基于LABVIEW的计算器课程设计报告.docx
《基于LABVIEW的计算器课程设计报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于LABVIEW的计算器课程设计报告.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于LABVIEW的计算器课程设计报告
兰州理工大学技术工程学院
课程结课设计报告
班级：
姓名:
题目：
基于LABVIEW的简易计算器设计
2016年11月3日
摘要
虚拟仪器技术把现成即用的商业技术与创新的软、硬件平台相集成，从而为嵌入式设计、工业控制以及测试和测量提供了一种独特的解决方案。
使用虚拟仪器技术，工程师可以利用图形化开发软件方便、高效的创建完全自定义的解决方案，以满足灵活多变的需求趋势。
本次课程设计是基于LABVIEW所设计的计算器，目的是为了实现两个数之间的加、减、乘、除四则运算及开方、求倒、取负运算，达到简易计数器的功能。
编程的思想是完成一种运算的过程，这个过程是：
输入第一个数，存储并显示；输入要进行运算的类型并存储；输入第二个数，存储并显示；按“=”运算或者按其它运算符号进行连续的运算时显示运算结果。
关键词：
LABVIEW；计算器；四则运算；函数功能
ABSTRACT
ThisexperimentistorealizethesumoftwoNumbers,subtract,multiply,divideandroot,thenpour,simpleoperation,tobearthecalculator.Programmingisacompletethoughtsoftheoperationprocessiscomplet,thenumber,storageandinputtotheinputoperationsandstorageinputnumberofthesecondtype,storageandpress"="orbyotheroperationssymbolcontinuousoperationresultshows.
KEYWORDS：
LABVIEW；Calculator；Arithmetic；Function
目录
1引言5
2总体设计方案6
2.1程序流程图7
2.2簇中的各元素在条件结构中代表的序号7
2.3具体实现过程8
2.3.1前面板设计及键入感应8
2.3.2运算变量的初始化9
2.3.3数字1--9的输入9
2.3.4数字0的输入10
2.3.5小数点的输入11
2.3.6结果去零操作12
2.3.7“+/-”键的设计13
2.3.8“+、-、*、/”四则运算13
2.3.9等号键14
2.3.10百分数运算14
2.3.11开方运算14
2.3.12取倒数运算15
2.3.13退格键的设计15
2.3.14清零键的设计16
2.3.15停止键16
3结论17
致谢18
参考文献18
附录19
基于LABVIEW的简易计算器设计
1引言
本次课程设计是基于LabVIEW虚拟仪器系统开发与实践等原理与技术而设计的计算器，可以用来模拟真实计算器而进行一些简单的基本运算。
虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年代，“虚拟”的含义主要是强调软件在仪器中的作用，体现了虚拟仪器与主要通过硬件实现各种功能的传统仪器的不同。
由于虚拟仪器结构形式的多样性和适用领域的广泛性，目前对于虚拟仪器的概念还没有统一的定义。
美国国家仪器公司（NationalInstrunentsCorpotion，NI）认为，虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通信及图形用户界面的软件组成的测控系统，是一种计算机操纵的模块化仪器系统。
使用虚拟仪器技术，工程师可以利用图形化开发软件方便、高效的创建完全自定义的解决方案，以满足灵活多变的需求趋势。
本次设计的计算器是利用虚拟仪器技术而完成的，可以完成利用计算器可以进行简单的四则运算、可以进行平方、开根号和倒数运算、计算器可以进行清零和关闭计算器操作、在输入数据时不慎将某个数字输错可以运用BackSpace清除该值等一些基本简单的运算。
2总体设计方案
完成标准型计算器的一般功能。
设计框图如图2-1所示：
图2-1程序框图
2.1程序流程图
图2-2程序流程图
2.2簇中的各元素在条件结构中代表的序号
表2-1
簇中元素
默认
1
2
3
4
5
条件结构中序号
0
1
2
3
4
5
簇中元素
6
7
8
9
0
.
