電子時鐘labview (1)

1、LabVIEW課程設(shè)計目 錄1 目的及基本要求12 電子時鐘原理13 電子時鐘設(shè)計和仿真23.1 具體設(shè)計步驟33.2 前后面板123.3 設(shè)計中遇到的問題144 結(jié)果及性能分析144.1 運(yùn)行結(jié)果144.2 性能分析15參考文獻(xiàn)161 目的及基本要求 熟悉LabVIEW開發(fā)環(huán)境，掌握基于LabVIEW的虛擬儀器原理、設(shè)計方法和實(shí)現(xiàn)技巧，運(yùn)用專業(yè)課程中的基本理論和實(shí)踐知識，采用LabVIEW開發(fā)工具,實(shí)現(xiàn)電子時鐘的設(shè)計和仿真。要求通過本課程設(shè)計使學(xué)生熟悉LabVIEW開發(fā)環(huán)境，掌握基于LabVIEW的虛擬儀器設(shè)計原理、設(shè)計方法和實(shí)現(xiàn)技巧，使學(xué)生掌握通信系統(tǒng)設(shè)計和仿真工具，為畢業(yè)設(shè)計做準(zhǔn)備，為將

2、來的學(xué)習(xí)及今后從事科學(xué)研究、工程技術(shù)工作打下較堅實(shí)的基礎(chǔ)。 本課程設(shè)計要求實(shí)現(xiàn)電子時鐘的設(shè)計與仿真，即通過獲取電腦的系統(tǒng)時間，并分離出給數(shù)字，在通過布爾顯示顯示。數(shù)字的顯示主要是7個長條的布爾顯示組成，原理與7段數(shù)碼管相似。7段數(shù)碼管顯示不同的數(shù)字主要通過其7個布爾不同的真假值控制，將0-9對應(yīng)的7段布爾顯示值依次存入一個布爾數(shù)組里，只需提取此數(shù)組的不同段即可讓其顯示不同的值，如顯示“0”提取數(shù)組的0-6位分別賦值給7段布爾顯示。以此類推，可以實(shí)現(xiàn)九位數(shù)字即0到9的可視化顯示。而且要求實(shí)現(xiàn)時鐘功能多樣化，比如加入顯示時段、星期，甚至實(shí)現(xiàn)鬧鐘功能，可以自定義時間顯示等，做到界面簡約而生動，方便操

3、作和用戶理解。2 電子時鐘原理由于電子時鐘在現(xiàn)實(shí)生活、工作中，特別是在科學(xué)研究工作中有非常很重要的、廣泛的應(yīng)用。在這種情況下，對電子時鐘的研究和制作、仿真是十分很重要。本文就對基于LabVIEW的電子時鐘的設(shè)計與仿真做詳細(xì)的說明。本課程設(shè)計要求實(shí)現(xiàn)電子時鐘的設(shè)計與仿真，即通過獲取電腦的系統(tǒng)時間，并分離出給數(shù)字，在通過布爾顯示顯示。數(shù)字的顯示主要是7個長條的布爾顯示組成，原理與7段數(shù)碼管相似。7段數(shù)碼管顯示不同的數(shù)字主要通過其7個布爾不同的真假值控制，將0-9對應(yīng)的7段布爾顯示值依次存入一個布爾數(shù)組里，只需提取此數(shù)組的不同段即可讓其顯示不同的值，如顯示“0”提取數(shù)組的0-6位分別賦值給7段布爾顯

4、示。以此類推，可以實(shí)現(xiàn)九位數(shù)字即0到9的可視化顯示。電子時鐘的基本設(shè)計思路是通過可以獲取時間的控件來獲取相關(guān)信息，如：年、月、日、星期、時、分、秒等，可以返回當(dāng)前時間的時間標(biāo)識。LabVIEW將時間標(biāo)識計算為自1904年1月1日星期五12:00 a.m（通用時間）以來的秒數(shù)。使用轉(zhuǎn)換為雙精度浮點(diǎn)數(shù)函數(shù)，將時間標(biāo)識的值轉(zhuǎn)換為精度較低的浮點(diǎn)數(shù)。取得的值最終為整型數(shù)據(jù)，利用除數(shù)取余即可分離個十位。設(shè)計中要用到自動獲取時系統(tǒng)時間的控件、指示燈、獲取日期/時間（秒）、格式化日期/時間字符串、截取字符串、While循環(huán)、條件結(jié)構(gòu)（Case結(jié)構(gòu)）、常量、局部變量、真常量、假常量等等，通過基本的連接就制作好一

