Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.78 MB, 84 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
PHẠM THỊ DIỆU THUÝ
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BÀN THÍ NGHIỆM
MẠNG THIẾT BỊ ĐO ẢO
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG
Hà Nội – Năm 2010
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan..................................................................................................... 3
Danh mục các kí hiệu và các chữ viết tắt.......................................................... 4
Danh mục các bảng ........................................................................................... 5
Danh mục các hình vẽ…………………………………………………………….....6
MỞ ĐẦU........................................................................................................... 8
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ BÀN THÍ NGHIỆM MẠNG THIẾT BỊ ĐO
ẢO VÀ LABVIEW- NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH LABVIEW. ...................... 10
1.1 Thiết bị ảo và đặc điểm xây dựng thiết bị.......................................................10
1.2. Các chức năng của thiết bị ảo VI ...................................................................12
1.3. Giới thiệu chung – Ưu điểm của LabVIEW ..................................................14
1.3.1.Giới thiệu chung về LabVIEW: ...............................................................14
1.3.2 Ưu điểm của LabVIEW ...........................................................................15
1.4. Hoạt động của LabVIEW...............................................................................15
1.5. Cấu trúc điều khiển luồng dữ liệu trong VI ..................................................16
1.6. Mảng và graph control ..................................................................................19
1.7. Formula node ................................................................................................22
1.8 Chuỗi và file....................................................................................................22
1.9. Kỹ thuật lập trình cơ bản trên LabVIEW:.....................................................24
1.9.1. Các bước cơ bản để xây dựng một VI trong LabVIEW ........................25
1.9.2. Cấu trúc chương trình .............................................................................25
1.9.3. Tạo icon/connector và cách sử dụng VI như một sub VI .......................30
Chương 2: MỘT SỐ CHỨC NĂNG CỦA LABVIEW ÙNG TRONG VIỆC XÂY
DỰNG BÀN THÍ NGHIỆM MẠNG THIẾT BỊ ĐO ẢO........................................33
2.1. Phần cứng: vỉ thu thập số liệu và card hỗ trợ.................................................33
2.1.1. Bộ truyền cảm biến(Transducer)................................................................33
Phạm Thị Diệu Thúy
-1-
`
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
2.1.2. Tín hiệu và chuẩn hóa tín hiệu ....................................................................34
2.1.3. Thành phần của một hệ thu thập số liệu DAQ........................................36
2.2. Tổ chức thu thập số liệu .................................................................................43
2.3. Truyền tin nối tiếp.........................................................................................47
2.3.1. Phần lý thuyết cơ bản. ............................................................................47
2.3.2. Phần cứng :.............................................................................................48
2.3.3 Phần mềm:................................................................................................49
2.4. Hàm chức năng Data Socket trong LabVIEW phục vụ cho truyền tin qua
mạng nội bộ...........................................................................................................52
2.4.1. Một số nét về Data Socket. .....................................................................52
2.4.2. Quảng bá dữ liệu sống - Data Socket Server. .........................................57
2.4.3. Các chức năng của Data Socket ..............................................................57
2.4.4. Kết nối Data Socket trực tiếp tới bất kỳ đối tượng panel. .....................58
CHƯƠNG III : XÂY DỰNG BÀN THÍ NGHIỆM ẢO................................. 67
3.1. Các lý luận chung để xây dựng thí nghiệm ảo qua mạng ..............................67
3.2. Phần tử cơ bản được sử dụng trong mạng......................................................69
3.2.1 Hệ thu thập số liệu DAQ- 6024E .............................................................69
3.2.2. Bộ phát triển thí nghiệm.........................................................................72
3.3. Xây dựng bài thí nghiệm qua mạng ...............................................................74
3.3.1. Bài thí nghiệm đo nhiệt độ......................................................................74
3.3.2. Bàn thí nghiệm đo tần số : ......................................................................78
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ...................................................... 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………….....83
Phạm Thị Diệu Thúy
-2-
`
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn là kết quả nghiên cứu
của riêng tôi, không sao chép của ai. Nội dung luận
văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin
được đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí và các
trang web theo danh mục tài liệu của luận văn.
Phạm Thị Diệu Thúy
Phạm Thị Diệu Thúy
-3-
`
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
NI- National Instruments
TBĐ- thiết bị đo
VI- Virtual Instrument - Thiết bị ảo
VIs-Virtual Instruments- Các thiết bị ảo.
