Podstawy programowania w środowisku LabVIEW,
program do pomiaru napięcia
LabVIEW jest zintegrowanym środowiskiem programistycznym firmy National Instruments
przeznaczonym do tworzenia oprogramowania do systemów kontrolno-pomiarowych. LabVIEW
bazuje na graficznym języku programowania  G . Program tworzony jest w postaci diagramu, na
którym poszczególne operacje przedstawione są w postaci symboli graficznych, łączonych zgodnie
z kierunkiem przepływu informacji. Istotą programów opracowanych w środowisku LabVIEW jest
hierarchiczność, tzn. ka\
dy program mo\
e być traktowany jak podprogram dla innej aplikacji oraz
polimorfizm  operatory dopasowujÄ… siÄ™ do rodzaju danych.
W trakcie tworzenia aplikacji mamy do dyspozycji dwa ściśle zintegrowane ze sobą okna:
panel graficznego interfejsu u\
ytkownika (Front Panel) i panel programu (Block Diagram).
Programy napisane w LabVIEW nazywane sÄ… wirtualnymi przyrzÄ…dami (virtual instruments VIs),
poniewa\
ich wygląd i działanie imitują rzeczywiste przyrządy jak np. multimetr czy oscyloskop.
Do tworzenia programu wykorzystuje siÄ™:
" Tools Pallete  paletę narzędzi do budowania panelu u\
ytkownik i panelu programu,
" Controls Pallete  paletę obiektów sterujących i wskazujących do budowy panelu u\
ytkownika,
" Functions Pallete  paletę funkcji i instrumentów wirtualnych (VI) do budowy panelu
programu.
Celem ćwiczenia jest poznanie metodyki tworzenia typowych aplikacji w środowisku
LabVIEW na przykładzie budowy wirtualnego przyrządu do pomiaru napięcia. Podstawą sprzętową
wspomnianego przyrządu jest karta akwizycji sygnałów PCI DAS-1200 firmy Measurement
Computing Corp. Jest to 16 kanałowa karta pomiarowa wyposa\
ona w 12 bitowy przetwornik A/C
o maksymalnej częstotliwości próbkowania 330kHz, dwa 12 bitowe przetwornik C/A, 3 liczniki
oraz 24 cyfrowe we/wy. Programowa obsługa funkcji sprzętowych karty odbywa się poprzez
wywołania odpowiednich funkcji zapisanych w bibliotece dynamicznej DLL . Dla karty dostępna
jest równie\
biblioteka takich funkcji dla środowiska LabVIEW, którą mo\
na znalez
ć w palecie
Functions Pallete jako grupÄ™ funkcji o nazwie Universal Library. Wszystkie funkcje z tej grupy
zostały podzielone z kolei na 8 podgrup:
" Analog Input
" Analog Output
" Digital I/O
" Counter
" Calibration and Configuration
" Signal Conditioning
" Serial Communication
" Memory
Część praktyczna
Do zmierzenia napięcia podanego na wejścia analogowe karty wystarcza wykorzystanie
najprostszej funkcji z pierwszej grupy o nazwie Single Analog input oznaczona skrótem AIn. Jest to
funkcja dokonująca odczytu napięcia na wejściu analogowym zadanym poprzez parametr
1
 Channel z karty pomiarowej o numerze podanym w  BoardNum . W przypadku gdy karta ma
programowalny wybór zakresu pomiarowego dodatkowo konieczne jest jego podanie na wejście
 Range . Dla karty DAS-1200 mo\
liwe do wyboru zakresy to: Ä…10V, Ä…5V, Ä…2,5V, Ä…1,25V, 0÷10V,
0÷5V, 0÷2,5V, 0÷1,25V. Na wyjÅ›ciu  DataValue funkcja AIn zwraca cyfrowÄ… wartość sygnaÅ‚u z
wybranego wejścia analogowego. Natomiast wyjście  ErrCode słu\
y do sygnalizowania
poprawności przetwarzania i ewentualnych przyczyn błędnego działania.
