МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Юго-Западный государственный университет»

(ЮЗГУ)

Кафедра нанотехнологий и инженерной физики

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

______________О.Г. Локтионова

«____»_______________ 2017 г.

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО дисциплине «Аппаратное и программное обеспечение микро- и наносистемной техники»

Методические указания к выполнению лабораторных работ студентов направления подготовки 28.03.01 «Нанотехнологии и микросистемная техника»

Курск 2017

УДК 001.89

Составители: П.А. Ряполов, Е.В. Шельдешова

Рецензент

Кандидат физико-математических наук, доцент А.Е. Кузько

Лабораторный практикум по дисциплине «Аппаратное и программное обеспечение микро- и наносистемной техники»: методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Аппаратное и программное обеспечение микро- и наносистемной техники» / Юго-Зап. гос. ун-т; сост.: П.А. Ряполов, Е.В. Шельдешова. – Курск, 2017. 50 с.: Библиогр.: с. 50

Излагаются методические указания по выполнению лабораторных работ, в которых рассматриваются: введение в программную среду LabView, основы работы с числовыми и логическими данными……

Содержатся краткие теоретические сведения, описание экспериментальных установок и методик измерений, задания, вопросы для контроля знаний и список литературы.

Методические указания соответствуют требованиям Федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования и учебных планов направлений подготовки 28.03.01 Нанотехнологии и микросистемная техника, степень (квалификация) – бакалавр. Предназначены для студентов всех форм обучения. Материал также будет полезен студентам всех других направлений подготовки, изучающим дисциплины нанотехнологического цикла.

Текст печатается в авторской редакции

Подписано в печать Формат 60 х 84 1/16.

Усл. печ. л. 0,64 Уч.- изд. л. 0,58 Тираж 50 экз. Заказ Бесплатно.

Юго-Западный государственный университет.

305040, Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

Содержание

Лабораторная работа №1 «Введение в программную среду LabView» 4

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 4

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 7

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 9

Лабораторная работа №2 «Основы работы с числовыми и логическими данными» 10

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 10

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 12

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ: 14

Лабораторная работа №3 «Циклы с фиксированным числом операций и циклы по условию» 16

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 16

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 19

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ: 21

Лабораторная работа №4 «Структура варианта, функция выбора, узел формула» 23

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 23

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 27

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ: 29

Лабораторная работа №5 «Структура последовательности, диалоговые окна, временные функции» 31

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 31

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 34

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ: 37

Лабораторная работа №6 «Массивы и кластеры» 38

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 38

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 40

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ: 42

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 56

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ: 59

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ: 79

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 83

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 83

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 91

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 94

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 96

Лабораторная работа №1 «Введение в программную среду LabView»

Цель работы:

ознакомится с программной средой LabView, с алгоритмом создания виртуальных приборов, типами данных, разработать первое приложение, содержащие основные элементы: контроллеры и индикаторы.

Приборы и принадлежности:

персональный компьютер с программной средой LabView.

Краткое изложение теоретического материала

Программные приложения, создаваемые в LabVIEW носят название виртуальных инструментов (VI). В данном случае речь идет не только об имитации реальных приборов и о моделировании. Имеющиеся в LabVIEW программы управления реальных приборов (драйверы) дают возможность формировать и измерять реальные физические сигналы.

Диалоговая заставка LabVIEW:

Предлагает пользователю:

– создать новую программу на основе имеющихся бланков New…;

– открыть уже существующий файл Open…;

– настроить конфигурацию LabVIEW и средств измерения и контроля сигналов;

– открыть страницы помощи по LabVIEW, а также примеры по различным разделам;

– завершить работу с LabVIEW.

Панели LabVIEW

Разработка приложения в среде программирования LabVIEW осуществляется с использованием двух панелей

– передняя панель, которая имитирует панель некоторого пульта управления и позволяет размещать на ней различные кнопки, графические индикаторы, диалоговые объектов, средства управления и индикации и т.д.

– функциональная панель или панель диаграммы, в которой происходит процесс разработки исходного кода виртуального инструмента в виде отдельных графических пиктограмм, осуществляющих различные функции, и связей между ними.

Наборы приборов, функций и инструментов в LabVIEW

При создании приложения разработчик имеет возможность использовать следующие наборы:

– набор приборов служит для добавления регуляторов и индикаторов на переднюю панель. На нем представлены числовые, логические, строковые индикаторы и регуляторы; массивы и кластеры; средства создания диалога с пользователем; средства графического вывода информации и другие приборы	– набор функций предназначен для формирования диаграммы VI. В него входят управляющие структуры программы, такие как циклы, последовательности, формулы; числовые, логические и строковые функции; функций для обработки массивов и кластеров; функций для сравнения переменных; функций для осуществления операций по вводу/выводу файлов; функций ввода/вывода сигнала и другие функции

– набор инструментов включает набор управляющих кнопок для изменения режима редактирования - изменения позиций выключателей и кнопок, управления значениями цифровых регуляторов, настройки виртуальных осциллографов; выделения, перемещения объектов, изменения их размера; открытие и редактирование текстового окна; соединения объектов на функциональной панели; раскрашивания объектов или фона и другие инструменты.

Если наборы не видны на экране, их можно открыть через верхнее меню.

Регуляторы и индикаторы

Они выполняют те же функции, что и входные и выходные параметры в текстовых языках программирования. При размещении регулятора/индикатора на передней панели, LabView создает соответствующую пиктограмму на блок-схеме. Символы на терминале соответствуют типу данных терминала.

Контекстное меню регулятора/индикатора позволяет осуществить

– демонстрацию или отказ от нее для названия и описания регулятора/индикатора;

– быстрый поиск терминала на функциональной панели и регулятора/индикатора на передней панели;

– замену индикатора на регулятор и наоборот;

– настройку параметров регулятора/индикатора;

– замену на другой регулятор/индикатор;

– открытие для функций соответствующих им констант, индикаторов и регуляторов;

– получение справки по используемой функции;

и др.

Терминалы и провода. Пиктограмма VI

Терминалы представляют собой области функции, через которые передается информация. Они аналогичны параметрам в текстовых языках программирования. Контекстное меню пиктограммы функции позволяет увидеть какие терминалы она включает

Провода - пути данных между терминалами. Они аналогичны переменным на обычных языках программирования. Данные идут в только одном направлении, с исходного терминала на один или более терминалов адресата. Провода имеют различную толщину и цвет. Синий цвет соответствует целым числам, оранжевый - вещественным числам, зеленый - логическим, лиловый - строковым данным. По мере перехода от скаляра к массиву и кластеру увеличивается толщина провода (рисунок 8).

Для соединения терминалов необходимо выбрать инструмент – катушка, подвести курсор мыши к исходному терминалу и выбрать его. В этом случае один конец провода станет закрепленным за данным терминалом. Другой конец необходимо подвести к терминалу адресата и выбрать его. Если данное соединение невозможно, то провод станет пунктирным черного цвета.

Пиктограмма VI соответствует каждому виртуальному инструменту и располагается в правом верхнем углу передней панели. Для редактирования пиктограммы используется упрощенный графический редактор.

Управляющие кнопки. Сохранение VI

На передней и функциональной панелях размещаются управляющие кнопки, позволяющие осуществлять.

– запуск выполнения программы;

– запуск программы в циклическом режиме;

– остановку выполнения программы;

– паузу в выполнении программы.

Если в программе имеются ошибки, то кнопка запуска будет разорвана.

Сохранение VI осуществляется через верхнее меню – пункт File.