Моделирование радиоэлектронных устройств

Моделирование радиоэлектронных устройств

Содержание

Введение

Задание 1. Преобразование °С в °F

Задание 2. Создание ВП согласно варианта

Задание 3. ВП Преобразования °С в °F

Задание 4. Создание ВП Термометр

Задание 5. Аналогично заданию 1.4 создать ВП, используя свой вариант

Заключение

Список литературы

Введение

(англ. Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) - это среда разработки и платформа для выполнения программ, созданных на графическом языке программирования «G» фирмы National Instruments (США). Первая версия LabVIEW была выпущена в 1986 году для Apple Macintosh, в настоящее время существуют версии для UNIX, Linux, Mac OS и пр., а наиболее развитыми и популярными являются версии для Microsoft Windows.используется в системах сбора и обработки данных, а также для управления техническими объектами и технологическими процессами. Идеологически LabVIEW очень близка к SCADA-системам, но в отличие от них в большей степени ориентирована на решение задач не столько в области АСУ ТП, сколько в области АСНИ.

Графический язык программирования «G», используемый в LabVIEW, основан на архитектуре потоков данных. Последовательность выполнения операторов в таких языках определяется не порядком их следования (как в императивных языках программирования), а наличием данных на входах этих операторов. Операторы, не связанные по данным, выполняются параллельно в произвольном порядке.

Среда LabVIEW дает огромные возможности как для вычислительных работ, так и - главным образом - для построения приборов, позволяющих проводить измерения физических величин в реальных установках, лабораторных или промышленных, и осуществлять управление этими установками.

Программы, спроектированные в LabVIEW, называются виртуальными измерительными приборами, или ВП (VI), поскольку их внешний вид и функционирование имитируют реальные измерительные приборы, такие, как осциллографы и мультиметры. LabVIEW содержит полный набор инструментов для сбора, обработки, отображения и регистрации данных, а также средства, которые помогают отладить разрабатываемую программу.представляет собой высокоэффективную среду графического программирования, в которой можно создавать гибкие и масштабируемые приложения измерений, управления и тестирования с минимальными временными и денежными затратами. LabVIEW сочетает в себе гибкость традиционного языка программирования с интерактивной технологией Экспресс ВП, которая включает в себя автоматическое создание кода, использование помощников при конфигурировании измерений, шаблоны приложений и настраиваемые Экспресс ВП. Благодаря этим особенностям и новички, и эксперты могут легко и быстро создавать приложения в LabVIEW. Интуитивно понятный процесс графического программирования позволяет уделять больше внимания решению проблем, связанных с измерениями и управлением, а не программированию.

Задание 1. Преобразование °С в °F

Необходимо создать ВП, который будет преобразовывать значение температуры из градусов Цельсия (°С) в температуру по Фаренгейту (°F).

Порядок выполнения работы:

1. Выбрал пункт главного меню File → New → VI, чтобы открыть новую лицевую панель.

. Поместил цифровой элемент управления на лицевую панель. В поле собственной метки элемента управления напечатал «Град. С».

. Поместил элемент отображения данных на лицевую панель. Он использован для отображения значений температуры в °F. В поле собственной метки элемента управления напечатала «Град. F».

Рис 1. Скриншот ВП преобразователя температуры

На блок-диаграмме LabVIEW создал терминалы данных, соответствующие элементам управления и отображения.

Терминалы данных представляют тип данных соответствующих элементов. Например, терминал данных DBL представляет тип числовых данных двойной точности с плавающей запятой.

Блок-диаграмма

4. Перешел на блок-диаграмму, выбрав пункты главного меню Window → Show Diagram.

. Создаем блок-диаграмму, показанную ниже:

Рис 2. Скриншот блок-диаграммы ВП преобразователя.

6. Выбрал функцию Multiply (Умножение) из палитры Функций в разделе Functions → Numeric (Арифметические функции). Поместил ее на блок-диаграмму.

. Выбрал функцию Add (Сложение) из палитры Функций в разделе Functions → Numeric (Арифметические функции). Поместил ее на блок-диаграмму.

. Выбрал числовую константу из палитры Функций в разделе Functions → Numeric (Арифметические функции).

Поместил две числовые константы на блок-диаграмму. После размещения числовой константы на блок-диаграмме поле ввода ее значений подсвечивается и готово для редактирования. Одной константе присвоил значение 1,6; другой 32.

9. Соединил объекты блок-диаграммы с помощью инструмента СОЕДИНЕНИЕ.

. Перешел на лицевую панель, выбрав в главном меню пункт Window → Show Panel.

11. Запустил ВП. После того как убедился в его работоспособности, сохраняем ВП, он будет использоваться позднее.

Задание 2. Создание ВП согласно варианта

Порядок выполнения работы:

1. На лицевой панели главного меню нажал File → New → VI, чтобы открыть новую лицевую панель.

. Поместил два цифровых элемента управления на лицевую панель. В поле собственных меток элемента управления печатаем «Масса» и «Время».

. Поместил элемент отображения данных на лицевую панель. Он использован для отображения расхода массы. В поле собственной метки элемента управления напечатал «Расход массы».

Рис 3. Скриншот ВП преобразователя расхода массы

На блок-диаграмме LabVIEW создал терминалы данных, соответствующие элементам управления и отображения.

Блок-диаграмма

4. Перешел на блок-диаграмму, выбрав пункты главного меню Window → Show Diagram.

. Создал блок-диаграмму, показанную ниже:

Рис 4. Скриншот блок-диаграммы ВП преобразователя.

6. Выбрал функцию Divide (Деление) из палитры Функций в разделе Functions → Numeric (Арифметические функции). Поместил ее на блок-диаграмму.

7. Соединил объекты блок-диаграммы.

. Перешел на лицевую панель, выбрав в главном меню пункт Window → Show Panel.

. Запустил ВП. После того как убедился в его работоспособности, сохранил ВП, он будет использоваться позднее.

Задание 3. ВП Преобразования °С в °F

Ниже представлена последовательность действий по созданию иконки и настройке соединительной панели для созданного ВП, который переводит значение измеренной температуры из градусов Цельсия в градусы по Фаренгейту.

Порядок выполнения работ:

1.  Открыл файл с ранее созданным ВП Преобразование С в F.

Иконка и соединительная панель

2. Щелкнул правой кнопкой мыши по иконке ВП и в контекстном меню выбрал пункт Edit Icon (Редактирование иконки). Появилось диалоговое окно редактора иконки Icon Editor.

. Дважды щелкнул правой кнопкой мыши по инструменту выбор.

. Нажав кнопку <Delete>, очистил область редактирования иконки.

. Дважды щелкнул по инструменту прямоугольник, чтобы обвести область редактирования границей выбранного цвета.

. Создал следующую иконку:

Рис5. Скриншот созданной иконки.

а) ввел текст инструментом ВВОД ТЕКСТА ;

в) для выбора размера шрифта дважды щелкнул левой кнопкой мыши по инструменту ввод текста;

г) чтобы нарисовать стрелку, использовал инструмент карандаш;

д) для передвижения текста и стрелки по полю редактирования иконки использовал инструмент выбор и стрелки на клавиатуре;

е) в разделе Copy from (Копировать из) выбрал В & W (черно-белую) иконку и 256 Colors (256-цветный режим) для создания черно-белой иконки, которую LabVIEW использует в случае отсутствия цветного принтера;

ж) в разделе Copy from (Копировать из) выбрал 16 Colors и 256 Colors;

з) после завершения редактирования иконки нажал кнопку ОК и закрыл Icon Editor. Новая иконка появилась в правом верхнем углу обеих панелей.

. Перешел на лицевую панель, щелкнул правой кнопкой мыши на иконке и выбрал пункт Show Connector (Показать поля ввода/вывода данных) из контекстного меню. Количество отображаемых LabVIEW полей ввода/вывода данных соответствует количеству элементов на лицевой панели. Например, лицевая панель этого ВП имеет два элемента Град С и Град F, и LabVIEW выводит в соединительной панели два поля.

. Элементам управления и отображения данных назначил соответственно поля ввода и вывода данных.

9. Выбрал пункт главного меню File → Save. Сохранил ВП под именем Преобразование С в F.vi.

. Выбрал пункт главного меню File → Close. Закрыл ВП.

Задание 4. Создание ВП Термометр

Ниже приведена последовательность действий для создания ВП, который измеряет температуру и отображает значение температуры в градусах Цельсия или температуру по Фаренгейту.

Порядок выполнения:

1. Создал элемент отображения данных температуры, как показано ниже:

Рис 6. Скриншот лицевой панели термометра.

а) выбрал элемент отображения данных, расположенный на палитре Controls в разделе Numeric (Числовые элементы);

б) напечатал «Температура» внутри собственной метки;

в) щелкнул правой кнопкой мыши по элементу и выбрал пункт контекстного меню Visible Items (Отображаемые элементы), Digital Display (Цифровой индикатор) .

. Создал элемент управления в виде вертикального переключателя:

а) выбрал вертикальный переключатель, расположенный в палитре Controls раздела Boolean (Логические элементы);

б) ввел имя собственной метки переключателя Масштаб шкалы;

в) используя инструмент ВВОД ТЕКСТА, создал на лицевой панели свободную метку °С;

г) с помощью инструмента ВВОД ТЕКСТА создал на лицевой панели свободную метку °F.

. Создал описание ВП, которое появляется в окне контекстной справки Context Help после наведения курсора на иконку ВП:) выбрал пункт главного меню File → VI Properties;

б) выбрал пункт Documentation (Описание) в разделе Category (Категория) из выпадающего меню;

в) в поле ввода текста напечатал следующее:

Этот ВП измеряет температуру, используя ВП Demo Read Voltage VI.

. Создал описание элементов управления и отображения данных, которое появляется в окне контекстной справки Context Help после наведения на них курсора:) щелкнул правой кнопкой мыши по элементу отображения и выбрала пункт контекстного меню Description and Tip (Описание и предупреждения);

б) в поле ввода текста напечатал следующее:

Выводит на экран значения измеренной температуры;

в) ввел в поле Tip значение Температура;

г) нажал кнопку ОК;

д) щелкнул правой кнопкой мыши по элементу управления и выбрал пункт контекстного меню Description and Tip (Описание и предупреждения);

е) в поле ввода текста напечатал следующее:

Определяет шкалу (по Фаренгейту или Цельсию), используемую для измерения температуры;

ж) ввел в поле Tip значение шкала - °С или °F и нажал кнопку ОК.

. Отобразил окно контекстной справки Context Help, которое доступно из пункта главного меню Help → Show Context Help.

. Навел курсор на один из объектов для просмотра описания их работы в окне Context Help.

Блок-диаграмма

7. Перешел на блок-диаграмму, выбрав Window → Show Diagram.

. Создал блок-диаграмму, показанную ниже.

Рис 7. Скриншот блок-диаграммы термометра.

Вместо ВП Demo Read Voltage VI  я создал ВП, на основе random, который также генерирует случайные числа для отображения той или иной температуры в зависимости от логического переключателя.

Рис 8. Скриншот блок-диаграммы ВП на основе random.

Выбрал функцию Multiply (Умножение), расположенную в палитре Functions → Numeric.

В палитре Functions (Функций) в разделе Select a VI (Выбор ВП) выбрал ВП Преобразование °С в °F, созданный в задании 3.1. Поместил его на блок-диаграмму. Этот ВП переведет градусы Цельсия в градусы Фаренгейта.

