Programowanie w języku G - Laboratorium 4

Transkrypt

1 1 Programowanie w języku G - Laboratorium 4 Ćwiczenie 4.1 Cel: Tablice Tworzenie tablic oraz zapoznanie z funkcjami działania na tablicach. W kolejnych krokach zostanie utworzony program do budowania tablicy wypełnionej wartościami losowymi, skalowania otrzymanej tablicy oraz prezentowania jej wybranej części. Panel czołowy 1. Otwórz nowy, czysty projekt. 2. Zmodyfikuj okno panelu czołowego wstawiając odpowiednie tablice danych, kontrolki i wskaźniki, oraz zmieniając ich nazwy tak, aby uzyskać rezultat zbliżony do pokazanego na poniższym rysunku. 3. W tym celu należy znaleźć i wstawić w okno panelu obiekt Array (z palety Controls z grupy All Controls/Array & Cluster) i nadać mu etykietkę Macierz danych losowych. 4. W obszar zamieszczonej tablicy danych wstaw z palety Controls, z grupy Numeric Indicators obiekt Numeric Indicator. 5. Rozszerz widok tablicy danych (analogicznie jak przy zwiększaniu rozmiarów obiektów) do 10 pól zawierających wskaźniki liczbowe. 6. Wykonaj dwie kopie stworzonej macierzy. Skopiowanym macierzom nadaj nazwy: Macierz końcowa i Macierz podzbioru. Porada: Kopiowanie obiektów można wykonywać standardową kombinacją klawiszy [Ctrl]+[C] (kopiowanie), a następnie [Ctrl]+[V] (wstawianie). 7. Z palety Controls z grupy Numeric Controls wstaw trzy obiekty Numeric Control i nadaj i etykietki Współczynnik skalowania, Początek podzbioru i Liczba elementów. 8. Za pomocą menu kontekstowego kontrolek Początek podzbioru i Liczba elementów zmień rodzaj reprezentacji danych na liczby rzeczywiste 32-bitowe (Representation /I32). 9. Nie zmieniaj/wprowadzaj wartości kontrolek panelu czołowego. Programowanie w języku G strona 1

2 Schemat blokowy 1. Dodając w oknie schematu blokowego wymagane elementy i wykonując połączenia między nimi zbuduj schemat blokowy analogiczny do przedstawionego na poniższym rysunku W celu dostosowania schematu blokowego do wymagań projektu należy, wykorzystując obiekty z palety Function, umieścić w nim: a) generator liczb losowych - Random Number (0-1) znajdujący się w grupie funkcji Arithmetic and Comparison i podgrupie Express Numeric, b) pętlę For znajdującą się w grupie All Functions w grupie Structures. W pętli For umieść generator liczb losowych Random Number (0-1). Ustawić liczbę iteracji pętli dodając do wejścia N stałą o wartości 10, c) moduł mnożenia - Multiply znajdujący się w grupie Arithmetics and Comparison i podgrupie Express Numeric, d) funkcję podzbioru tablicy - Array Subset znajdującą się w grupie Functions/All Functions w grupie Array. 3. Rozmieść/uporządkuj poszczególne obiekty w oknie schematu blokowego, a następnie wykonaj niezbędne połączenia między poszczególnymi elementami. 4. Zapisz stworzony program pod nazwą Array Exercise.vi. Uruchomienie programu 1. Uaktywnij okno panelu czołowego i zmień wartości kontrolek Współczynnik skalowania, Początek podzbioru i Liczba elementów. 2. Uruchom program (przycisk Run, CTRL+R). 3. Obserwuj zachowanie się poszczególnych elementów stworzonego programu. Kilkakrotnie uruchom program dla różnych ustawień kontrolek. 4. Upewnij się, czy został zapisany program na dysku, a następnie zamknij okno bieżącego projektu. Programowanie w języku G strona 2

3 3 Ćwiczenie 4.2 Cel: Wykres kołowy Tworzenie wykresu za pomocą obiektu wykresu XY (XY graph). W kolejnych krokach zostanie utworzony program pozwalający na wykreślenie okręgu na podstawie niezależnych tablic współrzędnych x i y. Panel czołowy 1. Otwórz nowy projekt programu LabVIEW. 2. Zmodyfikuj okno panelu czołowego tak, aby uzyskać efekt podobny do przedstawionego na poniższym rysunku. 3. Wstaw w obszar okna panelu czołowego wykres XY Graph (paleta Controls, grupa Graph Indicators). 4. Zmień etykietkę wykresu na Wykres kołowy XY, zaś w legendzie wykresu XY nazwę przebiegu na Okrąg. 5. Wykorzystując menu kontekstowe obszaru legendy wyświetlanego przebiegu ustaw sposób wyświetlania danych w postaci małych kwadratów wykorzystując odpowiednią opcję w zakładce Point Style. 6. Dostosuj do wymagań projektu zakres i skalę wyświetlanych danych oraz ukryj wyświetlane opisy osi. Schemat blokowy 1. Zbuduj schemat blokowy przypominający przedstawiony na poniższym rysunku. Programowanie w języku G strona 3

4 2. W celu dostosowania schematu blokowego do wymagań projektu należy, wykorzystując obiekty z palety Functions, umieścić w nim: a) pętlę For znajdującą się w grupie All Functions i podgrupie Structures. Ustaw liczbę iteracji pętli dodając do wejścia N pętli stałą o wartości 101; b) moduł mnożenia - Multiply znajdujący się w grupie funkcji Arithmetic and Comparison i podgrupie Express Numeric; c) moduł dzielenia - Divide znajdujący się także w grupie funkcji Arithmetic and Comparison i podgrupie Express Numeric; d) stałą o wartości 2π (paleta Functions /Arithmetic and Comparison /Express Numeric /Constants obiekt Pi Multiplied By 2) i stałą liczbową 100 (paleta Functions /Arithmetic and Comparison /Express Numeric obiekt Numeric Constant); e) obiekt Sine & Cosine znajdujący się w grupie funkcji Arithmetic and Comparison /Express Numeric /Express Trigonometric. Zadaniem modułu Sine & Cosine będzie budowa tablicy danych punktów tworzących okrąg; f) obiekt Bundle znajdujący się w grupie funkcji All Functions/Cluster. 3. Rozmieść poszczególne obiekty w oknie schematu blokowego, a następnie wykonaj niezbędne połączenia między poszczególnymi elementami. 4. Zapisz stworzony projekt pod nazwą Graph Circle.vi. 5. Uaktywnij okno panelu czołowego i uruchom program. 6. Zakończ ćwiczenie zamykając okno bieżącego projektu/programu. 4 Ćwiczenie 4.3 Cel: Wykres natężenia Zapoznanie z korzystaniem z wykresów natężenia (intensywności). W trakcie ćwiczenia zostanie zaprezentowany program wyświetlający interferencję fal na wykresie natężenia. Za pomocą tego samego programu zostaną wyświetlone dane zamieszczone w dwuwymiarowej tablicy. Panel czołowy 1. Z katalogu wskazanego przez prowadzącego zajęcia otwórz i uruchom plik Intensity Graph Example.vi. Po uruchomieniu powinno zostać wyświetlone na ekranie monitora okno panelu czołowego programu takie, jak przedstawione na poniższym rysunku. Programowanie w języku G strona 4

5 2. Uruchom program i obserwuj zmiany zachodzące po zmianach położenia przełącznika Wykres między położeniem Dane użytkownika, a położeniem Wykres interferencji. 3. Ustaw przełącznik Wykres w pozycję Dane użytkownika, a następnie dokonaj zmian wartości w poszczególnych komórkach macierzy Dane użytkownika. Obserwuj zachodzące na wyświetlaczu zmiany. Obraz panelu czołowego w położeniu przełącznika Wykres w pozycji Dane użytkownika przedstawiono na poniższym rysunku Możliwa jest zmiana zakresu używanych braw. Modyfikacje wprowadza się za pomocą tablicy Color Array na schemacie blokowym. 5. Zakończ ćwiczenie zamykając okno bieżącego projektu/programu. Ćwiczenie 4.4 Cel: Klastry Tworzenie obiektów klastrów na panelu czołowym oraz korzystanie z funkcji do łączenia i rozłączania danych specyficznych dla klastrów. Panel czołowy 1. Otwórz nowy, pusty projekt. 2. Zmodyfikuj okno panelu czołowego wstawiając odpowiednie obiekty tak, aby uzyskać efekt podobny do przedstawionego na poniższym rysunku. Programowanie w języku G strona 5