5、個電子時鐘了。自動獲取時系統(tǒng)時間的控件主要是用來獲取時間和分離時間，格式化日期/時間字符串：使用時間格式代碼指定格式，按照該格式將時間標(biāo)識的值或數(shù)值顯示為時間。時間格式代碼包括：%a（星期名縮寫），%b（月份名縮寫），%c（地區(qū)日期/時間），%d （日期），%H（時，24小時制），%I（時，12小時制），%m（月份），%M （分鐘），%p（am/pm標(biāo)識），%S（秒），%x（地區(qū)日期），%X（地區(qū)時間），%y（兩位數(shù)年份），%Y（四位數(shù)年份）等。并利用常量和偏移量截取字符串由七段數(shù)碼管輸出，時間輸出和日期輸出都同理。為方便用戶操作和時鐘功能多樣化，可以自定義時間顯示與輸出，基本原理就是創(chuàng)建一個

6、子.VI文件，與主程序相連，運(yùn)行時，先運(yùn)行子.VI文件，再運(yùn)行主程序，即可完成自定義時間的顯示與輸出。 為了獲得更好的顯示效果將背景改為黑色，布爾顯示的顏色為綠色。如下圖所示，即最終顯示效果圖：圖1 電子時鐘效果圖3 電子時鐘設(shè)計和仿真首先熟悉虛擬儀器的設(shè)計思想，而后便可著手進(jìn)行電子時鐘的相關(guān)設(shè)計，控件架構(gòu)以及函數(shù)設(shè)置。 3.1 具體設(shè)計步驟1.時間設(shè)置獲取時間的各整型數(shù)據(jù)，軟件中獲取日期/時間（秒）控件從計算機(jī)系統(tǒng)中自動提取時間，并轉(zhuǎn)換成日期、時間等，控件圖如下： 圖2 時間設(shè)置控件圖 2.時間顯示 通過除10取余便可得到個位，商為十位，以此方法也可求出年的各個數(shù)字，取出各位數(shù)字后，并不可直

7、接顯示，要通過統(tǒng)一編碼規(guī)范顯示的格式，這樣才能顯示各位數(shù)。要顯示數(shù)字時，只需將數(shù)字乘以7，再將乘積的值作為索引在那存放真值的數(shù)組里尋找對應(yīng)顯示的七個布爾顯示控件的值。如顯示2，則從數(shù)組的第2*7=14位開始，依次取出7個（分別代表著七個布爾的真值），其他也同理。最后捆綁成簇，因?yàn)槠叨物@示布爾已做成簇。如下數(shù)碼管顯示圖，其包含七段顯示布爾，即A、B、C、D、E、F、G，如顯示“0”的時候，將其分別置為1111110，即可顯示數(shù)字“0”（“1”代表真，“0”代表假），其他的同理。但在顯示時間的時候，要用六個方形指示燈，對應(yīng)時、分、秒，每個占用兩個指示燈；用兩個圓形指示燈表示時分秒之間的冒號間隔。這

8、其中包括截取字符串，截取字符串即返回輸入字符串的子字符串，從偏移量位置開始，包含長度個字符。連線板顯示了該多態(tài)函數(shù)的默認(rèn)數(shù)據(jù)類型。字符串是輸入字符串，偏移量是起始位置并且必須為數(shù)值。 字符串中第一個字符的偏移量為0。如沒有連線或小于0，則默認(rèn)值為0。長度必須為數(shù)值。如長度沒有連線，則默認(rèn)值為字符串長度減去偏移量。子字符串如偏移量大于字符串的長度，或長度小于等于0，則值為空。如長度大于或等于字符串長度減去偏移量，則子字符串是從偏移量開始的剩余部分?？丶D如下所示： 如下圖所示，數(shù)碼管顯示數(shù)字“5”,即對應(yīng)的A、B、C、D、E、F、G分別置為1 0 1 1 0 1 1，這樣就顯示出了數(shù)字“5”。

9、圖3 數(shù)碼管顯示 圖4 時間顯示控件圖 3.時段顯示即用電子時鐘顯示當(dāng)前時段，一般可以分為四個時段，即：凌晨、上午、下午和晚上?？丶D如下： 圖5 時段顯示控件圖 4.星期顯示 數(shù)字時鐘具備顯示星期的功能，一周分為七天，從星期一一直到星期天，相關(guān)控件如下： 圖6 星期顯示控件圖 5日期顯示即通過數(shù)字時鐘顯示當(dāng)前年、月、日，由于年份要用四位數(shù)來表示，月份和日期各用兩位數(shù)來表示，則就要用到八個方形指示燈來顯示，需要先將由系統(tǒng)得到的時間轉(zhuǎn)換為字符串?dāng)?shù)值然后輸出，具體控件圖如下：圖7 日期顯示控件圖 6鬧鐘設(shè)置為保證電子時鐘功能多樣性，可以加入鬧鐘，從而極大豐富時鐘的功能和人性化程度，即通過定時，在定

