Edit Text από την παλέτα Tools, πατήστε στην ψηφιακή ένδειξη του deg C και αλλάξτε την τιμή σε 37. Με τον τρόπο αυτό εισάγουμε σαν μετρούμενη θερμοκρασία τους 37 ο C. 2. Πατήστε το κουμπί Run και θα παρατηρήσετε ότι το θερμόμετρο και η ψηφιακή ένδειξη του deg F θα δείχνουν 98.6 βαθμούς Φαρενάιτ. Δοκιμάστε τη λειτουργία και με άλλες τιμές εισόδου. 3. Κλείστε το VI με την επιλογή File»Close. Δραστηριότητα 4. Εγγραφές ενός VI Ο στόχος είναι να Δημιουργήσετε Εγγραφές για το VI που δημιουργήσατε. Front Panel 1. Ανοίξτε το C to F.VI που δημιουργήσατε. Αν δεν το έχετε, επιλέξτε File»Open και μετά labview\activity\solution\convert C to F.VI. 2. Επιλέξτε File»VI Properties και θα εμφανιστεί ένα παράθυρο. Στη θέση Category: επιλέγουμε (από το μενού) Documentation. 3. Στο VI Description που θα εμφανιστεί γράψτε: This VI converts a temperature measured in Centigrade to Fahrenheit. This VI is the solution to Activity 1. Create a VI, of the LabView Tutorial Help, όπως βλέπετε στην παρακάτω εικόνα και πατήστε OK. 26

29 4. Πατήστε δεξί πλήκτρο πάνω στο θερμόμετρο deg C και επιλέξτε Description and Tip από το μενού που θα εμφανιστεί. Στο παράθυρο deg C Description γράψτε: Provides a temperature reading in degrees Celsius. Στο παράθυρο deg C Tip γράψτε: Celsius temperature, όπως βλέπετε στην παρακάτω εικόνα και πατήστε OK. 5. Όπως και στο βήμα 4 εδώ ανοίξτε το Description and Tip για το θερμόμετρο deg F. Στο παράθυρο deg F Description γράψτε: Displays the calculated Fahrenheit temperature. Στο παράθυρο deg F Tip γράψτε: Fahrenheit temperature, και πατήστε OK. 6. Φέροντας το δρομέα τώρα πάνω από κάθε θερμόμετρο εμφανίζεται το σχόλιο που γράψαμε στο αντίστοιχο Tip για το κάθε ένα. 7. Επιλέξτε Help»Context Help. Τοποθετώντας τώρα το δρομέα πάνω από κάθε θερμόμετρο στο πλαίσιο βοήθειας εμφανίζεται η περιγραφή που τοποθετήσατε στο Description κάθε ενός. 8. Τοποθετώντας τον κέρσορα τώρα πάνω στο εικονίδιο (πάνω δεξιά) του Front Panel ή του Block Diagram και έχοντας ανοιχτό το Context Help, παρατηρούμε ότι στο πλαίσιο βοήθειας εμφανίζονται αυτά που είχαμε γράψει στο Documentation του VI Properties. 9. Σώστε το αρχείο. Δραστηριότητα 5. Διαδικασία Debug (απαλοιφή σφαλμάτων) ενός VI Ο στόχος σας είναι να χρησιμοποιήσετε το εργαλείο ελέγχου (Probe Tool) και το παράθυρο ελέγχου (Probe Window) και να εξετάσετε τη ροή δεδομένων (Data Flow) στο Block Diagram χρησιμοποιώντας την λειτουργία highlight execution. 27