Выбрал функцию Select (Выбор), расположенную в палитре Functions → Comparison. Эта функция выдает значения °С или °F в зависимости от состояния переключателя Масштаб шкалы.

. Создал иконку, показанную ниже, чтобы использовать ВП в качестве подпрограммы.

Рис 9. Скриншот иконки ВП термометра.

13. Элементам управления и отображения данных поставил в соответствие поля ввода и вывода данных, щелкнув правой кнопкой мыши по иконке и выбрав пункт контекстного меню Show Connector (Показать поля ввода/вывода данных).

. Сохранил ВП под именем Термометр, он будет использоваться позднее.

. Закрыл ВП, выбрав пункт главного меню File → Close.

Задание 5. Аналогично заданию 1.4 создать ВП, используя свой вариант

Аналогично заданию 1.4 создать ВП, используя в качестве подпрограммы прибор, созданный в задании 1.2

Задание 1.4. Создание ВП Термометр.

Ниже приведена последовательность действий для создания ВП, который измеряет массу и отображает значение расхода массы.

Порядок выполнения:

1. Создал элемент отображения данных расхода массы, как показано ниже:

Рис 10. Скриншот лицевой панели ВП

2. Создал элемент управления в виде вертикального переключателя:

. Создал описание ВП, которое появляется в окне контекстной справки Context Help после наведения курсора на иконку ВП:

. Отобразил окно контекстной справки Context Help, которое доступно из пункта главного меню Help → Show Context Help.

. Навел курсор на один из объектов для просмотра описания их работы в окне Context Help.

Блок-диаграмма

7. Перешел на блок-диаграмму, выбрав Window → Show Diagram.

. Создал блок-диаграмму, показанную ниже.

Рис11. Скриншот блок-диаграммы ВП

Вместо ВП Demo Read Voltage VI  создал ВП, на основе random, который также генерирует случайные числа для отображения той или иной температуры в зависимости от логического переключателя.

Рис12. Скриншот блок-диаграммы ВП на основе random.

9. Сохранила ВП.

Заключение

В ходе выполнения расчетно-графической-работы были изучены основы работы в среде LabView. Были выполнены задания согласно заданному варианту, которые заключались в переводе одних физических величин в другие, также был создан виртуальный прибор, который использовался в качестве виртуального подприбора. На основе созданного подприбора, в последнем задании был смоделирован термометр, который преобразует входную величину, в заданную вариантом физическую величину.

Список литературы

виртуальный измерительный прибор

1       Бутырин П. А., Васьковская Т. Ф., Каратаев В. В., Материкин С. В. Автоматизация физических исследований и эксперимента: компьютерные измерения и виртуальные приборы на основе LabVIEW 7 (30 лекций) / Под ред. П. А. Бутырина. - М.: ДМК Пресс, 2014. - 265 с.

         Трэвис Д., Кринг Д. LabVIEW для всех - М.: ДМК Пресс, 2011 - 904 с.

         Замолодчиков В.Н. Моделирование радиотехнических устройств в среде LabVIEW: методическое пособие по курсам «Информационные технологии», «Компьютерные методы анализа цепей».- М.: Издательский дом МЭИ, 2008.

         Евдокимов Ю. К., Линдваль В. Р., Щербаков Г. И. LabVIEW для радиоинженера: от виртуальной модели до реального прибора. Практическое руководство для работы в программной среде LabVIEW. - М.: ДМК Пресс, 2007. - 400 с.

         Богатырёв Е.А., Гребенко Ю.А., Лишак М.Ю. Схемотехническое моделирование радио-электронных устройств. Лабораторные работы № 1-7: учебное пособие. - М.: Издательский дом МЭИ, 2007.

         Суранов А. Я. LabVIEW 7: справочник по функциям - М., ДМК Пресс, 2005. - 512 с. (2 экз.).