条件结构中序号
6
7
8
9
10
11
簇中元素
+/-
+
-
*
/
=
条件结构中序号
12
13
14
15
16
17
簇中元素
sqrt
%
1/x
Backspace
C
EXIT
条件结构中序号
18
19
20
21
22
23
2.3具体实现过程
2.3.1前面板设计及键入感应
首先建立一个簇
，然后在簇中建立23个布尔量，其中包括0--9十个数字键，1个小数点键，4个“+、-、*、/”运算键，1个等号键，1个开方键，1个符号转换键，1个倒数键，1个求百分数键，1个清零键，1个退格键，1个退出键。
如图2-3所示：
图2-3前面板
然后通过簇至数组转换函数
将簇中元素按产生的顺序组成一个一维数组，如图2-4所示：
图2-4键入感应过程
这样就实现了每个键与数字（1--23）之间的对应。
每次按下一个键时，通过搜索一维数组函数
查找出对应的键并把其加1后对应的数字连接到一个case结构，然后执行对应case结构中的程序，至此就完成了对一个键的感应过程。
2.3.2运算变量的初始化
在运行程序之前，首先对需要用到的变量进行初始化，如图2-5所示：
图2-5运算变量的初始化
在没有键按下的情况下，数值显示控件显示的是0。
从上到下的寄存器功能依次为：
最上面的用来存储display中的数据，第二个用来存放四则运算的符号，第三个用来前一次运算后输出的数值，最底下的用来给出控制变量。
2.3.3数字1--9的输入
以数字“1”为例，当第一次输入数字“1”后，波尔量为真，进入case结构，将1输出到display中，波尔量变为假，如图2-6所示。
图2-6输入数字1时
若再次输入1，为避免出现01这样的字符串，先判断之前显示的数据是否为0，若为0，则直接输出1，如图2-7所示。
图2-7输入第一个数字为0时
若不为0，则将这两次输入的数据通过连接字符串函数连接到一起，在display中输出。
数字2到9也是同样的道理，如图2-8所示。
图2-8输入第一个数字不为0时
2.3.4数字0的输入
当第一次输入0时，与输入数字1-9的情况相同，现在就零输入时的多零问题进行设计。
虽然以多个零开头不影响输出的结果，但考虑到显示形式的正确性，只在小数点前显示一个零。
当数据输入后，通过连接字符与00比较，若不等，则将数据直接输出如图2-9所示。
图2-9输入不是00时
当数据输入后，通过连接字符与00比较，若相等，则直接输出0，如图2-10所示。
图2-10输入是00时
2.3.5小数点的输入
在小数点的输入时，最多只能显示出一个。
若直接点击小数点，则以“0.”输出。
若之前已输入数据，此时再输入小数点首先利用如图2-11所示程序
图2-11判断小数点的有无
判断已输入的数据中是否含有小数点，若不含有，则执行程序“真”，如图2-12所示；
图2-12输入不含小数点时
若已输入的数据中含有小数点，则执行程序“假”，如图2-13所示。
图2-13输入含有小数点
2.3.6结果去零操作
在进行“+、-、*、/”运算及取负，取百分数，去倒数，开放运算之后程序默认为以保留6位小数的形式输出。
而为了显示结果的简便，将末位不影响结果的零及小数点进行省略。
利用层叠式顺序结构，首先将得出的结果经过N-1位的偏移后与零进行比较，若相等，则进行去零操作，运用while循环结构，直至末位数字不为零，循环结束（如图2-14------上图表示末位为零，下图表示末位不为零）。
图2-14去0操作
在进行去零操作之后，进行层叠式顺序结构的第二层，对无关的小数点进行清除（如图2-15------上图表示末位为小数点，下图表示末位不是小数点）。
图2-15去多余小数点操作
2.3.7“+/-”键的设计
首先进行扫描字符串，将字符串数据转换为数值数据，经过取负数后再转换为字符串形式输出。
如图2-16所示，其中的顺序结构为去末尾零和去无关小数点的操作。
图2-16去0和小数点操作
2.3.8“+、-、*、/”四则运算
以加法为例，当簇中输出的数据表示进行加法运算时，程序进入五层的层叠式顺序结构，首先将字符串进行扫描，转换为数值变量，如图2-17所示。
图2-17扫描字符串并转换为数值变量
之后，对之前的数据进行运算，以保证连续运算时得到正确的结果：
当第一次输入时，默认进行firstrun条件下的程序，如图2-18所示。
图2-18默认条件下的程序
若以前已有运算，以减法为例，先将之前的两个数进行相减运算，并进行去零操作，之后再将本次的运算符号送入“运算符号”的局部变量，以便于进行下次运算，如图2-19所示。
图2-19运算过程操作
2.3.9等号键
实现最终的运算结果，将结果进行去零操作后输出到display中，同时将代表运算符号的移位寄存器置为空字符串。
以加法为例。
如图2-20所示：
图2-20输出运算结果