1. Po uruchomieniu programu LabVIEW rozpoczynamy tworzenie programu od wyboru nowego
instrumentu:  New VI (mo\
emy równie\
rozpocząć pracę nad nowym projektem wybierając z
menu  File opcję  New VI ). Pojawi się wówczas na ekranie pusty panel u\
ytkownika.
2. Na panelu u\
ytkownika w pierwszej kolejności umieszczamy elementy pozwalające - w naszym
przykładzie - na wybór numeru karty pomiarowej oraz numeru kanału wejściowego. W tym
celu poleceniem  Show Controls Pallete wybranym z menu  Windows , otwieramy okno
 Controlls Pallete , w którym wybieramy grupę  Numeric a w niej z kolei wybieramy
(klikając myszką)  Digital Control . Następnie przesuwamy kursor do panelu u\
ytkownika i
ponownie klikając myszką wstawiamy wybrany element. Następnie mo\
emy od razu
wprowadzić z klawiatury właściwą jego nazwę:  Nr karty . Identycznie postępujemy aby
umieścić na panelu u\
ytkownika następną kontrolkę:  Nr kanału .
3. Trzecim parametrem wejściowym funkcji AIn jest zakres napięć wejściowych ( Range ), który
powinien być wybierany ze zbioru dopuszczalnych wartości. Do tego celu mo\
na zastosować
kontrolkę  Menu Ring , którą wybieramy z grupy  Ring & Enum i wstawiamy do panelu
u\
ytkownika. Po jej wstawieniu najlepiej od razu nadać jej nazwę  Zakres . W wypadku tego
elementu nale\
y utworzyć listę dostępnych opcji czyli listę zakresów napięć wejściowych.
Ka\
dy z zakresów wejściowych ma swój na stałe przypisany numer, który jest właściwym
parametrem funkcji AIn. Do naszych potrzeb wystarczy nam wpisanie tylko 3 podstawowych
zakresów: ą10V, ą5V, ą2,5V. Ustawiamy kursor wewnątrz okienka  Zakres i wpisujemy
pierwszy z zakresów tzn  +-10V . Następnie wciskamy prawy klawisz myszki i z dostępnego
menu wybieramy  Add Item After i wpisujemy drugi zakres tzn.  +-5V . Tak samo wpisujemy
trzeci zakres.
4. Poniewa\
wyjście z kontrolka  Menu Ring to numer wybranej pozycji z menu ale numeracja
zaczyna siÄ™ od 0 a wybrane przez nas zakresy majÄ… przypisane numery 1, 2 i 3, dlatego nale\
y
dodać do wyjścia kontrolki  Zakres jedynkę. W tym celu otwieramy panel programu
wybierajÄ…c z menu  Windows opcjÄ™  Show Diagram . Widzimy, \
e na tym panelu znajdujÄ… siÄ™
odpowiedniki wszystkich dotychczas umieszczonych na panelu u\
ytkownika kontrolek. śeby
2
dodać do wyjścia  Zakresu jedynkę wstawiamy z palety  Functions Pallete (uaktywniamy ją
wybierajÄ…c z menu  Windows opcjÄ™  Show Functions Pallete ) operator dodawania oznaczony
 Add z grupy  Numeric . Umieszczamy go na panelu programu po prawej stronie kontrolki
 Zakres . Z tej samej grupy  Numeric wstawiamy pod  Zakresem kolejny element którym
jest  Numeric Constans . Od razu mo\
emy wpisać jego wartość równą 1. Następnie u\
ywajÄ…c
kursora w postaci szpulki łączymy przewodem wyjście  Zakresu z wejściem  Y operatora
dodawania. Tak samo łączymy wyjście stałej  1 z wejściem  X .
5. Kolejny krok to umieszczenie w programie funkcji AIn. Znajduje siÄ™ ona podgrupie funkcji
Analog Input grupy Uniwersal Library. Funkcję AIn umieszczamy na prawo od pozostałych
elementów na panelu programu. Następnie szpulką łączymy wyjście  Nr karty z wejściem
 BoardNum funkcji AIn, wyjście  Nr kanału z wejściem  Channel funkcji AIn oraz wyjście
operatora  Add z wejściem  Range funkcji AIn.
