labview计算器设计步骤完整设计

一、引言：

本次课程设计是基于LabVIEW虚拟仪器系统开发与实践等原理与技术而设计的计算器，可以用来模拟真实计算器而进行一些简单的基本运算。虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年代，“虚拟”的含义主要是强调软件在仪器中的作用，体现了虚拟仪器与主要通过硬件实现各种功能的传统仪器的不同。由于虚拟仪器结构形式的多样性和适用领域的广泛性，目前对于虚拟仪器的概念还没有统一的定义。美国国家仪器公司（National Instrunents Corpotion ，NI）认为，虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通信及图形用户界面的软件组成的测控系统，是一种计算机操纵的模块化仪器系统。

过去40年的时间里，美国国家仪器公司（NI）通过虚拟仪器技术为测试测量和自动化领域带来了一场革新：虚拟仪器技术把现成即用的商业技术与创新的软、硬件平台相集成，从而为嵌入式设计、工业控制以及测试和测量提供了一种独特的解决方案。使用虚拟仪器技术，工程师可以利用图形化开发软件方便、高效的创建完全自定义的解决方案，以满足灵活多变的需求趋势。

本次设计的计算器是利用虚拟仪器技术而完成的，可以完成利用计算器可以进行简单的四则运算、可以进行平方、开根号和倒数运算、计算器可以进行清零和关闭计算器操作、在输入数据时不慎将某个数字输错可以运用BackSpace清除该值等一些基本简单的运算。

二、前面板设计：

前面板是LabVIEW的图形用户界面，在LabVIEW环境中可以对这些对象的外观和属性进行设计，LabVIEW提供了非常丰富的界面对象，可以方便地设计出生动、直观、操作方便的用户界面。本系统中前面板显示程序的输入和输出对象，即，控件和显示器。本程序中控件主要是按钮，显示器主要是文本显示。

在前面板设计过程中先在前面板整齐排列放置22个确定按钮，将这22按钮的标签隐藏，然后修改这22个确定按钮的名字分别为：0～9十个数字、小数点、正负号、加、减、乘、除、等号、倒数、根号、清零、退格和X的Y次方。

前面板还包括一个文本显示控件用于显示计算的结果和计算器的某些提示，

通过改变显示控件的大小使之于计算器的大小相适应。计算器的前面板还有程序框图中while循环的停止按钮，当按钮按下时计算器停止工作退出到LabVIEW 的编辑界面。

为了前面板的美观和防止按钮的移动，分别将前面板的各个按钮和文字进行组合和对前面板进行装饰，装饰采用修饰中的平面框。如图2-1所示：

图2-1计算器前面板

三、后面板设计：

程序框图对象包括接线端和节点，将各个对象连线连接便创建了程序框图，接线端的颜色和符号表明了相应输入控件或显示控件的数据类型。程序框图是程序的核心，程序要实现的功能都是通过程序框图反应出来的。本课程设计的程序框图主要运用了while循环、时间结构、条件结构和平铺顺序等结构。

图3-1对小数点的扫描

通过图3-1可以看出当小数点按钮按下时，0.和存临时数据通过字符串连接控件将两者连接到一起；小数点按钮没有按下时，临时数据和小数点通过字符串连接按钮也将两者连接在一起，将连接到一起的数据送到显示控件。

图3-2对数字键的扫描

数值控件与运算按钮没有直接的连线，这就需要对控件进行引用，将引用后的结果经过属性节点和字符串至十进制转换将按下的按钮扫描到临时数据进行临时保存。

图3-3四则运算的除法运算

在四则运算的过程中，通过运算符按钮对四则运算进行控制，在进行除法运算当除数为零时，会出现错误的提示。当除数不为零时，除法运算跟加减乘的运算是一样的。

图3-4清零操作

清零操作就是将运算符、小数点、显示和操作等控件的局部变量返回到计算前的设定值，以便于进行下一步的运算。

图3-5退格操作

当输入的数据较大或者在进行连续运算时，不慎将某个数输入错误如果进行清零操作就会导致以前的工作全部功亏于溃，这是只需进行退格操作将输入错误的数值清除即可，不过计算后的结果不能进行退格操作。

图3-6开根号运算

开根号是计算器最基本的功能，在进行开根号运算之前应该先对开根号的数值进行判断是否满足开根号的条件。当根号下的数值小于零时，会显示出“错误：被开放数小于零！”；根号下的数值大于等于零时，会通过计算显示出正确的结果。

图3-7x的y次幂运算

在进X的Y次幂操作时，先输入的为底数后输入的为幂数。X的Y次幂运算已经在前面定义过了，在这里只需调用就可以了。

图3-8倒数运算

倒数运算跟除法运算非常相似，只需将除法运算中的被除数改为固定数1就可以了，同时还必须考虑除数为零的情况，这按除法运算的设计方法就可以了。

四、系统调试：

1.四则运算。此运算利用+、—、×、÷可以进行一些基本简单的混合运算；

2.开平方（Sqrt）。此按键的功能是对某个数进行开方运算；

3.清除按键（Backspace）。此按键的功能是当输入有误时，用此按键可以清楚

错误输入；

4.清零按键（CE）。此按键的功能是直接将显示数据清零，从新开始新的运算；

5.x的y次方运算（x∧y）。此按键的功能是进行x的y次方运算；

6.取倒数（1／x）。此按键的功能是求x的倒数。

五、总结：

通过此次对虚拟仪器系统开发实践的课程设计，使我初步了解虚拟仪器系统开发的过程，能够在学习与工作中应用虚拟仪器技术开发一些简单的仪器及系统。大家都知道虚拟仪器技术已经广泛的应用于教学实验、科学研究和工程实际中。基于LabVIEW的虚拟仪器在教学试验中可以代替传统仪器；在科学领域可以节省时间提高效率；应用于工程实际，可以大幅度减少构建测试、控制系统和维护方面的投资。与此同时，虚拟仪器技术本身也在不断发展和创新，由于建立在商业可用技术的基础之上，使得目前正蓬勃发展着的新兴技术也成为推动虚拟仪器技术发展的新动力。例如PCI Express总线技术可以让更多的原始数据以更高的速度传送给PC；而多核技术则可以实现并行运算，从而直线提升系统的数据处理性能；可编程逻辑门阵列（FPGA）技术则允许工程师根据不同的测试要求通过软件重新定制硬件的功能。可以遇见的是，这些主流的商业可用技术将让虚拟仪器技术向更多的应用领域敞开大门！

利用本次计算器课程设计实验，我对虚拟仪器技术有了更加一步的了解，在全球数据采集（DAQ）市场中长期保持领先地位的NI数据采集系列产品专门针对绝对精度、高速性能、易用性和安全性等方面进行优化设计。通过创造性地将模拟和数字设计相结合，NI数据采集设备可以帮助工程师们轻松满足各种测量要求。NI数据采集设备支持大部分的常用总线，包括PCI、PXI、USB、PCMCIA 以及IEEE 1394（火线），同时兼容各种工业常用的操作系统，如Windows、Linux 以及Mac OS X等，为工程师们提供了从分布式、便携性到工业级的全方位测量测试应用的解决方案。当测量测试应用需要更高的性能、分辨率以及采样速率时，工程师们可以使用NI模块化仪器，它将分立式仪器的高质量和测量功能与NI 数据采集产品的灵活可升级性完美地结合在一起，为用户提供集成式的定时和同步功能，以及其他的商业化性能，例如ADC、DAC、FPGA和PC总线等。测试