Phạm Thị Diệu Thúy
-4-
`
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Một số thiết bị truyền cảm biến
Bảng 2.2: Những ví dụ của từng URL giao thức
Bảng 3.1: Công thức chuyển đổi nhiệt độ
Phạm Thị Diệu Thúy
-5-
`
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Cấu trúc của thiết bị đo ảo. ......................................................................11
Hình 1.2. Mô hình chuẩn SAMI. ............................................................................12
Hình 1.3. Các cấu trúc vòng lập..............................................................................18
Hình 1.4. Gọi hàm chức năng các chuỗi và nhóm. .................................................20
Hình 1.5. Kéo một hàm điều khiển ra để sử dụng. .................................................21
Hình 1.6. Thêm phần tử vào chuỗi. ........................................................................21
Hình 1.7. Gọi cấu trúc từ hàm thanh chọn.............................................................22
Hình 1.8: Chuỗi.......................................................................................................23
Hình 1.9. Cửa sổ bắt đầu với LabVIEW.................................................................24
Hình 1.10. Front panel, bảng công cụ và bảng điều khiển .....................................26
Hình 1.11. Cửa sổ Block diagram và bảng Functions. ...........................................27
Hình 1.12 : Tools Palette (bảng các thanh công cụ). ..............................................29
Hình 1.13: Controls Palette (bảng điều khiển) ......................................................30
Hình 1.14: Functions Palette (bảng các hàm chức năng). .....................................30
Hình 1.15: Tạo icon cho VI. ..................................................................................31
Hình 2.1: Vỉ thu thập số liệu...................................................................................33
Hình 2.2: Các bộ chuyển đổi và thống nhất tín hiệu tương ứng. ............................35
Hình 2.3. Các thành phần của một hệ thu thập số liệu ...........................................36
Hình 2.4: Cách nối mạch nguồn ...............................................................................1
Hình 2.5. Cấu trúc chương trình quản lý DAQ cho Windows ...............................39
Hình 2.6: Cấu hình thiết bị do MAX quản lý. ........................................................41
Hình 2.7: Cấu hình trong phần số liệu gần. ............................................................42
Hình 2.8: Thiết bị và giao diện của MAX ..............................................................42
Hình 2.9: Các hàm chức năng thu thập số liệu vào tương tự..................................44
Hình 2.10: Khung ký tự. .........................................................................................47
Hình 2.11: Cổng Com dạng 9 chân.........................................................................49
Hình 2.12: Cổng Com dạng 25 chân.......................................................................49
Phạm Thị Diệu Thúy
-6-
`
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
Hình 2.13: Hàm chức năng hỗ trợ truyền tin nối tiếp.............................................50
Hình 2.14: Một số hàm chức năng của VISA dùng cho truyền tin nối tiếp. ..........51
Hình 2.15: Hàm chức năng Data Socket phục vụ cho truyền tin qua mạng nội bộ52
Hình 2.16: Điều khiển và giám sát từ xa. ...............................................................56
Hình 2.17: DataSocket Write..................................................................................58
Hình 2.18: DataSocket Read...................................................................................58
Hình 2.19: DataSocket Select URL ........................................................................58
Hình 2.20: DataSocket Open ..................................................................................59
Hình 2.2: DataSocket máy chủ. ..............................................................................61
Hình 2.22: DataSocket máy tớ................................................................................62
Hình 2.23: DataSocket kết nối với OPC .................................................................63
Hình 2.24: DataSocket kết nối với www.ni.com ....................................................65
Hình 2.25: DataSocket kết nối với ftp ....................................................................66
Hình 3.1 Mô tả máy chủ, máy tớ ............................................................................69
Hình 3.2: Sơ đồ khối hoạt động của vỉ thu thập số liệu PCI-6024E.......................70
Hình 3.3: Cấu hình chân vào ra I/O 68 chân của PCI 6024E .................................71
Hình 3.4: Cấu tạo của bộ chạy thử DAQ Signal Accesory.....................................73
Hình 3.5: Mặt máy bài thí nghiệm. .........................................................................76
Hình 3.6: Chương trình đo nhiệt độ trên máy chủ. .................................................77
Hình 3.7: Lưu đồ thu thập.......................................................................................77
Hình 3.8 : Chương trình đo nhiệt độ trên máy tớ....................................................78
Hình 3.9: Chương trình đo tần số trên máy chủ......................................................79
Hình 3.10: Chương trình đo tần số trên máy tớ. .....................................................80
Phạm Thị Diệu Thúy
-7-
`
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
MỞ ĐẦU
Khi xây dựng một phòng thí nghiệm cho sinh viên học tập nghiên cứu cần
phải trang bị khá nhiều thiết bị hiện đại và chuyên dụng. Trong thực tế do sự phát
triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, nên các hệ thống thiết bị phục vụ cho bài toán
kỹ thuật luôn được phát triển không ngừng và sự hạn chế về khinh phí, nên các
phòng thí nghiệm nhà trường khó có thể trang bị đầy đủ và kịp thời các thiết bị để
đáp ứng nhu cầu học tập và nghiên cứu. Đây là một trong những nguyên nhân khiến
cho các sinh viên khi ra trường lúng túng bỡ ngỡ trong các thao tác thực hành và vì
thế hiệu quả công việc giảm đi nhiều.
Có thể khắc phục hạn chế này bằng cách xây dựng một phòng thí nghiệm ảo
có đủ trang thiết bị hiện đại với mục đích giúp cho sinh viên làm quen với mặt máy,
thao tác trên các núm nút, đọc chỉ số thiết bị đo một cách thành thạo trước khi làm
việc với thiết bị thực. Thiết bị ảo có những lợi thế rất lớn về giá cả, chỉ tiêu chất
lượng và tính linh hoạt so với thiết bị thực. Do vậy, việc xây dựng một phòng thí
nghiệm ảo bao gồm các thiết bị đo lường hiện đại cùng các panel thí nghiệm tổng
hợp tạo ra một hiệu quả đáng kể kinh tế và có ý nghĩa rất lớn trong công tác đào tạo,
giảng dạy và nghiên cứu tại nhà trường. Các thiết bị đo ảo sẽ giải quyết được nhu
cầu được thực hành thí nghiệm của các sinh viên cũng như các nhà khoa học, đồng
thời tiết kiệm được thời gian chi phí cho việc thực hiện các bài thực hành thí
nghiệm đó. Chính dựa trên ý tưởng này em đã nhận đề tài luận văn “Nghiên cứu
xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo ” nhằm đáp ứng một phần nhu cầu
của sinh viên.
Luận văn bao gồm các nội dung:
Phạm Thị Diệu Thúy
-8-
`
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
Chương 1: Tổng quan về bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo và Labview. Ngôn
ngữ lập trình Labview.
Chương này đề cập tới các nội dung cơ bản về:
Giới thiệu công cụ ảo VI (Virtual Instrument) và các ứng dụng của VI bao
gồm khái niệm về VI của NI (National Instruments), cơ sở xây dựng của VI, chức
năng, hoạt động, kỹ thuật lập trình cơ bản trên Labview. Phân tích ưu điểm và ứng
dụng của VI.
Chương 2: Một số chức năng của Labview dùng trong việc xây dựng bàn thí
nghiệm mạng thiết bị đo ảo.
Trình bày phần cứng dùng cho bàn thí nghiệm, cụ thể là vỉ thu thập số liệu
và card hỗ trợ, cách tổ chức việc thu thập số liệu và truyền tin nối tiếp. Trong đó
trình bày về phần cứng, phần mềm và các hàm chức năng datasocket trong
Labviewphục vụ cho truyền tin qua mạng nội bộ.
Chương 3: Xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
Trong chương này trình bày lý luận chung để xây dựng bàn thí nghiệm ảo
qua mạng. Sau đó giới thiệu các phần tử cơ bản được sử dụng trong mạng. Và cuối
cùng là xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo.
Trong đồ án này xây dựng thử nghiệm 2 bài thí nghiệm trên hệ DAQ của hãng NI
-
Bài thí nghiệm đo nhiệt độ
-
Bài thí nghiệm đo tần số
Do sự hạn chế về thời gian và trình độ nên đồ án không tránh khỏi những sai
sót. Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp, chỉ bảo của các thày cô giáo và các
bạn đồng nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Thị Lan Hương và các thầy, các cô
bộ môn Kỹ thuật đo và tin học công nghiệp – Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận
tình giúp đỡ, tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hải Dương, ngày 30 tháng 10 năm 2010
Phạm Thị Diệu Thúy
-9-
`
Nghiờn cu xõy dng bn thớ nghim mng thit b o o
Hc viờn
Phm Th Diu Thỳy
CHNG I : TNG QUAN V BN TH NGHIM MNG THIT B O
O V LABVIEW- NGễN NG LP TRèNH LABVIEW.
1.1 Thit b o v c im xõy dng thit b
Mỗi một bàn thí nghiệm hoá lý, điện, địên tử phải sử dụng rất nhiều thiết bị
cổ điển khác nhau, giá thành cho một bàn thí nghiệm khá cao: Volmét, ampemét,
máy hiện sóng (oscilloscope), máy phân tích phổ, máy phát tần, máy phát tín hiệu...
