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G Z H O U U N I V E R S I T Y
虚拟仪器实习报告
题 目： 基于LabVIEW 的计算器设计 学 生 姓 名： 学 号： 学 院： 专 业 班 级： 电子101
实习时间： 2013 年 6 月 17 日 2013 年 7 月 5 日
一、题目要求
1．利用计算器可以进行加、减、乘、除四则运算；
2．计算器可以进行清零和关闭计算器操作；
3．在输入数据时不慎将某个数字输错，可以运用BackSpace清除该值；
4．计算器可以进行平方、开根号和倒数运算。
5．实现程序运行，上交实习报告。
二、背景知识
虚拟仪器（virtual instrument）是基于计算机的仪器。
计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。
粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。
随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。
另一种方式是将仪器装入计算机。
以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。
虚拟仪器主要是指这种方式。
上面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。
虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。
虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。
目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI 公司的LabVIEW。
虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。
PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在 Microsof t公司的 Windows 诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0 以前的版本。
对虚拟仪器和 LabVIEW [2]长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。
目前LabVIEW 的最新版本为LabVIEW2011，LabVIEW 2009 为多线程功能添加了更多特性，这种特性在 1998 年的版本 5 中被初次引入。
使用 LabVIEW 软件，用户可以借助于它提供的软件环境，该环境由于其数据流编程特性、LabVIEW Real-Time 工具对嵌入式平台开发的多核支持，以及自上而下的为多核而设计的软件层次，是进行并行编程的首选。
LabVIEW是一种图形化的编程语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。
LabVIEW集成了与满足 GPIB、VXI、RS-232和 RS-485 协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。
它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。
这是一个功能强大且灵活的软件。
利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。
图形化的程序语言，又称为“G”语言。
使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代
之的是流程图或框图。
它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具。
它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。
使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。
三、分析与设计
3.1前面板的设计
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。
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。
如图1所示。
如图1计算机前面板
3.2 后面板的设计
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。
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。
如图2所示。
如图2小数点的扫描
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。
如图3所示。
如图3数字键的扫描
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，设计了+、-、* 、/四个键,在有确定的运算关系后，按下等号键，显示出结果。
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。
如下图所示。
如图4加法运算如图5减法运算
如图6乘法运算如图7除法运算
如图8除法运算除数为0
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。
如图9所示。
如图9清零操作
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。
如图10所示。
正负号运算是计算器最基本的功能。
如图11所示。
如图11正负号运算
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。
如图12所示。
如图12开根号运算
X的Y次幂操作运算是计算器最基本的功能。
如图13所示。
如图13 X的Y次幂
倒数运算是计算器最基本的功能。
如图14和15所示。
如图14倒数运算
如图15倒数运算
四、仿真与验证
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。
7.正负号运算（+/-）。
此按键的功能是求x的正负数。
五、体会与总结
这次虚拟仪器课程设计的题目是实现基于LabVIEW的计算器的设计。
此次课程设计是我在继课堂学习书本上的虚拟仪器知识后，再一次更加深入的了解到虚拟仪器的基本使用方法和运用原理，它不仅要求我们有扎实的专业理论知识和实践操作能力，更要求我们有严谨治学、团结协作的精神。
通过自己的动手和思考，感觉获益良多。
虽然本次课程设计是一人一组的，但是我们彼此之间进行了一些讨论，交流，在讨论交流过程中，我们也看到了自己的有点和不足，也学习吸收了其他成员比较好的地方。
这不仅增长了我们的知识，也增进了同学之间的感情。
在这次实习中我遇到不少的困难，如关于小数点的图如何设计，加减乘除如何最后显示出来，清除键的程序图如何设计，等等，学习中遇到不少难题，但是后来在老师和同学的帮助下，都解决了。
对于学完这一门课程来说，使我懂得了一个道理：也许只有用自己所学的知识做出一个可以实际运行的东西之后才能确实体到自己的学习是有价值的，知识是拿来学的，不是用来考的。
技术是拿来用的，不是学了以后就丢在一边的。
对于老师的教学来说，也许
最重要的不是怎么把知识灌输给学生，而是要让学生明白为什么要学，怎么让学生有兴趣去学。
所以非常感谢老师这次给我们这课程设计，给了我挑战自己的机会，做什么事都应该大胆的尝试，怕就怕被自己吓倒！积极的心态是弥补自信心不足的最佳途径，面对难题，可能凭自己的实力解决不了，即便如此，我们也要积极投入，往往在你全身心投入过程中，所有问题都迎刃而解！。