LabVIEW 虛擬儀控之高階圖形化環境

[教學文章]

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LabVIEW是什麼?

    LabVIEW(Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench)是由美商國家儀器股份有限公司(National Instruments,簡稱NI)所開發的圖形化程式平台,發明者為Jeff Kodosky。LabVIEW 1.0版是於1986年發表在蘋果電腦系統上,並非一般大眾所熟知的Windows作業系統。LabVIEW早期的目標是為了實現各種儀器的自動控制,至今已成為一成熟且完善的高階程式語言。LabVIEW採用圖形化程式設計,與傳統文字式程式語言,例如C或Java等,LabVIEW最大的特點在於採用了「資料流」的概念,使得程式設計者在流程圖構思完畢的同時也完成了程式的撰寫。

   

      

在當年文字式程式盛行的年代,LabVIEW率先引入了虛擬儀控(Virtual Instrument)概念,使用者可透過人機介面直接控制自行開發之儀器。此外LabVIEW提供的函式庫包含:訊號擷取、訊號分析、機器視覺、數值運算、邏輯運算、聲音震動分析與資料儲存等,並支援跨平台程式開發,知名作業系統例如Windows、UNIX、Linux與Mac OS等作業系統皆可使用。由於LabVIEW特殊的圖形程式簡單易懂的開發介面,縮短了開發原型的速度以及方便日後的軟體維護,因此逐漸受到系統開發及研究人員的喜愛。目前廣泛的被應用於工業自動化領域上。

LabVIEW適合誰?

    隨著科技的進步,LabVIEW已普遍地應用在不同的工程領域,例如自動化量測與控制系統。使用圖形化資料流語言以及程式方塊圖能夠自然地呈現資料流,且將資料對應到使用者介面控制。此外,使用者也可輕鬆地檢視並修改資料,或控制各種輸入輸出。對於初接觸程式設計的新手,LabVIEW能將一般抽象的量測和自動化系統轉換為更高階的直覺式介面。如此一來即便是不擅長程式設計的使用者也能利用LabVIEW軟體快速且輕鬆地開發出自動化系統。

另一方面,LabVIEW為有經驗的程式設計者提供如 C 或 BASIC 傳統程式設計語言的效能、彈性和相容性。事實上,就如傳統的程式設計語言,完整的 LabVIEW 程式設計語言亦包括變數、資料型別、物件、迴圈、序列結構,以及錯誤處理架構。使用者可以重新使用 DLLs 或共用函式庫等舊版程式碼套件,並與使用ActiveX、TCP,及其他標準技術的軟體進行整合。




    LabVIEW另一個特點在於彈性的人機介面設計,使用者可以自行設計並配置合用的人機介面。此舉將可大幅提升程式設計的彈性並節省成本,舉例來說,量測A訊號的儀器無法用來量測B訊號且我們無法對A訊號的開關或是旋鈕等硬體進行任何更改。相反地,LabVIEW藉由其資料擷取模組可以處理各種不同的訊號,包括溫度、壓力、酸鹼值等等,並可根據需求來更動資料呈現的方式。
一般來說圖形化語言跟其他高階語言最大差別在於開發程式的速度,一般使用者始用其他高階語言來寫程式也許需要好幾個月的時間,但同樣的功能透過LabVIEW則可能在幾天內即可完成。這對於程式初學者來說是一大福音,因為使用LabVIEW來寫程式的人不需要透過太艱深的程式語法就可完成具有訊號擷取、影像擷取、運動控制、數位輸出入等功能的程式。


如何安裝LabVIEW機器人開發環境?

    LabVIEW軟體是屬於NI的版權商品,請透過合法管道取得正版軟體或試用版。但LEGO MindStorms NXT Module是另外安裝於LabVIEW的外掛模組,免費。您可有以下三種選擇:


    3. LabVIEW 2009 + LEGO MindStorms NXT Module 2009


第一個LabVIEW機器人範例程式

    1. 直走5秒後停止  (點選下載.vi程式)



    2. 光控車,環境愈亮跑愈快。並同時顯示光值於NXT螢幕上。(點選下載.vi程式)


    3. 感應器資訊面板   (點選下載.vi程式)



    


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