10、時時間到時，可以相應(yīng)發(fā)出聲音，從而起到鬧鐘的功能。具體控件圖如下： 圖8 鬧鐘設(shè)置控件圖 7自定義時間設(shè)置在電子鐘的設(shè)計過程中，除了能獲取當(dāng)前系統(tǒng)時間外，還可以自己自定義時間，即可以手動輸入時、分、秒并通過電子時鐘顯示出來。在本設(shè)計中，即設(shè)計一個子.VI文件，并和主程序相連，從而實(shí)現(xiàn)此功能。相關(guān)控件圖以及其前面板圖如下： 圖9 自定義時間設(shè)置 圖10 自定義時間設(shè)置前面板 8退出設(shè)置按Esc之后，停止并退出，如下圖所示： 圖11 退出控件圖3.2 前后面板 1.前面板 圖12 前面板 2.程序框圖 圖13 系統(tǒng)程序框圖3.3 設(shè)計中遇到的問題 由于是第一次進(jìn)行LabVIEW的課程設(shè)計，缺乏相關(guān)

11、的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，因此一開始的時候確實(shí)無從下手。但是經(jīng)過老師和同學(xué)的指點(diǎn)，包括自己獨(dú)立思考與查閱相關(guān)資料，我漸漸對這個軟件熟悉了，并且覺得圖形化編程的好處實(shí)在是非常多的。 設(shè)計電子時鐘期間，我確實(shí)遇到了許多的問題。由于對編程軟件的不熟悉，導(dǎo)致在找相關(guān)控件時花費(fèi)了許多時間，而且常常找到的是錯誤的控件，這直接造成程序運(yùn)行失誤。這一點(diǎn)在熟悉軟件之后，好了很多。其次，在熟悉設(shè)計原理的時候，由于對相關(guān)邏輯關(guān)系以及函數(shù)關(guān)系的不太熟悉，也繞了不少彎子。后期，在總體完成電子時鐘的設(shè)計后，基本功能都得到了實(shí)現(xiàn)，但是一直顯得不太美觀。數(shù)字時鐘功能很簡單，實(shí)現(xiàn)起來也很簡單，但要做得美觀、簡潔卻不那么容易。比如讓其顯示更多

12、生動的字體，在一個小窗口里實(shí)現(xiàn)更多的動畫。程序要實(shí)現(xiàn)豐富的內(nèi)容及完美的界面主要還是要靠扎實(shí)的基礎(chǔ)，掌握各控件的使用及各類型的模塊間的轉(zhuǎn)換。本來把本次課程設(shè)計的界面顯示做成各種字體的，但由于時間及能力的關(guān)系，沒有做得更好。這一點(diǎn)很遺憾，但愿有機(jī)會可以彌補(bǔ)?？傮w來說，設(shè)計過程遇到的問題不少，但是收獲也更多。在學(xué)習(xí)了信號與系統(tǒng)、通信原理等課程之后，這實(shí)在是一個極好的學(xué)習(xí)機(jī)會與動手機(jī)會，也算是為大四的畢業(yè)設(shè)計做了一個良好的準(zhǔn)備，于我而言，受益良多。4 結(jié)果及性能分析4.1 運(yùn)行結(jié)果 1.從當(dāng)前系統(tǒng)獲取時間后，運(yùn)行如下： 圖14 運(yùn)行效果圖2自定義時間設(shè)置效果圖，如輸入12時12分13秒，則系統(tǒng)顯示時間

13、如下： 圖15 自定義時間顯示效果圖4.2 性能分析從大體上說，本設(shè)計實(shí)現(xiàn)的電子時鐘實(shí)現(xiàn)了大部分的功能，除了最基本的顯示年、月、日、時、分、秒之外，還可以顯示時段和星期，甚至還可以實(shí)現(xiàn)鬧鐘定時的功能，而且增加了自定義時間控制的功能。而且界面設(shè)計美觀而簡約，布局也還算合理，操作也足夠簡單。由于LabVIEW軼件的優(yōu)越性，用它來制作和仿真數(shù)碼管電子鐘是很方便的，是其它軼件不可比擬的。這次制作數(shù)碼管電子鐘，所用的控件不多，主要用到了指示燈、獲取日期/時間（秒）、格式化日期/時間字符串、截取字符串、While循環(huán)、條件結(jié)構(gòu)（Case結(jié)構(gòu)）、常量、局部變量、真常量、假常量等等，通過基本的連接就制作好一個電子時鐘了。在仿真時，通過和計算機(jī)時間的對比，完全符合要求，仿真性能很好，達(dá)到了這次研究和制作數(shù)碼管電子鐘的目的。此電子時鐘能運(yùn)用于人們的工作中，特別是科學(xué)研究的一些仿真實(shí)驗(yàn)中，也可以為廣大的科學(xué)工作者提供方便。但是這次制作的數(shù)碼管電子時鐘有點(diǎn)大，這是為了大家更好地了解電子時鐘。在實(shí)際應(yīng)用中，從制作成本上講，這樣的數(shù)碼管電子時鐘是比較小的，這一點(diǎn)上可以做得更好。參考文獻(xiàn)1 labview入門與提高.趙品編著.人民郵電出版社.2000.112 labview 高級應(yīng)用.趙品編著.人民郵電出版社.