CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.2. Giới thiệu về Labview
2.2.3. Cấu trúc của một chương trình LabVIEW
Một chương trình trong Labview gồm 2 phần chính: một là cửa sổ Font Panel (giao diện người dùng) là nơi chứa các Control (điều khiển) và Indicator (hiển thị), hai là cửa sổ Block Diagram là giao diện dạng sơ đồ khối cung cấp mã nguồn và các biểu tượng kết nối (Icon/ Connector).
Khối Control đóng vai trị là input (hay giá trị nhập vào), các Indicator đóng vai trò là Output (giá trị hiển thị ra, kết quả), ngồi ra cịn các Hàm và Đường dây nối (wire) các khối và hàm lại.
Các Control thì ln được nối vào bên trái của Hàm. Các Indicator thì ln được nối vào bên trái của Hàm.
Một Control có thể đổi thành Indicator (hoặc Constant) bằng cách nhấp Right Click lên Control cần đổi và chọn Change to Indicator.
Các Control và Indicator đều có ảnh của chính mình bên cửa sổ Block Diagram, ảnh này tự động được tạo ra khi ta lấy các Control và Indicator bên Font Panel.
Hình 2. 5 ví dụ về chức năng của các khối
(Như ví dụ trên: Font Panel là nơi chứa các dữ liệu đầu vào và đầu ra. Còn Block Diagram là nơi chứa các hàm tính tốn, xử lý các dữ liệu này).
VI (Vitual Instrument) – Thiết bị ảo
Lập trình Labview được thực hiện trên cơ sở là các thiết bị ảo (VI). Các đối tượng trong thiết bị ảo được sử dụng để mô phỏng các thiết bị thực, nhưng chúng được thêm vào bởi các phần mềm. Các VI tương tự như các hàm trong lập trình bằng ngơn ngữ.
Bảng giao diện (The Front panel)
Sau khi khởi động Labview, và tạo một file mới (new VI), sẽ xuất hiện 2 cửa sổ: màu xám (Front Panel) và màu trắng (Block Diagram) như trong hình dưới. Nhấn Ctrl T để canh đều hai cửa sổ Front Panel và Block Diagram.
Hình 2. 6 Front Panel và Block Diagram
Cửa sổ Front Panel sẽ xuất hiện phía bên trái như hình dưới. Trong bảng giao diện bao gồm một thanh công cụ chứa các nút lệnh phục vụ cho quá trình chạy và xử lý các VI.
Hình 2. 7 Thanh cơng cụ Front Panel Trong đó: Trong đó:
1. Nút chạy chương trình (nếu nút này khơng sáng thì chương trình bị lỗi).
2. Nút chạy lặp
3. Nút dừng cưỡng ép chương trình 4. Nút tạm dừng
6. Gióng đều đối tượng theo hàng dọc và hàng ngang 7. Phân bố các đối tượng
8. Thay đổi kích thước các đối tượng 9. Lệnh bổ sung
10. Cửa sổ trợ giúp
Thanh công cụ Front Panel
Sử dụng các nút ấn của thanh công cụ dùng để chạy và tạo ra một chương trình VI. Thanh cơng cụ xuất hiện trên front panel có dạng như sau:
Trong đó:
(nút Run): Nút này được kích hoạt để chạy một chương trình VI, trong lúc VI chạy thì trạng thái nút nhấn củng thay đổi theo, nếu VI khơng có lỗi thì trạng thái của nút có dạng như sau:
khi nút Run có dạng như này thì có nghĩa là VI của ta đang có lỗi nào đó mà ta cần phải xử lý trước khi chạy chương trình. Để tìm lỗi ta chỉ cần nhấp đúp vào biểu tưởng này để hiển thị danh sách các lỗi trong VI của ta.
(nút Run Continuously): Nút này được kích hoạt để chạy chương trình VI liên tục cho đến khi muốn hủy hay dừng lại ta chỉ việc ấn vào nó lần nữa.
