Пример: графический вывод функции.

Организовать графический вывод функции у = ехр(х). Входной параметр X вводим в цифровой форме. Выходной параметру получаем после «обработки» входного параметра. Для этого в окне рисовки схем необходимо поместить помимо иконок, символизирующих ЭУ, иконки следующих операций:

Ø Functions Trig & Log,

Ø Functions Structs & Constans,

причем иконку функции располагают внутри иконки цикла. Введение в схему данного устройства цикла позволяет при запуске программы на выполнение получать графическое изображение функциональной зависимости (в данном случае - у = ехр(х)) на отрезке [0, х] по оси абсцисс, а не одной только точки, соответствующей текущему значению х. Цикл в LabVIEW устроен следующим образом: i - переменная цикла, которая наращивается на каждом шаге на единицу, N - переменная, по достижении значения которой переменной i программа выходит из цикла. Здесь i = 0, 1,..., х, N = х.

Отобразить на экране монитора зависимости у = sin(x) и у = sin(x)/x способом, описанным выше.

Используя блоки из раздела Functions Analysis Signal Generation, построить на экране монитора график функции sin(x) и график шума.

Обратите внимание на наличие двухпозиционного переключателя на лицевой панели прибора. В окне такой переключатель включается в схему с использованием блока True/False из раздела Functions Comparison.

В подразделе Signal Generation раздела Analysis находится библиотека сигналов различной формы. При использовании элементов этой библиотеки отпадает необходимость организации цикла. Как включить в схему блоки сигнала шума и функции sin(x) см. лабораторные работы №1 и №2. Входной параметр – «samples» (область определения сигнала).

Подготовка к работе:

Получить задание и изучить теоретическую часть.

Программа работы:

1. Отобразить на экране монитора зависимости y= sin(x) и y=sin(x)/x на основе примера графического вывода функции.

2. Используя блоки из раздела Function Analysis Signal Generation, построить на экране монитора график функции sin(x) и график шума.

Оформление отчета

Отчет должен содержать задание на работу и описание порядка вы­полнения работы.

Контрольные вопросы

1. Каким образом в среде LabVIEW осуществляется организация графическо­го интерфейса?

2. Сколько параметров должен иметь выходной сигнал, отображаемый на эк­ране?

Лабораторная работа №6

КОНВЕРТОРЫ. ОПЕРАЦИИ С БИТАМИ.

Цель работы: ознакомление с основными принципами конвертации и работы с байтами в среде LabVIEW.

Теоретическая часть

Практически любое цифровое устройство (устройство измерения, контроля, управления) хранит, обрабатывает и передает информацию в двоичном коде. Общая формула записи числа N:

где a_i - множитель, который определяет состояние в i -ом разряде и может принимать любые целочисленные значения в пределах 0 a_i h ‑1, h - основание системы, i - номера разрядов от младшего до старшего (n -го), h_{i -1} - весовые коэффициенты разрядов.

Для двоичного кода h = 2, а = 0 или 1. Двоичная система счисления имеет очень простую техническую реализацию и небольшое (по сравнению с другими системами счисления) количество правил выполнения арифметических действий. Существуют различные варианты реализации двоичной системы счисления. Например, в двоично-десятичной системе (BCD-код) по двоичной системе кодируется не все число N, а каждый отдельно взятый десятичный разряд этого числа, например, число 295 в двоично-десятичной системе имеет вид:

0010 1001 0101

сотни десятки единицы

Этот код и аналогичные ему носят название тетрадных: в каждом десятичном разряде существует тетрада (четверка битов) с набором каких-либо весовых коэффициентов.

Система счисления по основанию 16 (h = 16) удобна для записи в том случае, когда исходным является двоичный код.

При работе ЭВМ с внешним устройством необходимо различать два типа цифровой информации:

Ø информация, с которой работает машина;

Ø информация, с которой работает внешнее устройство.

И в том, и в другом случае эта информация представлена в двоичном коде. Единица информации в этом коде - бит (0/1). Для удобства обработки информации биты объединяются в группы. Размер и структура группы битов полностью определяются архитектурой вычислительной машины или внешнего устройства. Для малых машин типа ПК принята следующая структура: 8 бит – 1 байт - минимально адресуемая единица памяти. Для ускорения обработки информации байты объединяются в слова. Размер слова для IBM PC - 2 байта (16 бит).

Внешнее устройство обменивается с ЭВМ информацией, разделенной на блоки (группы бит, которые могут не совпадать с машинными словами по структуре и размеру). Драйвер внешнего устройства организует адекватное отображение блоков обмена информацией в машинные слова и машинных слов в блоки.

