基于labview的計算器課程設計報告

1、<p><b>　　課程結課設計報告</b></p><p>　　班級： </p><p>　　姓名: </p><p>　　題目： 基于LABVIEW的簡易計算器設計 </p><p>　　2016年 11 月 3日&l

2、t;/p><p><b>　　摘 要 </b></p><p>　　虛擬儀器技術把現(xiàn)成即用的商業(yè)技術與創(chuàng)新的軟、硬件平臺相集成，從而為嵌入式設計、工業(yè)控制以及測試和測量提供了一種獨特的解決方案。使用虛擬儀器技術，工程師可以利用圖形化開發(fā)軟件方便、高效的創(chuàng)建完全自定義的解決方案，以滿足靈活多變的需求趨勢。</p><p>　　本次課程設計是基于LA

3、BVIEW所設計的計算器，目的是為了實現(xiàn)兩個數(shù)之間的加、減、乘、除四則運算及開方、求倒、取負運算，達到簡易計數(shù)器的功能。編程的思想是完成一種運算的過程，這個過程是：輸入第一個數(shù)，存儲并顯示；輸入要進行運算的類型并存儲；輸入第二個數(shù)，存儲并顯示；按“=”運算或者按其它運算符號進行連續(xù)的運算時顯示運算結果。</p><p>　　關鍵詞：LABVIEW；計算器；四則運算；函數(shù)功能</p><p>

4、;<b>　　ABSTRACT </b></p><p>　　This experiment is to realize the sum of two Numbers, subtract, multiply, divide and root, then pour, simple operation, to bear the calculator. Programming is a compl

5、ete thoughts of the operation process is complet,the number, storage and input to the input operations and storage input number of the second type, storage and press "=" or by other operations symbol continuous

6、 operation result shows.</p><p>　　KEY WORDS：LABVIEW；Calculator；Arithmetic；Function</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言5</b></p><p>　　2 總體設計方案

7、6</p><p>　　2.1 程序流程圖7</p><p>　　2.2 簇中的各元素在條件結構中代表的序號7</p><p>　　2.3 具體實現(xiàn)過程8</p><p>　　2.3.1 前面板設計及鍵入感應8</p><p>　　2.3.2 運算變量的初始化9</p><p>　　

8、2.3.3 數(shù)字1--9的輸入9</p><p>　　2.3.4 數(shù)字0的輸入10</p><p>　　2.3.5 小數(shù)點的輸入11</p><p>　　2.3.6 結果去零操作12</p><p>　　2.3.7 “+/-”鍵的設計13</p><p>　　2.3.8 “+、-、*、/”四則運算13<

9、;/p><p>　　2.3.9 等號鍵14</p><p>　　2.3.10 百分數(shù)運算14</p><p>　　2.3.11 開方運算14</p><p>　　2.3.12 取倒數(shù)運算15</p><p>　　2.3.13 退格鍵的設計15</p><p>　　2.3.14 清零鍵的設計

10、16</p><p>　　2.3.15 停止鍵16</p><p><b>　　3 結論17</b></p><p><b>　　致 謝18</b></p><p><b>　　參考文獻18</b></p><p><b>　　附錄

11、19</b></p><p>　　基于LABVIEW的簡易計算器設計</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　本次課程設計是基于LabVIEW虛擬儀器系統(tǒng)開發(fā)與實踐等原理與技術而設計的計算器，可以用來模擬真實計算器而進行一些簡單的基本運算。虛擬儀器的起源可以追溯到20世紀70年代，“虛擬”的含義主要是強調(diào)

12、軟件在儀器中的作用，體現(xiàn)了虛擬儀器與主要通過硬件實現(xiàn)各種功能的傳統(tǒng)儀器的不同。由于虛擬儀器結構形式的多樣性和適用領域的廣泛性，目前對于虛擬儀器的概念還沒有統(tǒng)一的定義。美國國家儀器公司（National Instrunents Corpotion ，NI）認為，虛擬儀器是由計算機硬件資源、模塊化儀器硬件和用于數(shù)據(jù)分析、過程通信及圖形用戶界面的軟件組成的測控系統(tǒng)，是一種計算機操縱的模塊化儀器系統(tǒng)。使用虛擬儀器技術，工程師可以利用圖形化開發(fā)軟