(nút Abort Execution): Nút huỷ bỏ hoạt động xuất hiện trong lúc VI chạy, nếu ta ấn vào biểu tượng này thì chương trình sẽ dừng ngay lập tức. Chú ý, khi chưa biết rõ trạng thái của VI thì khơng nên dùng nút này. Ta nên thiết kế một chương trình dừng VI ở Front Panel.
(nút Pause): nút tạm dừng chương trình, ta kích hoạt nút này để tạm dừng một VI đang chạy, lúc này Labview sẽ làm sáng vị trí ta dừng hoạt động trong Block Diagram. Để huỷ bỏ tác vụ này, ta chỉ cần tái kích hoạt nút.
(nút Text Settings): Dùng để thiết lập font chữ cho VI bao gồm kích thước, kiểu loại, màu sắc.
(nút Align Objects): nút căn chỉnh các đối tượng, sắp xếp các đối tượng theo đường thẳng, mép trái, mép trên, …
(nút Distribute Objects): nút phân bố các đối tượng
(nút Reorder): nút sắp xếp lại các đối tượng, kích hoạt khi ta có các đối tượng chồng lên nhau và ta muốn định nghĩa đối tượng nào là nằm trên hay nằm dưới ta chỉ việc chọn đối tượng đó và nhấn vào mũi tên của nút sau đó chọn tác vụ phù hợp.
Bảng điều khiển (Controls Palette)
Bảng điều khiển chỉ xuất hiện trên Front Panel, để gọi nó ra ta chỉ việc click chuột phải vào vùng giao diện trống. Bảng điều khiển chứa các bộ điều khiển (control) và các bộ hiển thị (indicator) xuất hiện như hình dưới đây.
Hình 2. 8 Bảng điều khiển (Controls Palette)
Bảng điều khiển được dùng để cung cấp các dữ liệu đầu vào và hiện thị các kết quả đầu ra, được người sử dụng để thiết kế giao diện hiện thị, ví dụ như: nút nhấn, cơng tắc, biểu đồ,… Dưới đây là một số khối cơ bản trong Controls Palette.
1. Numeric controls/ Indicators:
Bao gồm các khối điều khiển kiểu số và các khối hiển thị kiểu số (Numeric Controls and Numeric Indicator). Ta dùng Numeric Controls để nhập các đại lượng số, trong khi đó Numeric Indicator dùng để hiển thị số. Hai đối tượng số thông dụng nhất là digital control - điều khiển số và digital indicator – chỉ thị số.
Hình 2. 9 Các khối trong Numeric controls
2. Boolean Controls/ Indicators:
Bao gồm các khối điều khiển kiểu logic và các khối hiển thị kiểu logic (Boolean Controls and Boolean Indicator). Chúng có hai giá trị True hoặc False khi đưa chuột vào vùng Boolean Controls, nháy sẽ thay đổi đối tượng từ True qua False hoặc ngược lại, cửa sổ Boolearn controls như hình:
Hình 2. 10 Các khối trong Boolean Controls
3. Graph:
Là công cụ hiển thị các đồ thị. Bao gồm Graph 2D, Graph 3D. Trong đó Graph 2D được chia làm 2 loại: Waveform graph (biểu diễn các hàm đơn trị có dạng
) và XY graph (biểu diễn các hàm đa trị như đường trịn hay dạng sóng thay đổi theo thời gian.)
Hình 2. 11 Các khối trong Graph
Sơ đồ khối (The Block Diagram)
Là sơ đồ khối của một VI được xây dựng trên mơi trường LABVIEW, nó có thể gồm nhiều đối tượng và các hàm khác nhau để tạo các câu lệnh để chương trình thực hiện.
Các đối tượng trên Front Panel được thể hiện bằng các thiết bị đầu cuối trên Block Diagram, không thể loại bỏ các thiết bị đầu cuối trên Block Diagram, các thiết bị đầu cuối chỉ mất đi sau khi loại bỏ đối tượng tương ứng trên Front panel.