2.3.10百分数运算
将字符串转换为数值输出后除以100即可得到百分数输出，并对其进行去零（顺序结构的后两层为去零操作），如图2-21所示：
图2-21输出百分数运算结果
2.3.11开方运算
将字符串转换为数值后进行开放运算，再转换为字符串输出，并进行去零操作（顺序结构的后两层为去零操作），如图2-22所示：
图2-22输出开方运算结果
2.3.12取倒数运算
将字符串转换为数值后进行取倒数运算，再转换为字符串输出，并进行去零操作（顺序结构的后两层为去零操作），如图2-23所示：
图2-23取倒去0操作
2.3.13退格键的设计
在点击退格键时，要实现从末位开始的依次推格，直至输出为0.首先，将整数部分与小数部分进行分离，运用拆分字符串函数实现此功能。
分离后，将小数部分的字符串长度与0进行比较，若大于0，则进入到条件结构的“真”，字符串长度减1后与整数部分连接，得到新的display输出，如图2-24所示。
图2-24小数部分退格键设计
若原字符串只有整数部分或者小数部分已经过退格键清除，则进入到条件结构的“假”。
若整数部分的字符串长度大于1，则进入到子条件结构的“假”，将整数的字符串长度减一后输出，如图2-25所示。
图2-25整数部分退格键设计
若整数部分的长度不大于1，即小于等于1时，则进入到子条件结构的“真”，直接输出0.，如图26所示。
图2-26整数部分退格键设计
2.3.14清零键的设计
将程序中所有用到的变量均进行复位，达到清零复位的目的，如图2-27所示。
图2-27清零操作
相当于进行计数器的初始化操作。
2.3.15停止键
程序结束，将T输入到while循环的停止键上，如图2-28所示。
图2-28退出操作
3结论
经过调试，此次设计的简易计算器可以实现实物计算器具有的一般功能。
LABVIEW对于初学者比较容易理解接受，用LABVIEW设计的程序调理分明，具有很强的逻辑。
即使在不深入学习的情况下，也可以实现一些简单的设计。
还可以根据用户自己的需要添加一些特有的功能，这是比实物的计算器更高明的地方的。
但是，由于虚拟仪器的局限，使得用户在一些情况下没有实物用着方便，使用LABVIEW必须在准备好的环境下才能使用。
总之，由于LABVIEW能够为用户提供简明、直观、易用的图形编辑方式，能够将繁琐复杂的语言编程简化成以菜单提示方式选择功能，与传统的语言比较，LABVIEW图形编辑方式能够节省程序的开发时间。
在不久的将来，人们可以LABVIEW设计的计算器计算出任何问题，在实现基础运算的条件下，只需要选择运算的路径，届时使用虚拟仪器一定会成为社会的主流。
致谢
这次毕业设计得到了老师和同学的帮助，另外，感谢消校方给予我们这样一次机会，能够独立的完成一个课题，并在这个过程当中，给予我们一些机会，使我们在即将实习的最后一段时间里，能够更多学习一些实践应用知识，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。
参考文献
[1]叶齐鑫，侯国屏，赵伟.虚拟仪器环境下的频率特性测试方法[J].电测与仪表,2005（6）:
10-13.
[2]高聪杰,李松岩.基于LabVIEW的信号输出与数据采集系统[J].数采与监测,2008,（24）:
135-136.
[3] 马银平，宣亮亮，彭如．基于LabVIEW的数据采集系统分析与设计《电子元器件应用》2009年第11卷第10期
[4]夏俊芳，周勇，张平华.基于虚拟仪器技术的排种器漏播检测技术[J].华中农业大学学报,2008,27（4）:
540-544.
[5] 刘雁征，滕光辉．虚拟仪器技术在设施农业中的应用现状及趋势[J].华中农业大学学报,2004（增刊35）:
81-86.
[6]陈秀清.关于虚拟实验室的建设[J].福建广播电视大学学报,2003
（1）:
40-43.
[7]杨乐平,李海涛.北京LabVIEW高级程序设计[M].北京:
清华大学出版社,2003.1-350.
[8]陈锡辉.Labview8.20程序设计从入门到精通[M].北京:
清华大学出版社,2007.
[9]龙华伟，顾永刚.LabVIEW8.2.1与DAQ数据采集[M].北京:
清华大学出版社,2008.
[10][美]RobertHBishop，乔瑞萍译.LabVIEW7实用教程[M].北京:
电子工业出版社,2005.
[11]侯国屏，王坤，叶齐鑫．LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计[M].北京:
清华大学出版社,2005.
[12]张桐，陈国顺，王正林．精通LabVIEW程序设计[M].北京:
电子工业出版社,2008.
整体程序
课程设计验收
指导教师评语及成绩：
成绩
指导教师签字
年月日
升级会员 