30 Block Diagram 1. Ανοίξτε το C to F.VI που δημιουργήσατε ή το Convert C to F.VI 2. Επιλέξτε Window»Show Diagram. 3. Εμφανίστε την παλέτα Tools. 4. Από την παλέτα επιλέξτε το Probe Data και πατήστε στο καλώδιο που βγαίνει από την Multiply Function. Θα εμφανιστεί ένα παράθυρο με τίτλο [1] Probe και ένα κίτρινο κουτάκι, με τον αριθμό που έχει ο τίτλος του παραθύρου, πάνω στο καλώδιο. Αυτό φαίνεται στην επόμενη εικόνα. Front Panel 5. Επιστρέψτε στο Front Panel. Μετακινήστε το Probe Window ενδιάμεσα από τα δύο θερμόμετρα για την ταυτόχρονη παρακολούθηση και των τριών. Τρέξτε το πρόγραμμα και στο Probe Window θα εμφανιστεί η τιμή από το Probe. 6. Κλείστε το Probe Window από το X που βρίσκεται στα πάνω δεξιά του. ΔιαδικασίαHighlight Execution και Single Stepping Άλλη μία τεχνική Debug είναι η παρακολούθηση της ροής δεδομένων Block Diagram 1. Στο Block Diagram πατήστε το κουμπί Highlight Execution στην μπάρα του προγράμματος. Αυτό θα πάρει τη μορφή. 2. Τρέξτε το πρόγραμμα. Εμφανίζονται κουκίδες που κινούνται σύμφωνα με το πώς ρέουν τα δεδομένα στα καλώδια. Επίσης εμφανίζονται στα καλώδια οι διάφορες τιμές όπως εμφανίζονταν και στο Probe Window. Παρατηρούμε την παραπάνω διαδικασία στην επόμενη εικόνα. 28

31 3. Ξεκινήστε την διαδικασία single-stepping πατώντας το κουμπί Step In στην μπάρα του προγράμματος. 4. Πατήστε βήμα βήμα το κουμπί Step Over έως ότου το τελειώσει η εκτέλεση του VI. 5. Πατώντας το κουμπί Step Out εκτελούνται όλα τα βήματα το ένα μετά το άλλο. Πατάμε το ίδιο κουμπί για να βγούμε από την single-stepping διαδικασία. Δραστηριότητα 6. Εξερευνώντας τα VI παραδείγματα. Ο σκοπός είναι η εξοικείωση με τα παραδείγματα που παρουσιάζουν σύντομα τα βασικά στοιχεία του γραφικού προγραμματισμού στο LabView. Το LabVIEW περιλαμβάνει πολύ παράδειγμα VIs που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε για να μάθετε τις βασικές έννοιες. Τα παραδείγματα VIs ωστόσο αποτελούν έναν άριστο πόρο για Front Panel και Block Diagram κώδικα που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε σε δικά σας VIs. Τα ακόλουθα παραδείγματα επεξηγούν βασικές έννοιες LabVIEW, όπως δομές, πίνακες και αλφαριθμητικά, εμφάνιση δεδομένων σε γραφικές παραστάσεις και διαγράμματα, και αρχεία εισόδων /εξόδων. Για τα παραδείγματα που ακολουθούν δίδεται η διαδρομή για το αρχείο βιβλιοθήκης στο οποίο περιέχεται το κάθε ένα, καθώς και το όνομα τους. Παράδειγμα σχετικά με For Loops Από το Front Panel Ανοίξτε το αρχείο Βιβλιοθήκης labview\examples\general\struckts.llb 29