Cấu trúc của một Block Diagram gồm các thiết bị đầu cuối (Terminal), Nút (Node) và các dây nối (wire).
Terminal: là các cổng mà dữ liệu truyền qua giữa Block Diagram và Front panel, và giữa các Node trong Block Diagram. Các Terminal nằm ở dưới dạng các Icon của các Function.
Nodes: là các phần tử thực hiện chương trình, chúng tương tự như các mệnh đề, tốn tử, hàm và các chương trình con trong các ngơn ngữ lập trình thơng thường.
Wires: là các dây nối dữ liệu giữa các node.
Bảng các hàm chức năng (Function Palette)
Bảng Functions Palette chỉ xuất hiện trên Block Diagram, bảng này chứa các VI và các hàm mà người sử dụng thiết kế để tạo dựng nên các khối lưu đồ. Với bảng Functions Palette, người lập trình thực hiện các lệnh khác nhau bằng các lưu đồ như: các phép tính số học, các biểu thức tốn học, các vịng lặp, phép lựa chọn dựa trên các nhóm hàm chức năng. Các hàm toán học được minh hoạ thông qua các biểu tượng. Khi muốn lựa chọn thực hiện một hàm nào đó thì người sử dụng chọn biểu tượng thể hiện cho hàm đó và có thể kéo thả đến bất kì vị trí nào trên Block Diagram sau đó xác định đầu vào và đầu ra cần thiết.
Các hàm cơ bản trong Function Palette:
(Hàm cấu trúc- Structures Function): Bao gồm vòng lặp For, While, cấu trúc Case, Sequence, các biến toàn cục và cục bộ.
(Hàm mảng – Function Array): dùng để tạo ra và điều khiển các mảng.
(Hàm Numeric): Sử dụng hàm này để tạo và thực hiện những thao tác số học, lượng giác, Lôgarit, số phức…
(Hàm Boolean): chứa các hàm logic như: and, or, xor, nor và các hàm logic phức tạp khác.
(Hàm String): Sử dụng hàm này để liên kết hai hay nhiều chuỗi, tách một tập con của các chuỗi từ một chuỗi, chuyển dữ liệu vào bên trong chuỗi, và định dạng một chuỗi sử dụng trong một công đoạn xử lý từ hoặc ứng dụng bảng biểu.
(Hàm Comparison): Sử dụng hàm này để so sánh các giá trị đại số Bool, các chuỗi, các giá trị số, các mảng và các cụm.
(Hàm Waveform): Sử dụng hàm này để xây dựng dạng sóng mà bao gồm các giá trị dạng sóng, thay đổi thơng tin, để thiết lập và khôi phục các thành phần và thuộc tính của dạng sóng.
Tool Pallete
Tool Pallete xuất hiện trên cả Front Panel và Block Diagram, bảng này cho phép người dùng có thể xác lập các chế độ làm việc đặc biệt của con trỏ chuột. khi lựa chọn một công cụ, biểu tượng của con trỏ sẽ thay đổi theo biểu tượng của cơng cụ đó. Nếu thiết lập chế độ tự động lựa chọn công cụ và người sử dụng di chuyển con trỏ qua các đối tượng trên Front Panel hoặc Block Diagram, Labview sẽ tự động lựa chọn công cụ phù hợp trên bảng Tool Palette.
Hình 2. 14 Cửa sổ bảng cơng cụ (Tool Pallete) Trong đó:
(Automatic Tool Selection): tự động chuyển qua lại giữa các công cụ, thông thường ta hay để ở công cụ này thao tác cho nhanh.
(Operating tool): sử dụng để kích hoạt chương trình.
(Positioning tool): sử dụng để xác định vị trí của các đối tượng trong chương trình.
(Labeling tool): công cụ đặt nhãn, soạn văn bản (text).
(Wiring tool): Công cụ để nối các đối tượng trong chương trình.