Thực trạng là trong các trờng học phổ thông, các trờng cao đẳng cũng nh
các trờng dạy nghề điện điện tử cũng nh các tại các phòng thí nghiệm vật lý và
hoá học trờng kỹ thuật cần rất nhiều thiết bị nh thế này. Thậm chí các phòng thí
nghiệm tại các phòng KCS của các nhà máy cũng thấy rất nhiều thiết bị này
Từ khi các phiên bản 6 và đặc biệt phiên bản 7 của LabVIEW do hãng NI đa
ra và có mặt tại Việt nam giúp tối giản các phòng thí nghiệm vật lý, hoá học cũng
nh các bàn thí nghiệm điện và điện tử. Mỗi bàn này chỉ cần một máy tính cá nhân
(PC) cùng với soundcard hoặc một vỉ thu thập DAQ của hãng, cùng với một phần
cứng làm nhiệm vụ chuẩn hoá kết nối thêm với các vỉ thu thập, kết hợp phần mềm
viết trên LabVIEW, chúng ta có một một loạt các thiết bị khác nhau trên một bàn
học thông thuờng. Và hoàn toàn có thể di chuyển đơn giản, gọn nhẹ đến một máy
tính tại phòng thí nghiệm khác. Một u điểm nữa của bàn thí nghiệm này là các thiết
bị ở đây là những thiết bị ảo, nó vẫn cho ngời dùng không xa rời các thiết bị cổ
điện riêng lẻ. Bởi trên thực tế thì trong một số trờng hợp tại các hiện trờng thì
ngời dùng vẫn nên sử dụng các chuyên dụng sách tay VI c xem l lp ca phn
Phm Th Diu Thỳy
-10-
`
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
mềm và/hoặc phần cứng thêm vào trong máy tính PC để cho phép người dùng có
thể tác động qua lại với máy tính như với một thiết bị đo truyền thống.
Ví dụ có một máy tính cá nhân với một phần cứng thu thập số liệu, nếu có
một giao diện nào đó trên máy tính cho phép ta có được một thiết bị đo có chức
năng chẳng hạn như một Volmét, một Ampemet hay một máy hiện sóng, đo công
suất vv… Có thể nói là thiết bị ảo thực chất là một thiết bị đo sử dụng máy tính lợi
dụng tính ưu việc của phần mềm.
Hình 1.1 Cấu trúc của thiết bị đo ảo.
Khái niệm thiết bị ảo được NI đưa ra vào năm 1986 khi mà máy tính cá nhân
bắt đầu có ưu thế nhờ tính tiện dụng, đa năng và những phần mềm chuyên dụng dễ
dàng cài đặt cùng với giá cả hợp lý. Theo một số tài liệu đưa ra các thành phần của
một thiết bị đo ảo được phân thành: các thành phần như trong mô hình thiết bị đo
chuẩn SAMI.
Theo mô hình này, người ta phân thành 3 phần chính có thể thấy trực tiếp:
phần đo, phần tính toán và phần giao diện người dùng. Phần không nhìn thấy một
cách trực tiếp là phần mềm và phần hạ tầng cơ sở của truyền thông (giao tiếp).
Thu thập dữ liệu
Tín hiệu
làm tròn
Thống
nhất
hoá
Thiết bị
Card DAQ
IEEE488
VXI
RS232
Phân tích
Hiển thị
Giao diện người máy
Tính toán
Hard copy
Tệp I/O
Quá trình bên trong
Phạm Thị Diệu Thúy
Điều khiển
-11-
`
Định dạng
Truyền tin
Mạng
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
Hình 1.2. Mô hình chuẩn SAMI.
Phần đo chủ yếu là các xử lý phần cứng như chuẩn hoá tín hiệu và biến đổi
tương tự số. Ở phần này các hãng đưa ra rất nhiều sản phầm khác nhau mà đứng
đầu là của NI. Có thể sơ bộ phân thành : bộ thu thập số liệu (DAQ), bộ thống nhất
hoá tín hiệu đo (Conditioning) và các thiết bị đo đơn lẻ. Phần cứng của mô hình sẽ
được giới thiệu chi tiết ở chương II: Một số chức năng của Labview dùng trong xây
dựng bàn thí nghiệm ảo.
Phần được đánh giá cao của VI là phần giao diện dùng cho người dùng. Sự
khác biệt lớn nhất giữa thiết bị đo kiểu truyền thống và “thiết bị đo ảo” là phần giao
diện người dùng, phần này được bố trí để cho người sử dụng có thể tự thiết kế và
sắp đặt, bố trí, theo ý thích của mình. Đây thực chất là khái niệm điều khiển thông
qua máy tính. Nói về khái niệm về giao diện người dùng thì ta thấy rằng người ta
phân ra thành 2 loại : (1)loại giao diện vật lý chính là các thiết bị đứng một mình
theo kiểu truyển thống. (2) loại giao diện điều khiển qua máy tính. loại giao diện
điều khiển qua máy tính với các phần chủ yếu là đồ thị, các đèn báo hiệu, mà không
có các núm xoay hay bấm vv…
1.2. Các chức năng của thiết bị ảo VI
Các hàm chức năng của phần mềm thường được tập hợp thành các nhóm rất
phức tạp:
Các chức năng cấu trúc để điều khiển hoạt động của chương trình.
Các hàm số học : chủ yếu là các phần tính toán số học, và phần hiển thị và
phát tín hiệu ngẫu nhiên. Ngoài ra trong loại hàm này còn cho phép ta hiển thị các
số liệu số học theo các định dạng khác nhau.
Các hàm trạng thái hay logic
Các hàm chuỗi ký tự string
Các hàm mảng
Phạm Thị Diệu Thúy
-12-
`
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
Các hàm Cluster (nhóm): dùng cho các phần tử có thể có định dạng khác nhau.
Các hàm so sánh: chủ yếu dùng cho so sánh đại số, so sánh lớn hơn hoặc nhỏ
hơn.
Các hàm thời gian và Dialog
Các hàm vào ra tệp
Các hàm trợ giúp việc thu thập số liệu
Các hàm dạng sóng
Các hàm phân tích
Các hàm dùng hỗ trợ cho các thiết bị vào ra
Các hàm chuyển động hay nhìn
Các hàm toán học
Các hàm truyền thông
Các hàm điều khiển ứng dụng
Các hàm đồ thị và âm thanh
Các hàm hướng dẫn chung Tutorial.
Các hàm tạo báo cáo
Các hàm nâng cao
Các hàm thư viện người dùng
Ngoài ra người ta còn phân ra thành các hàm hỗ trợ cho một số xử lý phức tạp
chẳng hạn như: các hàm xử lý tín hiệu nâng cao, các hàm logic mờ, các hàm điều
khiển và giả lập, các hàm ứng dụng cho Internet, các hàm điều khiển PID, các hàm
hiển thị việc xử lý tín hiệu, các hàm cho xử lý ngôn ngữ truy vấn SQL.
Nhận xét: Các chức năng hỗ trợ đều được các phần mềm theo ngôn ngữ bậc
cao tổ chức khác tương đương nhau, chẳng hạn như các chương trình Visual B,
Visual C,…Với cách tổ chức như vậy, một người chuyên nghiệp về lập trình mới có
khả năng thực hiện, thậm chí một lập trình viên chuyên nghiệp cũng khó có thể nắm
được nếu thiếu kiến thức về thiết bị.
Phạm Thị Diệu Thúy
-13-
`
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
Để hạn chế các khó khăn trên, trong luận án, tôi xây dựng các khối chức năng
theo các hàm của kỹ thuật đo lường và các khối chức năng trợ giúp người lập trình
sử dụng nhằm đơn giản hoá công việc của người thiết kế.
1.3. Giới thiệu chung – Ưu điểm của LabVIEW
1.3.1.Giới thiệu chung về LabVIEW:
LabVIEW là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa sử dụng các biểu tượng
(icons) thay cho các dòng lệnh để tạo ra các ứng dụng. Không giống như các ngôn
ngữ lập trình bằng các dòng, LabVIEW sử dụng lập trình dòng dữ liệu - dữ liệu xác
định sự thực hiện của chương trình.
Trong LabVIEW, bạn xây dựng một giao diện người dùng bằng cách dùng
một bộ các công cụ và đối tượng. Giao diện người dùng chính là mặt máy – front
panel. Sau đó ta thêm các mã lệnh sử dụng các biểu diễn đồ hoạ của các hàm để
điều khiển các đối tượng của mặt máy. Mã này nằm trong sơ đồ khối. Nếu xây dựng
chuẩn, sơ đồ khối sẽ giống như một lưu đồ.
LabVIEW được tích hợp đầy đủ cho việc truyền tin với các phần cứng như
là GPIB, VXI, PXI, RS – 232, USB, RS – 485, và các thiết bị thu nhận dữ liệu. Vì
vậy mà LabVIEW có các đặc trưng được được xây dựng bên trong phù hợp với việc
kết nối các ứng dụng của bạn.
LabVIEW có thể tạo các ứng dụng biên dịch 32 bít, cho ta tốc độ thực hành
nhanh dùng trong các giải pháp thu thập dữ liệu, thử, đo lường và điều khiển. Ta
cũng có thể tạo các thư viện độc lập dùng chung và chạy được, như là DLL, vì
LabVIEW chính là một biện dịch 32 bít.
LabVIEW có các thư viện đầy đủ dùng cho thu thập, phân tích và hiển thị,
lưu trữ dữ liệu. LabVIEW cũng có các công cụ phát triển phần mềm truyền thống.
Bạn có thể tạm các điểm dừng, chạy mô phỏng chương trình và chạy từng bước cả
chương trình để đơn giản hoá việc gỡ rối và viết chương trình.
Phạm Thị Diệu Thúy
-14-
`
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
1.3.2 Ưu điểm của LabVIEW
LabVIEW cho phép ta xây dựng các giải pháp riêng xây dựng trong các hệ
thống khoa học và kỹ thuật. LabVIEW mang đến cho bạn sự năng động, mềm dẻo
và tốc độ thực hiện của một ngôn ngữ lập trình đầy tính năng mà không gây sự khó
khăn hay phức tạp nào. LabVIEW cho phép ta xây dựng các giải pháp riêng dùng
trong các hệ thống khoa học và kỹ thuật.
LabVIEW cung cấp cho hàng ngàn người sử dụng một lập trình nhanh hơn
các hệ thống đo lường, thu thập số liệu và điều khiển. Bằng cách sử dụng LabVIEW
để làm mẫu, thiết kế, kiểm tra và cung cấp đầy đủ các hệ thống thiết bị của bạn, bạn
có thể giảm bớt được thời gian phát triển hệ thống và tăng năng suất từ 4 đến 10 lần.
LabVIEW cũng cho ta lợi ích về một cơ sở người dùng đã cài đặt, nhiều
năm phản hồi sản phẩm và các công cụ hỗ trợ mạnh. Cuối cùng, LabVIEW trợ giúp
kỹ thuật National Instruments và vùng phát triển đảm bảo sự thành công cho việc
phát triển các giải pháp của chúng ta.
1.4. Hoạt động của LabVIEW.
LabVIEW có một giao diện người dùng tương tác và một mã nguồn tương
đương và chấp nhận các tham số, tham biến từ các VI ở mức cao hơn. Sau đây
chúng ta miêu tả 3 đặc trưng này của LabVIEW:
- Các VI bao gồm một giao diện người dùng tương tác, được gọi là front
panel– mặt máy, bởi vì nó mô phỏng lại khuôn mẫu của thiết bị vật lý có thật.
- Mặt máy bao gồm các nút ấn, khối vẽ, các bộ chỉ thị và điều khiển khác.
Bạn có thể và dữ liệu sử dụng bàn phím và chuột, sau do xem kết quả trên màn hình
máy tính.
- Các VI nhận lệnh từ một sơ đồ khối – block diagram, cái mà bạn xây dựng
trong ngôn ngữ lập trình G. Block diagram cung cấp một giải pháp diễn tả bằng
hình ảnh về một vấn đề lập trình. Block diagram bao gồm các mã nguồn cho VI.
Phạm Thị Diệu Thúy
-15-
`
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
- Các VI dùng kiến trúc mẫu mô hình và hệ thống cấp bậc. Bạn có thể dùng
chung như các chương trình mức cao, hoặc các chương trình con nằm trong các
chương trình hay chương trình con khác. Một VI nằm trong VI khác được gọi là VI
con. Biểu tượng–icon và khối kết nối–connecter pane của một VI làm việc như một
danh sách tham số bằng đồ họa để các VI khác có thể truyền dữ liệu qua nó như là
một VI con.
Với các đặc trưng này, LabVIEW đề xướng và đưa ra khái niệm lập trình
bằng đồ họa. Bạn nên chia một ứng dụng theo từng dãy nhiệm vụ, và bạn cũng có
thể chia lại cho đến khi một ứng dụng phức tạp được tạo ra từ một chuỗi các nhiệm
vụ con đơn giản. Bạn xây dựng một VI từ một chuỗi nhiệm vụ con hoàn hảo và sau
đó tổ hợp các VI con này trên một block diagram khác để hoàn thành nhiệm vụ lớn
hơn. Cuối cùng, VI mức cao của bạn bao gồm một tập hợp của các VI con đại diện
cho các chức năng của chương trình ứng dụng.
Bởi vì bạn có thể thực hiện mỗi VI con bằng chính nó, từ bên ngoài phần lớn
các trình ứng dụng, dò và kiểm soát lỗi dễ dàng hơn nhiều. Hơn nữa các chương
trình con mức thấp (low – level) thường thực hiện các nhiệm vụ chung tới một vài
các ứng dụng, để bạn có thể mở rộng một sự thiết lập mang tính chuyên môn hóa
các VI con phù hợp với các ứng dụng mà bạn xây dựng.
1.5. Cấu trúc điều khiển luồng dữ liệu trong VI
Cấu trúc (Structure) là các nút làm tăng thêm nhiệm vụ trong một sơ đồ hoạt
động theo những quy ước cho trước hoặc trong những điều kiện xác định.
Các cấu trúc có các đầu cuối kết nối chúng tới các nút của sơ đồ hoạt động
khác để thực hiện các nhiệm vụ khi có dữ liệu đầu vào và cấp dữ liệu cho đầu ra khi
nhiệm vụ hoàn thành. Mỗi cấu trúc thực hiện các chương trình theo các luật đặc
trưng của nó.
Một sơ đồ con (subdiagram) là một tập hợp các nút, dây nối và các cổng ở
bên trong thân cấu trúc. Vòng FOR và vòng lặp While của một sơ đồ con, tuy nhiên
Phạm Thị Diệu Thúy
-16-
`
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
cấu trúc các trường hợp (Case) và tuần tự (Sequence) có thể có nhiều hơn một sơ đồ
con có hình dạng giống như quân bài nhưng người sử dụng chỉ có thể nhìn thấy một
sơ đồ con tại một thời điểm mà thôi.
Sử dụng các cấu trúc trong bảng Functions >>Struccture bao gồm:
- For loop: thực hiện một sơ đồ con theo số lần lặp xác định trước.
- While loop: thực hiện một sơ đồ con theo điều kiện.
- Case structure: chứa nhiều sơ đồ con, duy nhất chỉ có một trong số chúng
hoạt động dựa trên giá trị đầu vào truyền tới cấu trúc.
- Sequence structure: chứa một hoặc nhiều sơ đồ con hoạt động theo trật tự
của chuỗi.
- Formular node: thực hiện phép tính toán dựa trên đầu vào số học.
- Event structure: chứa một hoặc nhiều sơ đồ con hoạt động dựa trên người
sử dụng tác động thế nào tới VI. Cấu trúc này chỉ có ở những phiên bản từ 7.0 của
LabVIEW.
Phạm Thị Diệu Thúy
-17-
`
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
While loop
Cấu trúc While loop
Chỉ số lặp (Iteration terminal)
Cấu trúc vòng lặp For
Case structure
Sequence structure
Event structure
Hình 1.3. Các cấu trúc vòng lập.
Phạm Thị Diệu Thúy
-18-
`
Formular node
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
1.6. Mảng và graph control
Mảng là một tập hợp các phần tử cùng một dạng. Các phần tử của LabVIEW
có thể có dạng số, Boolean, chuỗi, đường dẫn, nhóm, điều khiển,….không cho phép
xây dựng các mảng mà các phần tử lại là mảng, ‘‘charts’’ hoặc ‘‘graphs’’, tuy nhiên
có thể tạo mảng mà các phần tử của nó là một nhóm (cluster) chứa mảng.
LabVIEW cho phép xây dựng các mảng một chiều và nhiều chiều, số phần tử của
mỗi chiều có thể có là 231 hoặc khi đạt tới giới hạn của bộ nhớ. Để truy xuất các
phần tử của mảng, sử dụng các chỉ số, chỉ số của các phần tử thuộc mảng được số
bắt đầu từ 0. Như vậy phần tử bắt đầu của mảng có chỉ số là 0, phần tử tiếp theo có
chỉ số là 1, và cứ thế tiếp tục,…phần tử cuối cùng có chỉ số là N-1, với N là phần tử
cuối cùng của mảng.
Tạo mảng các điều khiển hoặc chỉ thị:
Có thể tạo mảng bằng các điều khiển hoặc chỉ thị bằng cách kết hợp một vỏ
của mảng với một đối tượng dữ liệu, đối tượng này có thể là số, Boolean, chuỗi
hoặc nhóm.