6. W następnym kroku musimy zająć się obsługą wyjścia  DataValue funkcji AIn. Poniewa\

wartości wyjściowe tej funkcji są liczbami całkowitymi z zakresu od 0 do 2n-1 (n 
rozdzielczość przetwornika A/C) nale\
y dokonać ich konwersji na wartość napięcia. Mo\
na do
tego wykorzystać funkcję ToEng, która dokonuje zamiany wejściowej wartości
całkowitoliczbowej  DataValue na napięcie z zakresu podanego na wejście  Range . Funkcja
ToEng dodatkowo wymaga podania numeru karty pomiarowej na wejście  BoardNum .
FunkcjÄ™ ToEng pobieramy z podgrupy funkcji Signal Conditioning grupy Uniwersal Library i
umieszczamy na prawo od funkcji Ain. Następnie szpulką łączymy wyjście  DataValue AIn z
wejściem ToEng o tej samej nazwie. Wejścia  Range i  BoardNum funkcji ToEng łączymy
natomiast z przewodami dołączonymi do wejść funkcji AIn o tych samych nazwach.
7. Aby mo\
liwe było odczytanie na ekranie zmierzonego naszym przyrządem napięcia konieczne
jest jeszcze wstawienia do panelu u\
ytkownika odpowiednika wskaz
nika. Mo\
e to być
wskaz
nik cyfrowy  Digital Indicator wybrany z grupy  Numeric palety  Controls lub
analogowy  Meter , do którego dotrzemy wybierając kolejno  Classic Controls ,  Numeric w
palecie  Controls . Po umieszczeniu wskaz
nika na panelu u\
ytkownika wracamy do panelu
programu i łączymy wyjście  Engineering Units funkcji ToEng z wejściem wstawionego
wskaz
nika.
8. Aby mo\
na było w trakcie u\
ywania naszego przyrządu rozpoznać ewentualne przyczyny
nieprawidłowego jego działania, nale\
y obsłu\
yć wyjście  ErrCode funkcji AIn. W tym celu
do panelu programu wstawiamy funkcję ErrMsg, którą mo\
na znalez
ć w podgrupie Calibration
and Configuration biblioteki Universal Library. Funkcja ErrMsg zamienia kod błędu na jego
krótki opis. Aby mo\
na przeczytać ten komunikat o błedzie potrzebny nam będzie wskaz
nik
3
tekstowy  String Indicator , który z podgrupy  String & Path wstawiamy do panelu
u\
ytkownika. Wskaz
nik ten mo\
emy nazwać jako  Błąd . Następnie wracamy do panelu
programu i łączymy wyjście  ErrCode funkcji AIn z wejściem  ErrCode funkcji ErrMsg oraz
wyjście  ErrMsg tej funkcji z wskaz
nikiem  BÅ‚Ä…d .
9. W tym momencie nasz program jest gotowy do pracy, więc mo\
emy go zapisać pod dowolna
nazwÄ… na dysku wybierajÄ…c opcjÄ™  Save As z menu  File . Mo\
emy sprawdzić czy program
działa wciskając białą strzałkę na pasku ikon panelu u\
ytkownika lub wybierajÄ…c opcjÄ™  Run z
menu  Operate . Tak uruchomiony program dokona pomiaru napięcia ze wskazanego wejścia
wybranej karty i wyświetli wynik na wskaz
niku  U [V] po czym zakończy działanie. Nie
umo\
liwia to niestety dokonanie jakichkolwiek zmian nastaw naszego przyrzÄ…du w czasie jego
pracy. Mo\
na to zrobić dopiero po jego zatrzymaniu. Jeśli chcielibyśmy aby nasz miernik
działał w sposób  ciągły mo\
na go uruchomić w trybie pracy cyklicznej wciskając strzałki
pracy cyklicznej na pasku ikon panelu u\
ytkownika. Działanie miernika mo\
na wówczas
zatrzymać czerwonym przyciskiem  Abort Execution .