Прикладная программа обработки (в нашем случае пакет LabVIEW) осуществляет интерпретацию и использование полученных от внешнего устройства данных.

С помощью системы LabVIEW можно смоделировать перекодировку чисел из одной системы счисления в другую, преобразование аналогового сигнала в двоичный код и обратно, в аналоговый сигнал, переход от формата внешнего устройства к машинному, формирование команды в формате внешнего устройства.

Переход от одной системы счисления к другой осуществляется с помощью пунктов меню Operations Convertions:

Ø переход от двоичной к десятичной системе счисления,

Ø переход от десятичной к двоичной системе счисления,

Ø формат двоичного числа - 8 разрядов (7 цифровых, 1 знаковый),

Ø формат двоичного числа - 8 разрядов (все разряды цифровые).

Аналогичным образом можно перейти к 16- и 32-разрядным двоичным числам. Перейти от блока в N разрядов к блоку в К разрядов можно с помощью пункта головного меню Operations Array & Cluster (разделение на блоки с меньшим числом разрядов), причем число разрядов в выходном блоке указывают соответствующей константой (здесь N = 16, К = 8) или же с помощью Operations Array & Cluster (здесь произвольное число блоков последовательно соединяются в один блок большего размера). Используется этот оператор следующим образом: в окне схем в режиме редактирования графических объектов «растягиваем» иконку оператора до получения нужного числа «входов» в левой части иконки (при объединении двух блоков - два «входа» и т.д.) Если в качестве «входного» блока используется массив (например, 8-разрядный блок), то устанавливаем курсор на соответствующий вход и, зажав правую кнопку, выбираем в ситуационном меню пункт Change to Array. Если же на вход подается скаляр, то в ситуационном меню выбирают пункт Change to Element.

Визуальное отображение чисел в двоичном коде осуществляется с помощью массива Controls Array & Cluster.

Последовательность действий: в окне лицевой панели размещаем массив, определяем его (см. лабораторную работу №2), затем снова обращаемся к головному меню Controls Boolean и выбираем в нем необходимое устройство ввода или индикации - двухпозиционный ЭУ (кнопку, индикатор и т.п.). Выбранное устройство, не определяя (курсор на свободном поле, нажать левую кнопку), помещаем внутрь рамки массива, а затем в режиме редактирования графических объектов «растягиваем» рамку массива до необходимого размера (число кнопок должно соответствовать числу разрядов вводимого двоичного числа).

Пример задания.

Перевод числа из двоичной системы счисления (16 разрядов) в десятеричную и обратно. Число в двоичной системе счисления представить в виде 16-битного слова, где один бит содержит информацию о знаке числа.

Подготовка к работе:

Получить задание и изучить теоретическую часть.

Программа работы:

1. В окне лицевой панели разместить и определить массив (См. лабораторную работу №2).

2. Обратиться к головному меню Controls Boolean и выбрать в нем необходимое устройство ввода или индикации - двухпозиционный ЭУ.

3. Выбранное устройство, не определяя (курсор на свободном поле, нажать левую кнопку), поместить внутри рамки массива, а затем в режиме редактирования графических объектов «растянуть» рамку массива до необходи­мого размера (число кнопок должно соответствовать числу разрядов вво­димого двоичного числа).

4. Перевести число из двоичной системы счисления (16 разрядов) в десятеричную и обратно. Число в двоичной системе счисления представить в виде 16- битного слова, где один бит содержит информацию о знаке числа.

Оформление отчета

Отчет должен содержать задание на работу и описание порядка вы­полнения работы.

Контрольные вопросы

1. Напишите общую формулу записи числа.

2. Сформулируйте различные варианты реализации двоичной системы счисления.

3. В каком случае система счисления по основанию 16 удобна для записи?

4. Каким образом осуществляется переход от одной системы счисления к дру­гой в LabVIEW?

Лабораторная работа №7

ЭЛЕМЕНТЫ УПРАВЛЕНИЯ ВНЕШНИМ УСТРОЙСТВОМ

Цель работы: изучение различных способов организации управления внешним устройством средствами Lab VIEW.

Теоретическая часть

Управление внешним устройством - необходимая составляющая часть автоматизированных систем для научных исследований. Возможны следующие режимы управления:

Ø дискретный: внешнее устройство управляется отдельной командой с ЭВМ;

Ø циклический: внешнее устройство управляется с помощью командной последовательности, подаваемой непрерывно с определенным периодом;

Ø следящий: сигналом к подаче командной последовательности является изменение входного сигнала, превышающее заданный уровень.