13、件方便、高效的創(chuàng)建完全自定義的解決方案，以滿足靈活多變的需求趨勢。 </p><p>　　本次設計的計算器是利用虛擬儀器技術而完成的，可以完成利用計算器可以進行簡單的四則運算、可以進行平方、開根號和倒數(shù)運算、計算器可以進行清零和關閉計算器操作、在輸入數(shù)據(jù)時不慎將某個數(shù)字輸錯可以運用BackSpace清除該值等一些基本簡單的運算。</p><p><b>　　2 總體設計方案<

14、;/b></p><p>　　完成標準型計算器的一般功能。設計框圖如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 程序框圖</p><p><b>　　2.1 程序流程圖</b></p><p>　　圖2-2 程序流程圖</p><p>　　2.2 簇中的各元素在條件結構中代表的序號<

15、;/p><p><b>　　表2-1</b></p><p>　　2.3 具體實現(xiàn)過程</p><p>　　2.3.1 前面板設計及鍵入感應</p><p>　　首先建立一個簇　　，然后在簇中建立23個布爾量，其中包括0--9十個數(shù)字鍵，1個小數(shù)點鍵，4個“+、-、*、/”運算鍵，1個等號鍵，1個開方鍵，1個符號轉換鍵，1個

16、倒數(shù)鍵，1個求百分數(shù)鍵，1個清零鍵，1個退格鍵，1個退出鍵。如圖2-3所示：</p><p><b>　　圖2-3 前面板</b></p><p>　　然后通過簇至數(shù)組轉換函數(shù)　　將簇中元素按產(chǎn)生的順序組成一個一維數(shù)組，如圖2-4所示： </p><p>　　圖2-4 鍵入感應過程</p><p>　　這樣就實現(xiàn)了每個鍵

17、與數(shù)字(1--23)之間的對應。每次按下一個鍵時，通過搜索一維數(shù)組函數(shù)　　查找出對應的鍵并把其加1后對應的數(shù)字連接到一個case結構，然后執(zhí)行對應case結構中的程序，至此就完成了對一個鍵的感應過程。</p><p>　　2.3.2 運算變量的初始化</p><p>　　在運行程序之前，首先對需要用到的變量進行初始化，如圖2-5所示：</p><p>　　圖2-5

18、 運算變量的初始化</p><p>　　在沒有鍵按下的情況下，數(shù)值顯示控件顯示的是0。從上到下的寄存器功能依次為：最上面的用來存儲display中的數(shù)據(jù)，第二個用來存放四則運算的符號，第三個用來前一次運算后輸出的數(shù)值，最底下的用來給出控制變量。</p><p>　　2.3.3 數(shù)字1--9的輸入</p><p>　　以數(shù)字“1”為例，當?shù)谝淮屋斎霐?shù)字“1”后，波爾量

19、為真，進入case結構，將1輸出到display中，波爾量變?yōu)榧?，如圖2-6所示。</p><p>　　圖2-6 輸入數(shù)字1時</p><p>　　若再次輸入1，為避免出現(xiàn)01這樣的字符串，先判斷之前顯示的數(shù)據(jù)是否為0，若為0，則直接輸出1，如圖2-7所示。</p><p>　　圖2-7 輸入第一個數(shù)字為0時</p><p>　　若不為0，則

20、將這兩次輸入的數(shù)據(jù)通過連接字符串函數(shù)連接到一起，在display中輸出。數(shù)字2到9也是同樣的道理，如圖2-8所示。</p><p>　　圖2-8 輸入第一個數(shù)字不為0時</p><p>　　2.3.4 數(shù)字0的輸入</p><p>　　當?shù)谝淮屋斎?時，與輸入數(shù)字1-9的情況相同，現(xiàn)在就零輸入時的多零問題進行設計。雖然以多個零開頭不影響輸出的結果，但考慮到顯示形式的

21、正確性，只在小數(shù)點前顯示一個零。當數(shù)據(jù)輸入后，通過連接字符與00比較，若不等，則將數(shù)據(jù)直接輸出如圖2-9所示。</p><p>　　圖2-9 輸入不是00時</p><p>　　當數(shù)據(jù)輸入后，通過連接字符與00比較，若相等，則直接輸出0，如圖2-10所示。</p><p>　　圖2-10 輸入是00時</p><p>　　2.3.5 小數(shù)點的

22、輸入</p><p>　　在小數(shù)點的輸入時，最多只能顯示出一個。若直接點擊小數(shù)點，則以“0.”輸出。若之前已輸入數(shù)據(jù)，此時再輸入小數(shù)點首先利用如圖2-11所示程序</p><p>　　圖2-11 判斷小數(shù)點的有無</p><p>　　判斷已輸入的數(shù)據(jù)中是否含有小數(shù)點，若不含有，則執(zhí)行程序“真”，如圖2-12所示； </p><p>　　圖2-

23、12 輸入不含小數(shù)點時</p><p>　　若已輸入的數(shù)據(jù)中含有小數(shù)點，則執(zhí)行程序“假”，如圖2-13所示。</p><p>　　圖2-13 輸入含有小數(shù)點</p><p>　　2.3.6 結果去零操作</p><p>　　在進行“+、-、*、/”運算及取負，取百分數(shù)，去倒數(shù)，開放運算之后程序默認為以保留6位小數(shù)的形式輸出。而為了顯示結果的簡

24、便，將末位不影響結果的零及小數(shù)點進行省略。利用層疊式順序結構，首先將得出的結果經(jīng)過N-1位的偏移后與零進行比較，若相等，則進行去零操作，運用while循環(huán)結構，直至末位數(shù)字不為零，循環(huán)結束（如圖2-14------上圖表示末位為零，下圖表示末位不為零）。</p><p>　　圖2-14 去0操作</p><p>　　在進行去零操作之后，進行層疊式順序結構的第二層，對無關的小數(shù)點進行清除（如

25、圖2-15------上圖表示末位為小數(shù)點，下圖表示末位不是小數(shù)點）。</p><p>　　圖2-15 去多余小數(shù)點操作</p><p>　　2.3.7 “+/-”鍵的設計</p><p>　　首先進行掃描字符串，將字符串數(shù)據(jù)轉換為數(shù)值數(shù)據(jù)，經(jīng)過取負數(shù)后再轉換為字符串形式輸出。如圖2-16所示，其中的順序結構為去末尾零和去無關小數(shù)點的操作。</p>&

26、lt;p>　　圖2-16 去0和小數(shù)點操作</p><p>　　2.3.8 “+、-、*、/”四則運算</p><p>　　以加法為例，當簇中輸出的數(shù)據(jù)表示進行加法運算時，程序進入五層的層疊式順序結構，首先將字符串進行掃描，轉換為數(shù)值變量，如圖2-17所示。</p><p>　　圖2-17 掃描字符串并轉換為數(shù)值變量</p><p>　

27、　之后，對之前的數(shù)據(jù)進行運算，以保證連續(xù)運算時得到正確的結果：當?shù)谝淮屋斎霑r，默認進行firstrun條件下的程序，如圖2-18所示。</p><p>　　圖2-18 默認條件下的程序</p><p>　　若以前已有運算，以減法為例，先將之前的兩個數(shù)進行相減運算，并進行去零操作，之后再將本次的運算符號送入“運算符號”的局部變量，以便于進行下次運算，如圖2-19所示。</p>

28、<p>　　圖2-19 運算過程操作</p><p><b>　　2.3.9 等號鍵</b></p><p>　　實現(xiàn)最終的運算結果，將結果進行去零操作后輸出到display中，同時將代表運算符號的移位寄存器置為空字符串。以加法為例。如圖2-20所示：</p><p>　　圖2-20 輸出運算結果</p><p&

29、gt;　　2.3.10 百分數(shù)運算</p><p>　　將字符串轉換為數(shù)值輸出后除以100即可得到百分數(shù)輸出，并對其進行去零（順序結構的后兩層為去零操作），如圖2-21所示：</p><p>　　圖2-21 輸出百分數(shù)運算結果</p><p>　　2.3.11 開方運算</p><p>　　將字符串轉換為數(shù)值后進行開放運算，再轉換為字符串輸出

30、，并進行去零操作（順序結構的后兩層為去零操作），如圖2-22所示：</p><p>　　圖2-22 輸出開方運算結果</p><p>　　2.3.12 取倒數(shù)運算</p><p>　　將字符串轉換為數(shù)值后進行取倒數(shù)運算，再轉換為字符串輸出，并進行去零操作（順序結構的后兩層為去零操作），如圖2-23所示：</p><p>　　圖2-23 取倒去

31、0操作</p><p>　　2.3.13 退格鍵的設計</p><p>　　在點擊退格鍵時，要實現(xiàn)從末位開始的依次推格，直至輸出為0.首先，將整數(shù)部分與小數(shù)部分進行分離，運用拆分字符串函數(shù)實現(xiàn)此功能。分離后，將小數(shù)部分的字符串長度與0進行比較，若大于0，則進入到條件結構的“真”，字符串長度減1后與整數(shù)部分連接，得到新的display輸出，如圖2-24所示。</p><p

32、>　　圖2-24 小數(shù)部分退格鍵設計</p><p>　　若原字符串只有整數(shù)部分或者小數(shù)部分已經(jīng)過退格鍵清除，則進入到條件結構的“假”。若整數(shù)部分的字符串長度大于1，則進入到子條件結構的“假”，將整數(shù)的字符串長度減一后輸出，如圖2-25所示。</p><p>　　圖2-25 整數(shù)部分退格鍵設計</p><p>　　若整數(shù)部分的長度不大于1，即小于等于1時，則進

33、入到子條件結構的“真”，直接輸出0.，如圖26 所示。</p><p>　　圖2-26 整數(shù)部分退格鍵設計</p><p>　　2.3.14 清零鍵的設計</p><p>　　將程序中所有用到的變量均進行復位，達到清零復位的目的，如圖2-27所示。</p><p>　　圖2-27 清零操作</p><p>　　相當于

34、進行計數(shù)器的初始化操作。</p><p>　　2.3.15 停止鍵</p><p>　　程序結束，將T輸入到while循環(huán)的停止鍵上，如圖2-28所示。</p><p>　　圖2-28 退出操作</p><p><b>　　3 結論</b></p><p>　　經(jīng)過調(diào)試，此次設計的簡易計算器可以實

35、現(xiàn)實物計算器具有的一般功能。LABVIEW對于初學者比較容易理解接受，用LABVIEW設計的程序調(diào)理分明，具有很強的邏輯。即使在不深入學習的情況下，也可以實現(xiàn)一些簡單的設計。還可以根據(jù)用戶自己的需要添加一些特有的功能，這是比實物的計算器更高明的地方的。但是，由于虛擬儀器的局限，使得用戶在一些情況下沒有實物用著方便，使用LABVIEW必須在準備好的環(huán)境下才能使用。</p><p>　　總之，由于LABVIEW能夠為

36、用戶提供簡明、直觀、易用的圖形編輯方式，能夠將繁瑣復雜的語言編程簡化成以菜單提示方式選擇功能，與傳統(tǒng)的語言比較，LABVIEW圖形編輯方式能夠節(jié)省程序的開發(fā)時間。在不久的將來，人們可以LABVIEW設計的計算器計算出任何問題，在實現(xiàn)基礎運算的條件下，只需要選擇運算的路徑，屆時使用虛擬儀器一定會成為社會的主流。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p&g

37、t;　　這次畢業(yè)設計得到了老師和同學的幫助，另外，感謝消校方給予我們這樣一次機會，能夠獨立的完成一個課題，并在這個過程當中，給予我們一些機會，使我們在即將實習的最后一段時間里，能夠更多學習一些實踐應用知識，增強了我們實踐操作和動手應用能力，提高了獨立思考的能力。 </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 葉齊鑫，侯國屏，趙偉. 虛擬儀

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39、>　　[4] 夏俊芳，周勇，張平華.基于虛擬儀器技術的排種器漏播檢測技術[J].華中農(nóng)業(yè)大學學報,2008,27(4):540-544.</p><p>　　[5]　劉雁征，滕光輝．虛擬儀器技術在設施農(nóng)業(yè)中的應用現(xiàn)狀及趨勢[J].華中農(nóng)業(yè)大學學報,2004(增刊35):81-86.</p><p>　　[6] 陳秀清.關于虛擬實驗室的建設[J].福建廣播電視大學學報,2003(1):

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41、出版社,2008.</p><p>　　[10] [美]Robert H Bishop，喬瑞萍譯.LabVIEW 7實用教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005.</p><p>　　[11] 侯國屏，王坤，葉齊鑫．LabVIEW 7.1編程與虛擬儀器設計[M].北京:清華大學出版社,2005.</p><p>　　[12] 張桐，陳國順，王正林．精通LabVIE