6 3. W celu uzyskania pożądanej konfiguracji należy wstawić w obszar okna panelu czołowego następujące obiekty znajdujące się w palecie Functions: a) przycisk Stop znajdujący się w grupie Controls/Buttons & Switches. Następnie należy ukryć jego etykietkę (np. za pomocą menu kontekstowego tego obiektu). Możliwe jest pominięcie wstawiania przycisku Stop na tym etapie, ponieważ może on zostać wstawiony automatycznie, jeżeli umieszczana później pętla będzie pochodziła z palety typu Express; b) wskaźnik numeryczny Numeric Indicator z grupy Controls/Numeric Indicators i nadać mu etykietkę Liczba; c) diodę świecącą znajdującą się w grupie Controls/LED s i jadać jej etykietkę Logiczny W obszarze okna panelu czołowego umieść klaster. Obiekt ten znajduje się w palecie Functions w grupie Controls /All Controls /Array & Cluster. Wygenerowanemu obiektowi nadaj nazwę Klaster. 5. Wewnątrz obszaru klastra umieść, znajdujące się w palecie Functions, następujące elementy: a) kontrolkę numeryczną Numeric Controls z grupy Controls/Numeric Controls i nadaj jej etykietkę Liczba; b) dwa przełączniki dwustanowe pionowe Vertical Toggle Switches (z grupy Controls/Buttons & Switches). Wstawionym obiektom nadaj nazwy Logiczny 1 i Logiczny 2; c) suwak poziomy Horizontal Fill Slide (z grupy Controls/Numeric Controls) i nadaj mu nazwę Suwak. 6. Wykonaj kopię klastra Klaster. Duplikatowi nadaj nazwę Klaster zmodyfikowany. Następnie rozwiń menu kontekstowe Klastra zmodyfikowanego i wybierz opcję Change to Indicato (zmiana typu obiektu na wskaźnik). 7. Wykonaj kopię Klastra zmodyfikowanego i nadaj mu nazwę Mały klaster. Usuń z wnętrza Małego klastra obiekty: przełącznik dwustanowy pionowy Logiczny 2 i suwak poziomy Suwak oraz nadaj etykietkę Wartość suwaka kontrolce numerycznej Liczba. 8. Skontroluj kolejność (porządek) danych w klastrach. Porządek danych w obiektach Klaster i Klaster zmodyfikowany powinien być identyczny. W przypadku Małego klastra występują tylko dwie dane wyjściowe projektu (Logiczny 1 i Wartość suwaka), sprawdź czy odpowiednim elementom klastra przypisane są prawidłowe wartości (0-Logiczny 1 i 1-Wartość Suwaka). Jeżeli kolejność danych w klastrze jest inna należy ją poprawić, co umożliwi sprawne wykonanie połączeń wewnętrznych w schemacie blokowym. Uwaga: Kontrola i organizacja kolejności danych klastra odbywa się po wybraniu polecenia Reorder Controls in Cluster. Polecenie znajduje się w menu kontekstowym klastra. Widok obszarów i porządku danych w poszczególnych klastrach po wybraniu Reorder Controls in Cluster przedstawiono poniżej. 6 Programowanie w języku G strona 6

7 Schemat blokowy 1. Przejdź do okna schematu blokowego. 2. Zamień sposób wyświetlania obiektów na wyświetlanie w postaci symboli. W tym celu wyłącz, znajdującą się w menu kontekstowym każdego z obiektów, opcję View As Icon. 3. Zbuduj schemat blokowy zgodny z przedstawionym na poniższym rysunku Umieść wszystkie znajdujące się w bieżącym oknie schematu blokowego elementy wewnątrz pętli While. Pętla While znajduje się w palecie Functions/All Functions/Structures. 5. W obszarze pętli While należy umieścić dodatkowo następujące elementy znajdujące się w palecie Functions: a) obiekt Unbundle (z grupy All Functions/Cluster). Funkcja ta umożliwia rozłożenie wiązki sygnałów danych pochodzących z klastrów na pojedyncze wielkości będące integralnymi składowymi danego klastra. Użyj narzędzia Positioning i rozwiń obiekt tak, by posiadał cztery wyjścia, dopasowując ich liczbę do ilości sygnałów składowych w klastrze Klaster. Ten sam efekt (zmianę ilości wyjść w obiekcie Unbundle) uzyska się automatyczne po wykonaniu połączenia z klastrem; b) obiekt Bundle (z grupy All Functions/Cluster). Funkcja ta umożliwia ponowne zespolenie pojedynczych sygnałów w wiązkę sygnałów; c) obiekt Unbundle by Name (z grupy All Functions/Cluster). Funkcja ta ma podobne właściwości, jak funkcja Unbundle. Różnica między tymi elementami jest taka, że Unbungle by Name daje możliwość określenia nazw sygnałów na poszczególnych wyjściach. Zwiększ rozmiar obiektu tak, by były wyświetlane dwa wyjścia. Po podłączeniu tego obiektu z klastrem Klaster w polach wyjść zostaną wyświetlone dwa sygnały. W celu dopasowania poszczególnych wyjść z konkretnymi sygnałami należy użyć, znajdującej się w menu kontekstowym tego obiektu, funkcji Select Item. Za jej pomocą należy ustawić na wyjściu pierwszym sygnał Liczba, a na wyjściu drugim sygnał Logiczny 1; d) moduł Increment (grupa obiektów Arithmetic & Comparison/Express Numeric), umożliwiający powiększenie wartości o 1; e) moduł negacji Not (z grupy Arithmetic & Comparison/Express Boolean); f) obiekt Unbundle by Name (z grupy All Functions/Cluster). Funkcja ma podobne właściwości do funkcji Bundle. Bundle by Name daje rozpoznania sygnału za pomocą nazwy. Zwiększ Programowanie w języku G strona 7