Среда LabVIEW предоставляет возможность организации всех трех режимов управления.

Поскольку внешнее устройство состоит, как правило, из нескольких самостоятельных блоков, то управляющее слово должно состоять из непосредственно команды и ее адресации. В режиме визуального программирования LabVIEW можно наглядно проследить, как отрабатывается такое управляющее слово. Рассмотрим в качестве примера виртуальное устройство, состоящее из двух независимых блоков. Независимые блоки описаны при помощи оператора условных переходов (пункт головного меню Functions Struct & Constants). В зависимости от поступившего в оператор условия (0/1, True/False) входной сигнал обрабатывается по одному из двух возможных алгоритмов, т.е. активизируется то окно условных переходов, которое было выбрано согласно условию. По умолчанию оператор создает два окна, если лее необходимо большее число окон, следует перейти от логического условия (True/False) к арифметическому (0/1), так, как это сделано в схеме виртуальной установки (на вход подать условие в форме целого числа (0/1)), а затем в ситуационном меню (курсор на операторе, зажать правую кнопку) выбрать пункт Add Case Before.

При каждом таком выборе число открытых окон на одно увеличивается.

Закрыть лишние окна можно выбором пункта ситуационного меню Remove Case.

При размещении в окнах оператора условных переходов операторов, ЭУ и т.д. переход между окнами осуществляют следующим образом: курсор помещают на указатель номера окна, зажимают левую кнопку мыши и в появившемся меню выбирают номер нужного окна. Лицевая панель виртуальной установки включает:

Ø устройство ввода управляющего слова input;

Ø устройство вывода номера блока, которому адресована команда (0,1), т.е. адреса блоков);

Ø устройства визуального вывода текста команды (indl, ind2), составляющие содержание независимых блоков.

Управляющее четырехразрядное слово вводится в диалоговом режиме. Это слово разделяется на адрес (1 бит) и команду (3 бита). Команда поступает непосредственно в блок (indl, ind2), а адрес определяет номер окна оператора условных переходов, т.е. номер блока, к которому обращена команда.

Построить установку из четырех независимых блоков, в каждом из которых осуществляется визуализация поданной в этот блок команды. Управляющее слово (8 разрядов, из них два - адрес блока) вводить в диалоговом режиме с лицевой панели.

Управление имитационной моделью внешнего объекта с помощью управляющих слов сложной структуры. Описание имитационной модели находится в подразделе головного меню Functions VI cube_4.vi. Поля присоединения связи блока имитационной модели соответствуют входным параметрам, характеризующим движение кубика и должны быть заданы в двоичном коде. Необходимо организовать управление движением кубика в диалоговом режиме таким образом, чтобы координаты х, у, z устанавливались с помощью управляющего 9-битного слова (для каждой координаты - 3 бита).

Следящий режим управления предусматривает постоянный прием сигнала от внешнего устройства. Поступающий сигнал сравнивается либо с эталонным, либо с измеренным (поступившим ранее) сигналом; по результатам их сравнения во внешнее устройство направляется та или иная командная последовательность.

Еще одной особенностью системы LabVIEW является возможность параллельного обслуживания двух и более процессов. Простейшим примером параллельного управления может быть включение в одну схему нескольких виртуальных установок, не зависящих друг от друга.

Дополнить схему устройства управления в цикле установкой, осуществляющей управление двухтактным переключателем в цикле (ввести в схему управление параллельным независимым процессом). В цикле необходимо предусмотреть:

Ø запуск цикла по умолчанию;

Ø остановка цикла по команде STOP (двухтактный переключатель с инвертором);

Ø возможность регулировать время задержки в диалоговом режиме (с лицевой панели);

Ø управлять двухтактным переключателем (индикатором), на каждой последующей итерации меняя его положение (включено/выключено, 0/1).

Подготовка к работе:

Получить задание и изучить теоретическую часть.

Программа работы

1. Осуществить управление имитационной моделью внешнего устройства.

2. Осуществить следящий режим управления.

3. Дополнить схему устройства управления в цикле установкой, осуществляющей управление двухтактным переключателем в цикле (ввести в схему управление параллельным независимым процессом).

Оформление отчета

Отчет должен содержать задание на работу и описание порядка вы­полнения работы.

Контрольные вопросы

1. Что называется внешним устройством?

2. Как осуществляется управление внешним устройством?

3. Сколько возможностей управления предоставляет среда LabVIEW?

4. Из скольких блоков состоит внешнее устройство?

5. Каким образом осуществляется управление имитационной моделью внешнего объекта?

6. В чем заключается следящий режим управления?

 

⇐ Предыдущая123

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: