Lập trình LabVIEW Nguyễn Bá Hải

NGUYỄN BÁ HẢI LẬP TRÌNH LABVIEW BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ******************* NGUYỄN BÁ HẢI NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LỜI NĨI ĐẦU Bộ sách học lập trình LabVIEW từ đến nâng cao gồm tập: - Tập 1: Lập trình LabVIEW hướng dẫn lập trình LabVIEW trình độ - Tập 2: Cơ điện tử ứng dụng với LabVIEW hướng dẫn xây dựng ứng dụng với LabVIEW ngành kỹ thuật - Tập 3: Sổ tay hàm LabVIEW giải thích tường tận cách sử dụng hàm module LabVIEW Song song ba tập sách tập sách chuyên đề kỹ thuật chuyên sâu: - Tập 4: Kỹ thuật mô với LabVIEW - Tập 5: Đo lường kiểm tra tự động - Tập 6: Những báo khoa học chọn lọc sử dụng LabVIEW cơng bố tạp chí, hội thảo quốc tế phục vụ học viên sau đại học, sinh viên giỏi kỹ sư muốn nghiên cứu chuyên sâu - Tập 7: 101 ứng dụng hay với LabVIEW tập sách hướng dẫn thực ứng dụng dùng cho lứa tuổi, chuyên ngành Từ học sinh lớp đến giảng viên đại học ngành Vật lý, Toán học, Kỹ thuật Tất tập sách viết cho đối tượng người bắt đầu tìm hiểu LabVIEW, phù hợp với sinh viên, giảng viên kỹ sư có nhu cầu tự học xây dựng ứng dụng thuộc ngành kỹ thuật đo lường, điều khiển tự động, kỹ thuật ôtô, robotics, vật lý, tự động hóa Tài liệu có ba ưu điểm quan trọng khơng có tài liệu khác giúp bạn: - Học nhanh LabVIEW nhờ cách tiếp cận vấn đề “học để làm” đặc trưng mà Hocdelam Group phát triển áp dụng thành công nhiều năm - Học trọng tâm nhờ vào kết luận, quy tắc vàng, mẹo vặt (tip) thân tác giả rút từ kinh nghiệm lập trình LabVIEW nhiều năm - Học xây dựng ứng dụng dễ dàng nhờ vào gói sản phẩm: 1Phần mềm LabVIEW, 2-Bộ thí nghiệm đa HDL-9000 giá thành thấp tương thích LabVIEW, 3-Giáo trình hướng dẫn ví dụ mẫu Sách hướng dẫn xây dựng ứng dụng dựa phần cứng hãng CompactRIO, USB 6008/6009, PCI7250 phần cứng giá thành thấp Hocdelam USB-9001, Hocdelam USB 9090 (Xem sản phẩm http://sanpham.hocdelam.org http://ni.com) Để sử dụng phần đầu tập hướng dẫn lập trình LabVIEW, bạn cần đặt phần mềm LabVIEW Phần đầu sách tập trung vào khái niệm LabVIEW, cấu trúc chung chương trình LabVIEW, loại control indicator, vịng lặp, cấu trúc, mảng, bó, phân tích liệu, mà cịn cung cấp kiến thức giao tiếp máy tính qua cổng COM theo chuẩn RS232 cổng USB, giao tiếp mạng TCP/IP, mô điều khiển mobile robot, mơi trường 3D, thu thập xử lý ảnh Ngồi ra, quy tắc vàng lập trình, kỹ thuật xây dựng giao diện người dùng (GUI) đề cập chi tiết Phần tài liệu hướng dẫn bạn phát triển ứng dụng thực tế điều khiển PID động DC, lập trình Robocon, thu thập liệu điều khiển thiết bị, bạn cần trang bị phần cứng NI, Hoa kỳ thí nghiệm đa HDL-9000, card Hocdelam USB-9001, Hocdelam USB-9090 giá thành thấp Để học LabVIEW hiệu quả, người học cần thực theo hướng dẫn Thực hành nhiều lần ví dụ hồn thành tập sách Tác giả chân thành cảm ơn PGS TS Đỗ Văn Dũng truyền cảm hứng suốt q trình nghiên cứu năm qua, q thầy ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP HCM, đặc biệt giúp đỡ quan trọng National Instruments cho việc nghiên cứu khích lệ từ ơng Chandran Nair–Giám đốc NI ASEAN, ông Suntisuk–Giám đốc quản lý Thái Lan-Việt Nam, ông Phạm Quốc Hùng ông Nguyễn Hồ Nam NI Việt Nam Chân thành cảm ơn PGS TS Từ Diệp Công Thành, ĐH Bách khoa TP HCM, TS Nguyễn Đức Hùng từ ĐH Tamania, Úc, TS Chung Tấn Lâm đọc thảo góp ý cho tập sách Hiểu biết tác giả hạn chế nên khơng thể tránh khỏi sai sót, thư liên hệ góp ý vui lịng gửi về: Nguyễn Bá Hải – ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP HCM, Số 01-Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Tp.HCM; Email: bahai@hcmute.edu.vn Số điện thoại trợ lý: 098 8868 524 Tác giả MỤC LỤC Bài 1: Giới thiệu LabVIEW 1.1 LabVIEW gì? 09 1.2 Các ứng dụng LabVIEW 10 1.3 Download cài đặt LabVIEW 16 1.4 Phương pháp để học LabVIEW hiệu 18 1.5 Bài tập 20 Bài 2: Các phép tốn LabVIEW 2.1 Chương trình đầu tiên: Phép cộng hai số x,y 21 2.2 Phân tích cấu trúc trình LabVIEW 26 2.3 Ba quy tắc vàng lập trình LabVIEW 27 2.4 Các phép tốn thơng thường 28 2.5 Lưu file, mở file, tìm ví dụ, cơng cụ trợ giúp 29 2.6 Phần đọc thêm 31 2.7 Bài tập 32 Bài 3: Các loại Control Indicator 3.1 Các control thường dùng 33 3.2 Các dạng indicator thường dùng 35 3.3 Kiểu liệu LabVIEW chuyển đổi liệu 37 3.4 Bài tập 38 Bài 4: Vòng lặp while, vòng lặp for 4.1 Vòng lặp while 39 4.2 Vòng lặp for 41 4.3 Ứng dụng vòng lặp 42 4.4 Bài tập 44 Bài 5: Cấu trúc case 5.1 Cấu trúc case 45 5.2 Ứng dụng cấu trúc case 46 5.3 Bài tập 51 Bài 6: Các hàm công cụ hữu dụng thường gặp khác 6.1 Mơ tín hiệu 53 6.2 Biến cục (Local variable) 56 6.3 Formula node 59 6.4 Bài tập 62 Bài 7: Mảng bó 7.1 Mảng 63 7.2 Bó 67 7.3 Bài tập 71 Bài 8: Tạo subVI, định thời gian, lưu liệu, tạo file.EXE 8.1 Tạo sử dụng subVI 73 8.2 Định thời gian LabVIEW 79 8.3 Lưu liệu 81 8.4 Tạo file.EXE 85 8.5 Bài tập 88 Bài 9: Giao diện người dùng (GUI) 9.1 Khái niệm giao diện người dùng 89 9.2 Xây dựng GUI thẩm mỹ hiệu 91 9.3 Tạo file exe (application file) 94 9.4 Bài tập 94 Bài 10: Các ứng dụng với card Hocdelam USB-9001 HDL-9000 card Hocdelam USB-9090 10.1 Giới thiệu card Hocdelam USB-9001 95 10.2 Các ứng dụng với Card Hocdelam USB-9001 98 10.3 Điều khiển PID động DC 108 10.4 Giới thiệu ứng dụng với card Hocdelam USB-9090 115 10.5 Bài tập 131 Bài 11: Thu thập liệu với card NI USB-6008/6009 11.1 Giới thiệu card NI USB 6008/6009 133 11.2 Hướng dẫn lập trình Card NI USB6008/6009 136 11.3 Thực hành lập trình LabVIEW đo analog với card NI USB- 139 6008 11.4 Kỹ thuật phát xung tín hiệu với card NI USB-6008/6009 142 11.5 Bài tập 146 Bài 12: Điều khiển vị trí vận tốc chất lượng cao với card PCI 7356 12.1 Chuẩn bị thiết bị phần cứng phần mềm 147 12.2 Cài đặt phần mềm 148 12.3 Thử phần mềm phần cứng 152 12.4 Thiết lập thông số MAX 156 12.5 Thử động chương trình điều khiển động chiều 157 DC Analog output 12.6 Điều khiển chuyển động 159 12.7 Một số lỗi thường gặp với card PCI 7356 164 12.8 Bài tập 166 Bài 13: Giao tiếp RS232 LabVIEW 13.1 Giao tiếp nối tiếp RS232 169 13.2 Thực hành giao tiếp RS232 171 13.3 Bài tập 176 Bài 14: Giao tiếp TCP/IP 14.1 Khái niệm giao tiếp TCP/IP 177 14.2 Ví dụ Lập trình TCP/IP với LabVIEW 179 14.3 Bài tập 180 Bài 15: Các chuyên đề mở rộng 15.1 Điều khiển hình ảnh (2D 3D) LabVIEW 181 15.2 Lập trình Vi điều khiển ARM với LabVIEW 193 15.3 Giải pháp thời gian thực với LabVIEW 196 15.4 Xử lý ảnh với LabVIEW 202 15.5 Bài tập 208 Bài 16: Hỗ trợ người học 16.1 Bảng phím tắt 209 16.2 Quy tắc vàng 215 16.3 Ghi 216 Bài GIỚI THIỆU LABVIEW Học xong này, bạn nắm được: - Khái niệm LabVIEW số thuật ngữ - Phân biệt LabVIEW với ngôn ngữ khác - Các ứng dụng thường gặp LabVIEW - Ưu điểm LabVIEW nhược điểm LabVIEW - Cài đặt phần mềm LabVIEW nắm phương pháp học 1.1 LABVIEW LÀ GÌ? LabVIEW (viết tắt Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) môi trường lập trình đồ họa hiệu việc giao tiếp đa kênh người, thuật toán thiết bị Về cách thức lập trình, LabVIEW khác với ngôn ngữ truyền thống C, Python, hay Basic điểm thay sử dụng từ vựng (từ khóa) định nghĩa trước, LabVIEW sử dụng khối hình ảnh sinh động (gọi hàm) dây nối để tạo lệnh hình 1.1 Sự cải tiến đặc biệt LabVIEW giúp cho việc lập trình trở nên đơn giản hết, đặc biệt, LabVIEW phù hợp kỹ sư, nhà khoa học, hay giảng viên Cũng nhờ đơn giản, dễ học dễ nhớ giúp LabVIEW trở thành công cụ phổ biến ứng dụng thu thập liệu từ cảm biến, phát triển thuật toán, điều khiển thiết bị phịng thí nghiệm giới Hình 1.1 Mã nguồn viết LabVIEW Thơng thường LabVIEW dùng để lập trình chương trình (source code: mã nguồn) máy tính tương tự ngơn ngữ lập trình dựa chữ (text-based language) C, Python, Java, Basic, vv ... ******************* NGUYỄN BÁ HẢI NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LỜI NĨI ĐẦU Bộ sách học lập trình LabVIEW từ đến nâng cao gồm tập: - Tập 1: Lập trình LabVIEW hướng dẫn lập trình LabVIEW trình. .. HỌC LABVIEW HIỆU QUẢ Để học LabVIEW nhanh hiệu quả, bạn nên: - Tự lập trình lại ví dụ tập sách sau cài đặt phần mềm LabVIEW - Trong q trình học ln thực “3 quy tắc vàng” lập trình Ba quy tắc trình. .. học sử dụng LabVIEW bạn chưa có đủ kinh phí để trang bị cho LabVIEW có quyền Bạn tải phần mềm LabVIEW 2009 http://hocdelam.org đặt mua đĩa CD phần mềm LabVIEW giáo trình lập trình LabVIEW qua