8 rozmiar obiektu tak, aby były wyświetlane dwa wejścia. Za pomocą kontekstowego Select Items, dokonaj ustawienia typów sygnałów na poszczególne wejścia obiektu. Typy te mają być analogiczne do sygnałów na wyjściach obiektu Unbundle by Name. 6. Wykonaj brakujące, wymagane połączenia między elementami zwracając szczególną uwagę na typy danych podłączanych do poszczególnych obiektów. 7. Zapisz program w pliku Cluster Exercise.vi. 8 Uruchamianie programu 1. Uruchom program w oknie panelu czołowego. 2. Obserwuj zachowanie poszczególnych elementów. 3. Zwróć uwagę na rolę, jaką spełniają poszczególne kontrolki umieszczone na panelu czołowym. 4. Kilkukrotnie dokonaj zmian w obszarze klastra Klaster i ponownie uruchom program. 5. Spróbuj dokonać zmian w elementach klastra Klaster zmodyfikowany. 6. Sprawdź, czy program został zapisany na dysku, a następnie zamknij projekt. Ćwiczenie 4.5 Cel: Klaster skalowany Utworzenie programu wykorzystującego polimorfizm klastrów. Zadaniem jest stworzenie prostego programu przeskalowującego wartości przechowywane w klastrze. Każdy element klastra będzie posiadał inny współczynnik skalowania. Odpowiada to sytuacji, w której dane otrzymane z przetworników pomiarowych (ciśnienia, strumienia i temperatury) muszą odzwierciedlać rzeczywiste wartości parametrów występujące w systemie. W kolejnych krokach wymagane jest stworzenie klastra danych wejściowych (zawierającego trzy kontrolki numeryczne; odwzorowującego dane z czujników pomiarowych), stworzenie klastra danych wyjściowych (zawierającego trzy wskaźniki numeryczne thermometer, tank, gauge; odwzorowującego wskaźniki tablicy pomiarowej z rzeczywistymi wartościami), wykonanie schematu połączeń pozwalającego na przeskalowanie (przemnożenie za pomocą stałej klastrowej) danych klastra wejściowego i pokazanie ich w klastrze wyjściowym. Panel czołowy 1. Otwórz okno nowego projektu. 2. Wprowadź na panel czołowy wymagane obiekty oraz zmodyfikuj ich etykiety tak, aby uzyskać efekt podobny do przedstawionego na poniższym rysunku. Panel zawiera: a) klaster danych wejściowych (Controls /All Controls /Aray & Cluster /Cluster) z trzema kontrolkami numerycznymi (Controls /Numeric Controls /Numeric Control) b) klaster danych wyjściowych (Controls /All Controls /Aray & Cluster /Cluster) z trzema różnymi wskaźnikami numerycznymi (Controls /Numeric Indicators /Thermometer /Tank /Gauge) c) dodatkowo należy skontrolować, czy występuje zgodność kolejności obiektów w obu klastrach tj. czy np. kontrolce Napięcie czujnika temperatury odpowiada wskaźnik Temperatura. Programowanie w języku G strona 8

9 9 3. Zapisz program w pliku Cluster Scaling.vi. Schemat blokowy 1. W oknie schematu blokowego zbuduj diagram zgodny z przedstawionym na poniższym rysunku. 2. W celu uzupełnienia schematu blokowego należy umieścić w oknie następujące elementy znajdujące się w palecie Functions: a) moduł mnożenia - Multiply (paleta Functions /Arithmetic and Comparison /Express Numeric); b) obiekt stałej klastrowej - Cluster Constant (tutaj Współczynniki skalowania) znajdujący się w grupie funkcji All Functions /Cluster; c) trzy stałe liczbowe - Numeric Constant (z grupy Arithmetic & Comparison /Express Numeric). Umieść je we obszarze obiektu Cluster Constant i nadaj im następujące wielkości: pierwszej stałej wartość 50, drugiej 10, a trzeciej Wykonaj niezbędne połączenia między poszczególnymi elementami. Skontroluj dodatkowo kolejność obiektów w obu klastrach i stałej klastrowej. Programowanie w języku G strona 9

10 10 Uruchamianie programu 1. W oknie panelu czołowego uruchom program w trybie ciągłym (za pomocą przycisku Run Continuously). 2. Obserwuj zachowanie się poszczególnych elementów poprawionego programu. Zwróć uwagę na wartości wyświetlane na wskaźnikach klastra wyjściowego w chwili wykonywania modyfikacji wartości kontrolek klastra wejściowego (Dane pomiarowe). 3. Zmodyfikowany program zapisz w pliku Cluster Scaling.vi. 4. Zakończ pracę zamykając plik programu. Opracowane na podstawie: LabVIEW 7 Express Basics Interactive Training CD. National Instruments LabVIEW Basics I. Introduction Course Manual. National Instruments Programowanie w języku G strona 10