ЛЗ-1а. Пересчёт температуры от шкалы Цельсия к шкале Фаренгейта

ПРОГРАММЫ ЛИНЕЙНОЙ СТРУКТУРЫ

Цели занятия – дать студентам:

· основные представления о программной среде LabVIEW и её связи с робототехническим конструктором LEGO Mindstorms,

· справочный материал по инструментальным панелям и палитрам LabVIEW,

· первый опыт разработки (создания и редактирования) виртуальных приборов (ВП) на примере двух программ линейной структуры.

 

Первая программа является примером ВП в области вычислений с применением стандартных математических фунций, вторая программа знакомит с технологией создания ВП, предназначенных для управления сервоприводами мобильных и позиционных роботов.

ЛЗ-1а. Пересчёт температуры от шкалы Цельсия к шкале Фаренгейта

Постановка и решение задачи. Требуется создать виртуальный прибор, обеспечивающий возможность преобразования значения температуры, задаваемой пользователем в градусах Цельсия, в градусах Фаренгейта. Такой ВП должен производить вычисление по следующей известной зависимости:

,

где – температура по шкале Фаренгейта (°F);

– температура по шкале Цельсия (°С).

На лицевой (фронтальной) панели ВП (Front Panel) произведём следующие действия.

1. Цифровой элемент (окно) управления вводом входной величины – температуры по шкале Цельсия; для его создания необходимо вызвать палитру Controls (Средства управления), щёлкнув правой копкой мыши по рабочему полю лицевой панели. Выбрав подраздел Num Ctrls (Numeric Controls – Числовые элементы управления), следует найти в нём графическую пиктограмму («иконку») цифрового элемента управления Num Ctrl и переместить её копию на лицевую панель ВП.

 

Одновременно с этим на блок-диаграмме ВП автоматически появляется пиктограмма цифрового элемента управления:

 

 

Как и любой элемент управления, элемент Num Ctrl сверху имеет поле собственной метки (по умолчанию в данном случае она имеет вид Numeric). Чтобы присвоить этому элементу своё имя, следует использовать кнопку Text Settings (Настройки текста), расположенную ниже меню в центре лицевой панели и блок-диаграммы ВП. С её помощью можно изменить размер, шрифт, стиль начертания и цвет букв текста. В данном случае метка элемента ввода названа «Температура по Цельсию».

 

2. Цифровой элемент отображения выходной величины задачи – температуры по шкале Фаренгейта. Для этого в палитре Controls (Средства управления) теперь выбираем подраздел Num Inds (Числовые элементы отображения). Здесь находим цифровой элемент отображения Num Ind и также перемещаем его копию на лицевую панель ВП.

Автоматически на блок-диаграме LabVIEW создаст терминал данных вывода результата расчета температуры по шкале Фаренгейта. Сверху пиктограммы этого терминала заменим появившуюся по умолчанию метку (например, Numeric 2) надписью «Температура по Фаренгейту».

 

На блок-диаграмме ВП (Block Diagram) программы ЛЗ-1а.vi созданы и размещены следующие элементы программы вычисления величины по выше приведённой формуле:

 

3. Для реализации арифметических действий в данной программе (умножения величины температуры на константу 1,8 и сложения результата умножения с константой 32,0) необходимо использовать палитру Functions (Функции), которая вызывается нажатием правой кнопкой мыши на рабочем поле блок-диаграмы. В окне Functions надо выбирать последовательно: строку NXT Robotics (Робототехника NXT), кнопку NXT Programming (Программирование NXT), раздел Numeric (Арифметические функции), откуда скопировать на поле блок-диаграммы две следующие пиктограммы – функции умножения (Multiply) и функции сложения (Add).

Пиктограмма числовой константы вещественного типа (с плавающей точкой), необходимой для вычисления

располагается в разделе Numeric и вы глядит так:

Примечание. Если неизвестен или забыт путь к пиктограмме (элемента управления-ввода или отображения-вывода), название которой пользователь знает, ему может помочь встроенная в среду LabVIEW поисковая система Search (Поиск). Её использование расмотрим на примере поиска Numeric Constant – пиктограммы числовой константы вещественного типа (с плавающей точкой).

Кнопка Search расположена в правом верхнем углу окна Functions. После нажатия этой кнопки открывается окно Search Palettes (Поисковые палитры), в поисковой строке которого следует ввести имя нужной пиктограммы (в данном случае – «Numeric Constant»). В ответ на запрос среда LabVIEW выдаст перечень имеющихся у неё пиктограмм с таким именем с указанием имени разделов, к которым они относятся. Кликнув дважды (нам требуется ввести две константы) мышью на искомую пиктограмму, можно перенести их копии её на рабочее поле блок-диаграммы.

4. Пиктограмма появляется на рабочем поле блок-диаграммы:

Поле ввода её значений подсвечивается и готово для редактирования.

В этой программе одной константе присвоим значение 1,8, другой – 32,0.

 

5. Последним этапом составления данной программы является соединение (автоматически или вручную) элементов блок-диаграмы с помощью проводников данных.

Вручную эта работа выполняется инструментом «Соединение», имеющего вид катушки с нитью. Этот инструмент расположен в строке меню лицевой панели и окна блок-диаграммы по адресу: View Tools Palette. Панель инструментов выглядит следующим образом:

 

 

При нажатии на кнопку в верхней части панели кнопка загорается зелёным цветом. Это означает, что в зависимости от попадания курсора мыши на разные функциональные элементы программы на блок-диаграмме вид инструмента автоматически изменяется соответствующим образом. Так, если приблизить курсор к порту элемента ввода, курсор приобретёт вид катушки «Соединение».

Таким образом, чтобы идентифицировать поля ввода/вывода объекта, следует навести на него курсор мыши. При наведении инструмента «Соединение» на порт ввода/вывода последний начинает мигать. Одновременно появляется всплывающая подсказка с именем поля ввода/вывода.

Для соединения двух объектов этим инструментом следует, не отпуская кнопку мыши, провести «катушку» до порта другого объекта. В процессе соединения объектов блок-диаграммы можно изгибать (закрепив перегиб щелчком мыши) и переключать (нажатием клавиши пробела) направление проводников данных. Движущаяся по экрану монитора «катушка» будет оставлять за собой линию – проводник.

Цвет проводника зависит от типа данных:

оранжевый – численные (вещественные) данные,

синий – целочисленные данные),

зелёный – логические данные,

розовый – строковые (текстовые) данные).

При этом проводники простых численых переменных, одномерных массивов и двумерных массивом отличаются друг от друга стилем и толщиной линий.

Готовая программа в среде LabVIEW (файл ЛЗ-1а.vi) и результат ее выполнения для варианта 100°С имеет следующий вид.

Запускается виртуальный прибор нажатием кнопки (Run) на панели инструментов.