32 Επιλέξτε το αρχείο Calculate Max.vi Παράδειγμα σχετικά με While Loops Από το Front Panel Ανοίξτε το αρχείο Βιβλιοθήκης labview\examples\general\struckts.llb Επιλέξτε το αρχείο Random Signal.VI Παράδειγμα σχετικά με Case Structures Από το Front Panel Ανοίξτε το αρχείο Βιβλιοθήκης labview\examples\apps\testseq.llb Επιλέξτε το αρχείο Test Sequencer.VI Παραδείγματα σχετικά με Arrays Από το Front Panel Ανοίξτε το αρχείο Βιβλιοθήκης labview\examples\general\arrays.llb Επιλέξτε τα αρχεία Build Arrays.VI και How to Replace Array Elements.VI Παραδείγματα σχετικά με Strings Από το Front Panel Ανοίξτε το αρχείο Βιβλιοθήκης labview\examples\general\strings.llb Επιλέξτε τα αρχεία Build String.VI και Extract Numbers.VI Παραδείγματα σχετικά με Graphs and Charts Από το Front Panel Ανοίξτε το αρχείο Βιβλιοθήκης labview\examples\general\graphs\gengraph.llb Επιλέξτε το αρχείο Graph Temperature.VI και από το labview\examples\general\graphs\charts.llb επιλέξτε το αρχείο Real-Time Chart.VI Παραδείγματα σχετικά με File I/O Από το Front Panel Ανοίξτε το αρχείο Βιβλιοθήκης labview\examples\file\sprdsht.llb Επιλέξτε το αρχείο Using Spreadsheet Format.VI και από το labview\examples\file\smplfile.llb επιλέξτε το αρχείο Waveform Arrays to File.VI Περισσότερο παράδειγμα θα βρείτε από το Front Panel στο Help»Contents and Index στο link Search Examples Δραστηριότητα 7. Δημιουργία Multiplot Chart Ο σκοπός είναι να δημιουργήσετε ένα γράφημα που μπορεί να εμφανίσει παραπάνω από μία καμπύλες. Front Panel 1. Επιλέξτε File»Open και ανοίξτε το labview\activity\random Average VI. 30

33 2. Στα επόμενα βήματα θα Τροποποιήστε τον κεντρικό Κονσόλα για να πάρει μορφή παρόμοια με αυτή που φαίνεται στην ακόλουθη απεικόνιση. α. Χρησιμοποιήστε το Position από την παλέτα Tools. Πλησιάστε κάποια άκρη του plot legend (το τμήμα πάνω δεξιά που γράφει Current Value). όταν ο κέρσορας παίρνει τη μορφή (Resizing Cursor) κρατήστε πατημένο το αριστερό πλήκτρο και τραβήξτε καθ ύψος το αντικείμενο ώστε στο εσωτερικό του να εμφανιστεί ακόμα ένα Plot. β. Επιλέγοντας το Edit Text από την παλέτα Tools πατήστε πάνω στην επιγραφή plot 1 και μετονομάστε το σε Random Average. Αν η επιγραφή δεν φαίνεται μπορείτε να αλλάξετε το μέγεθος στο plot legend με Resizing Cursor (όπως είδαμε πιο πάνω), πιάνοντάς το από μία αριστερή γωνία και τραβώντας το αριστερά όσο είναι απαραίτητο. γ. Επιλέγοντας το Operating Tool από την παλέτα Tools μπορούμε να αλλάξουμε την μορφή κάποιου ή και των δύο γραφημάτων. Πατάμε κλικ στο Random Average στο plot legend και επιλέγουμε ένα τύπο μορφής από την επιλογές του Common Plots. δ. Μπορούμε επίσης να αλλάξουμε και το χρώμα των γραφημάτων. Με το ίδιο εργαλείο πατάμε κλικ στο Random Average και κατόπιν στην επιλογή Color. Επιλέγετε ένα ανοιχτό μπλε και πατάτε πλήκτρο. 31

34 Block Diagram 1. Εμφανίστε το Block Diagram Επιλέγοντας Window»Show Diagram. 2. πατήστε δεξί πλήκτρο στο καλώδιο που συνδέει την Divide function με το Random Plot terminal και επιλέξτε insert. Πατήστε στο εικονίδιο Cluster της παλέτας Function που εμφανίζεται και επιλέξτε την Bundle Function. 3. Για να προσθέσετε στοιχεία στο αντικείμενο πρέπει να το μεγεθύνετε καθ ύψος. Χρησιμοποιώντας το position της παλέτας Tools φέρτε τον κέρσορα σε μία πάνω γωνία του αντικειμένου και μόλις αυτός πάρει την μορφή Resizing Cursor, πατήστε το αριστερό πλήκτρο και ενώ το έχετε πατημένο, τραβήξτε το ποντίκι προς τα πάνω, τόσο όσο να προστεθεί ένα ακόμη στοιχείο. Οι σειρά των στοιχείων στην Bundle αντιστοιχεί στην σειρά των γραφημάτων στο plot legend του Front Panel. Το πάνω στοιχείο δηλαδή της Bundle θα αντιστοιχεί στο Current Value του plot legend στο Front Panel. Το κάτω στοιχείο θα αντιστοιχεί στο Random Average (σύμφωνα με τη διάταξη και τις ονομασίες που δώσατε). 4. Χρησιμοποιώντας το Connect Wire της παλέτας Tools συνδέστε το νέο στοιχείο της Bundle με το καλώδιο που συνδέει την Random Number function και τον right-most shift register τα δεδομένα σε έναν τομέα.. Η Bundle Function στοιβάζει Το Block Diagram θα μοιάζει τώρα με την εικόνα που ακολουθεί. Εκτέλεση του Προγράμματος 1. Στο Front Panel Πατήστε το Run. Κατά την εκτέλεση θα εμφανιστούν δύο γραφήματα που έχουν κοινό Y άξονα. 32

35 2. Στο Block Diagram πατήστε το Highlight Execution. Παρατηρήστε τις τιμές που εμφανίζονται στους shift registers αριστερά. Πατήστε το Stop στο Front Panel. 3. Πατήστε πάλι το Highlight Execution στο Block Diagram για να το απενεργοποιήσετε και Πατήστε πάλι Run στο Front Panel. Προαιρετικά Βήματα Ολοκληρώστε τα ακόλουθα προαιρετικά βήματα για να πειραματιστείτε με τις διάφορες επιλογές του Waveform Chart. 1. Ενώ το VI τρέχει, χρησιμοποιήστε το Operating Tool από την παλέτα Tools για να πειραματιστείτε με τα κουμπιά στο Scale Legend και Graph Palette (κάτω αριστερά)για να τροποποιήσει το διάγραμμα. Μπορείτε να επαναριθμήσετε το διάγραμμα, να αλλάξετε την κλίμακα του άξονα Χ ή Υ και τον τρόπο εμφάνισης. Χρησιμοποιήστε το ίδιο εργαλείο στο Plot Legend για να τροποποιήσετε την εμφάνιση των γραφημάτων. 2. διαμορφώστε την κλίμακα του διαγράμματος για να αντιπροσωπεύσετε είτε τον απόλυτο είτε τον σχετικό χρόνο. Για να επιλέξετε τη διαμόρφωση της κλίμακας χρόνου στον άξονα Χ, πατήστε δεξί πλήκτρο πάνω στο Chart (το πρόγραμμα δεν πρέπει να τρέχει). Επιλέξτε x scale και μετά Formatting. α. Επιλέξτε τον απόλυτο χρόνο με την επιλογή Time & Date στο πλαίσιο Format. Για να αρχίζουν τα γραφήματα σε έναν ορισμένο χρόνο έχοντας μια αύξηση ανά ορισμένα διαστήματα, μπορείτε να βάλετε τιμές στο Xo και dx αντίστοιχα. Όπως φαίνεται στην ακόλουθη εικόνα στο διάγραμμα θα φαίνονται τα στοιχεία που αρχίζουν από τις 7 το απόγευμα στη 1 Απριλίου 2000, και αυξάνουν κάθε 10 λεπτά. Πατήστε OK για να σώσετε τις αλλαγές σας. 33