Để tạo một mảng các điều khiển hoặc chỉ thị, cần thực hiện lần lượt các bước
sau:
Bước 1: Chọn một vỏ của mảng từ bảng con của bảng Controls>>All
Controls>>Array & Cluster và đặt nó vào mặt máy.
Phạm Thị Diệu Thúy
-19-
`
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
Hình 1.4. Gọi hàm chức năng các chuỗi và nhóm.
Bước 2: Nếu bảng controls chưa hiển thị thì nhấn phím phải chuột trên mặt
máy để hiển thị bảng này.
Bước 3: kéo một điều khiển hoặt một chỉ thị vào vỏ của mảng. Ví dụ có thể
kéo một điều khiển số Controls >>Numeric Controls vào vỏ mảng để tạo một
mảng các điều khiển như hình 1.5.
Phạm Thị Diệu Thúy
-20-
`
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
Hình 1.5. Kéo một hàm điều khiển ra để sử dụng.
Tạo mảng hai chiều: Có thể tạo mảng hai chiều từ mảng một chiều như sau:
nháy chuột vào bảng một chiều trên mặt máy, một thanh chọn hiện ra, chọn bổ xung
kích thước (Add dimension) để tạo mảng hai chiều. Với cách làm tương tự để tạo ra
mảng 3, 4 chiều…
Hình 1.6. Thêm phần tử vào chuỗi.
Phạm Thị Diệu Thúy
-21-
`
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
1.7. Formula node
Đặt nút hàm (formula node) trên sỏ đồ khối bằng cách chọn nó trong bản con
cấu trúc của bảng hàm số, có thể nhập chương trình vào trong nút hàm bằng cách sử
dụng công cụ nhãn.
Formula node
Hình 1.7. Gọi cấu trúc từ hàm thanh chọn
Nút hàm là một hộp có thể định cỡ được để nhập vào một công thức đại số
vào trong sơ đồ khối. Đặc điểm này rất hữu dụng khi phương trình hàm có nhiều
biến hoặc phức tạp.
1.8 Chuỗi và file
Chuỗi là một tập hợp có thứ tự các kí tự hoặc không hiển thị. Thông thường
ta sử dụng string trong trường hợp cần đưa vào (hoặc ra) các thông điệp phức tạp.
LabVIEW có nhiều hàm chức năng (funtion) để thực hiện thao tác trên string.
Những hàm chức năng này trong String subpalette của functions palette.
Phạm Thị Diệu Thúy
-22-
`
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
Hình 1.8: Chuỗi
Một số hàm chuyên dụng hay dùng:
String Length: trả lại số ký tự của một string.
Concatenate Strings: chuyển tất cả các string ở đầu vào và mảng string
thành một string duy nhất ở đầu ra.
String Subset: trả lại string con bắt đầu từ vị trí xác định (offset) trong
chuỗi ban đầu và chuỗi con này có độ dài xác định (lengh). Kí hiệu đầu tiên ở vị
trí offset là 0.
Match Pattern: đưa trả lại substring phù hợp được tìm thấy trong string ban
đầu kể từ vị trí offset.
Ngoài ra trong nhiều trường hợp cần phải chuyển một số thành string hoặc
ngược lại. Khi đó ta dùng hàm Format Into String
.
Phạm Thị Diệu Thúy
-23-
`
hoặc Scan From String
Nghiên cứu xây dựng bàn thí nghiệm mạng thiết bị đo ảo
Sau khi đã mở hoặc tạo một file có thể đọc dữ liệu từ nó nhờ sử dụng Read
File hoặc viết dữ liệu vào nó bằng cách sử dụng Write File function. Có thể đọc
hoặc viết bất cứ loại dữ liệu nào.
Read File: đọc dữ liệu từ vị trí xác định bởi pos mode và pos offset.
Write File: viết vào file refnum xác định. Viết từ vị trí chỉ bởi pos mode
và pos offset.
Close File: đóng file xác định refnu.
1.9. Kỹ thuật lập trình cơ bản trên LabVIEW:
Để làm việc với LabVIEW, chúng ta vào đường dẫn: C:\Program
Files\National Instruments\LabVIEW 7.0\LabVIEW.exe
Hình 1.9. Cửa sổ bắt đầu với LabVIEW.
LabVIEW 7.0 Express có môi trường làm việc đơn giản và nhỏ gọn. Có 4
chức năng chính trong cửa sổ khởi động khi làm việc với LabVIEW 7.0 Express :
Phạm Thị Diệu Thúy
-24-
`