10. Lepszym sposobem na zapewnienie  ciągłej pracy naszego miernika jest umieszczenie
napisanego przez nas programu wewnątrz pętli. Najlepiej jeśli będzie to pętla warunkowa
 While Loop , którą znajdziemy w grupie  Structures palety  Function . Wybraną pętlę
wstawiamy do panelu programu w ten sposób, \
e zakotwiczamy jej lewy górny róg lewym
klawiszem myszy na lewo i powy\
ej wszystkich elementów umieszczonych wcześniej na
panelu i trzymając wciśnięty klawisz przeciągamy jej prawy dolny róg tak aby objęła cały
schemat naszego programu po czym zwalniamy klawisz myszy. Na panelu programu pojawi siÄ™
wówczas gruba szara ramka, w której lewym dolnym rogu widoczny jest licznik iteracji  i a w
prawym dolnym rogu wejście dla warunku zakończenia pętli. Pętla ta jest wykonywana dopóki
wartość warunku jest równa FALSE. Aby mo\
na było zatrzymać pracę naszego programu
musimy do tego warunku podłączyć przycisk  STOP , wciśnięcie którego zmieni wartość
warunku zakończenia pętli na TRUE. Aby to zrobić wracamy do panelu u\
ytkownika i z grupy
 Boolean wybieramy element  Stop Button , który umieszczamy na panelu u\
ytkownika.
Następnie wracamy do panelu programu, odnajdujemy przycisk  Stop , przesuwamy go
wnętrza pętli obok warunku jej zakończenia i przy pomocy szpulki łączymy je ze sobą.
Następnie ustawiamy kursor na warunku pętli wciskamy prawy klawisz myszy i w podręcznym
menu zaznaczamy opcjÄ™  Stop If True .
11. Oczywiście mo\
na poświęcić jeszcze nieco czasu na jego dalsze udoskonalenia, jak np. zmienić
format zadawanych parametrów, wprowadzić ograniczenia zakresu ich zmienności (np.  Nr
kanału powinien zawierać się w przedziale od 0 do 15), uporządkować rozmieszczenie
4
elementów na panelu czy zmienić ich rozmiary. Tak zbudowany program został przedstawiony
na rysunkach poni\
ej.
Literatura:
1. National Instruments Corporation: LabView User Manual, November 2001 Edition.
2. W. Tłaczała : Środowisko LabVIEW w eksperymencie wspomaganym komputerowo. WNT,
Warszawa 2002
5
ImiÄ™ i Nazwisko & & & & & & & & & & & & & & . Rok ..... Grupa & .. Data: & & & & & &
Podstawy programowania w środowisku LabVIEW,
program do pomiaru napięcia
Sprawozdanie
Zadania do wykonania:
1. Napisać według powy\
szych wskazówek działający program do pomiaru napięcia.
2. Do analogowego wskaz
nika napięcia dodać wyświetlacz cyfrowy (wciskamy prawy klawisz
myszki na wskaz
niku, z dostępnego menu wybieramy  Visible Items i zaznaczmy opcję
 Digital Display ).
3. Wybrać jako nr karty pomiarowej 1 a jako nr kanału 0.
4. Zewrzeć ze sobą dwa podłączone do analogowego wejścia karty zaciski i zapisać wynik
pomiaru: U = ............... [V]
5. Podłączyć do zacisków z
ródło napięcia stałego o wartości ok. 6-9 V i dokonać pomiarów na
wszystkich dostępnych zakresach pomiarowych i dla ró\
nych polaryzacji połączeń. Wyniki
zapisać w tabeli.
U [V] U [V]
Zakres pomiarowy
Polaryzacja + Polaryzacja -
Ä… 10V
Ä… 5V
Ä… 2,5V
6. Do sprawozdania dołączyć wydruki panelu u\
ytkownika i panelu programu.
Wnioski:
6