36 β. Στον ίδιο πλαίσιο διαλόγου (Formatting) Επιλέξτε σχετικό χρονικό επιλέγοντας Decimal στο πλαίσιο Format. Τροποποιήστε το πλαίσιο διαλόγου, όπως φαίνεται στην ακόλουθη απεικόνιση, και πατήστε OK. 9. Πατήστε το Run για εκτέλεση του προγράμματος. 10. Σώστε το VI ως Multiple Random Plot.VI στο labview\activity directory. Δραστηριότητα 8. Αποθήκευση Δεδομένων σε Spreadsheet αρχείο Ο σκοπός είναι να δημιουργήσετε ένα VI που θα αποθηκεύει τα δεδομένα με μορφή ASCII σε ένα νέο αρχείο το οποίο θα μπορεί να διαβαστεί από spreadsheet εφαρμογές (λογιστικά φίλα). Front Panel 1. File»Open και ανοίξτε το labview\activity\ Graph Waveform Arrays VI. Το πρόγραμμα αυτό δημιουργεί δύο πίνακες από δεδομένα κυματομορφών και τα εμφανίζει σε μία γραφική παράσταση. 2. Πατήστε το Run για να τρέξετε το VI. Δύο κυματομορφές θα εμφανιστούν στη γραφική παράσταση όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Block Diagram 1. Εμφανίστε το Block Diagram. 34

37 2. Στην παλέτα Function στο εικονίδιο File I/O επιλέξτε το Write to Spreadsheet File VI και τοποθετήστε το κάτω δεξιά στο παράθυρο. Το αντικείμενο αυτό μετατρέπει έναν δισδιάστατο πίνακα σε ένα αλφαριθμητικό (String) τύπου spreadsheet και το γράφει σε ένα αρχείο. Αν στον ακροδέκτη File Path της Write To Spreadsheet File VI Function δεν έχετε προσδιορίσει όνομα του αρχείου τότε όταν τρέχετε το πρόγραμμα, αυτό θα σας ζητείτε. 3. Χρησιμοποιώντας το Connect Wire συνδέστε τον ακροδέκτη 2D data και του Waveform Graph terminal. 4. Πατήστε δεξί πλήκτρο πάνω στον ακροδέκτη Transpose? (no:f) και επιλέξτε Create»Constant. Αυτή η σταθερά Boole ελέγχει εάν το LabVIEW μεταθέτει ή όχι τον δισδιάστατο πίνακα πριν γράψει τα στοιχεία στο αρχείο. 5. Χρησιμοποιήστε το εργαλείο Operating Tool για να αλλάξετε την σταθερά από False σε True πατώντας αριστερά στο εικονίδιο. Το VI τώρα θα πρέπει να έχει την παρακάτω μορφή. 6. Επιλέξτε File»Save και σώστε το VI ως Arrays to File.VI στο labview\activity directory. Εκτέλεση του VI 1. Επιστρέψτε στο Front Panel επιλέγοντας Window»Show Panel. 2. Πατήστε Run. Αφότου το VI παράγει τις καμπύλες, θα εμφανιστεί ένα παράθυρο που θα σας ζητάει το όνομα του αρχείου. Αφού το γράψετε πατήστε OK. 3. χρησιμοποιήστε ένα spreadsheet πρόγραμμα ή έναν κειμενογράφο να ανοίξετε και να δείτε το αρχείο που δημιουργήθηκε. Θα δείτε δύο στήλες των 100 στοιχείων η κάθε μία. 35

38 Δραστηριότητα 9. Διαμορφώστε το υλικό DAQ και τα όργανα με χρήση του ΜΑΧ. Σκοπός είναι να εξοικειωθείτε με τον εξερευνητή μετρήσεων & αυτοματοποίησης (Measurement & Automation Explorer), ή ΜΑΧ Ο εξερευνητής μετρήσεων & αυτοματοποίησης (MAX) παρέχει την πρόσβαση σε όλες τις National Instruments DAQ, GPIB, IMAQ, IVI, Motion, VISA και VXI συσκευές. Με τον MAX, μπορείτε να εκτελέσετε τους ακόλουθους στόχους. * Διαμορφώστε το National Instruments hardware and software σας. * Προσθέστε νέα κανάλια, επικοινωνίες και τα εικονικά όργανα. * Δείτε πως συνδέονται οι συσκευές και τα όργανα στο σύστημά σας Το MAX εμφανίζει έναν κατάλογο στα δεξιά του παραθύρου για να σας καθοδηγήσει για τη διαμόρφωση και τις βασικές εφαρμογές. Πρόσβαση στο MAX Για να έχετε πρόσβαση στον MAX, επιλέξτε Tools»Measurement & Automation Explorer. Δραστηριότητα 10. Χρησιμοποιήστε το DAQ Solution Wizard Στόχος είναι η εξοικείωση με DAQ Solution Wizard. Υπάρχουν πολυάριθμο παράδειγμα VIs που ταιριάζουν με τις περισσότερες DAQ εφαρμογές. Για τον DAQ Solution Wizard, επιλέξτε Tools»Data Acquisition»DAQ Solution Wizard και έτσι εύκολα θα βρείτε το σωστό παράδειγμα VIs για το υλικό που συνδέεται με το σύστημά σας και τις συγκεκριμένες ανάγκες εφαρμογής αποκτήσεων δεδομένων. 36

39 Δραστηριότητα 11. Δημιουργήστε μία Γεννήτρια Συναρτήσεων χρησιμοποιώντας δεδομένα κυματομορφών Ο στόχος σας είναι να δημιουργήσετε μια απλή γεννήτρια συναρτήσεων που μπορεί να παραγάγει κυματομορφές ημίτονου, τριγωνικής μορφής, τετραγωνικής μορφής και πριονωτής μορφής. Front Panel 1. Επιλέξτε τη δημιουργία ενός νέου VI και εμφανίστε το Front Panel (όπως Activity 3). 2. Προσθέστε από την παλέτα Controls τα παρακάτω αντικείμενα στο Front Panel α. Digital Control από το Numeric. Ονομάστε το Amplitude. β. Digital Control από το Numeric. Ονομάστε το Frequency. γ. Digital Control από το Numeric. Ονομάστε το Square Duty Cycle (%). δ. Enum Control από το Ring & Enum. Ονομάστε το Signal Source. ε. Digital Control από το Numeric. Ονομάστε το Phase. στ. Boolean Push Button από το Boolean. Ονομάστε το Reset Phase. z. Waveform Graph από το Graph. Μην αλλάξετε το όνομά του. η. Boolean Stop button από τα Boolean. Κρύψτε την ταμπέλα του πατώντας πάνω του δεξί πλήκτρο και απενεργοποιήστε το Visible Item»Label. 3. Προσθέστε στοιχεία στο Signal Source enum control που τοποθετήσατε στο Front Panel. α. Χρησιμοποιήστε το Operating Tool ή το Edit Text από την παλέτα Tools και πατήστε μέσα στο Enum Control. β. Γράψτε Sine Wave και πατήστε <Shift - Enter> για να προσθέσετε και νέο στοιχείο. γ. Γράψτε Triangle Wave και πατήστε <Shift - Enter>, γράψτε Square Wave και πατήστε <Shift - Enter>, γράψτε Sawtooth Wave. δ. Πατήστε το Enter πλήκτρο πάνω στην μπάρα, ή πατήστε οπουδήποτε έξω από το πλαίσιο για την καταχώρηση των στοιχείων στο Sine Wave. 4. Τοποθετήστε τα αντικείμενα στην επιφάνεια του Front Panel με τρόπο τέτοιο που να μοιάζει με την εικόνα στην επόμενη σελίδα. Από το Signal Source Control καθορίζετε τον τύπο της κυματομορφής που θέλετε να παράγετε. Το Square Duty Cycle Control χρησιμοποιείται για να ρυθμίσετε το ποσοστό ON και OFF παλμού στην περίοδο ενός Τετραγωνικού σήματος που θα δημιουργήσετε. 37