450-2028/05 – Virtuální instrumentace I (VI1)
| Garantující katedra | Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Petr Bilík, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Petr Bilík, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 3 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cílem předmětu Virtuální instrumentace I je seznámení studentů se základními hardwarovými a zejména softwarovými prostředky používanými při tvorbě automatizovaných měřicích systémů. Studenti se seznámí s filozofií graficky orientovaných vývojových prostředí.
Základy programování v grafickém vývojovém prostředí.
1. Pojem Virtuální instrumentace, využití LabVIEW při psaní aplikací pro měření, analýzu a zobrazení signálů
2. Základní seznámení s grafickým vývojovým prostředím LabVIEW.
3. Vytvoření VI
4. Smyčky
5. Metody odlaďování programu
6. Pole a Cluster
7. Programové struktury
8. Modularita a vytváření subVI
9. Řetězec (string)
11. Vizualizace dat – Grafy
12. Zpracování chyb
13. Základní práce se soubory
14. Standardy a styl kódování v LV
Vyučovací metody
Přednášky
Experimentální práce v laboratoři
Projekt
Anotace
Studenti se v tomto předmětu seznámí se základními principy softwarových a hardwarových prostředků virtuální instrumentace. Zvládnou základy jazyka G a grafického vývojového prostředí LabVIEW.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Semestrální projekt.
Zkouška: test a praktická implementace algoritmu v LabVIEW.
E-learning
Další požadavky na studenta
Žádné další požadavky nejsou na studenta kladeny.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
1.Virtuální instrumentace jako obecný trend vývoje měřicí techniky, architektura automatizovaného měřicího systému, systémová integrace, základní principy vývojových prostředí používajících principů grafického programování.
2.Úvod do vývojového prostředí LabVIEW, základní principy grafického programování, virtuální přístroj a jeho základní části, princip běhu programu řízeného tokem dat, ladicí prostředky integrované ve vývojovém prostředí.
3.Grafické rozhraní k uživateli a kód v jazyce G. Čelní panel virtuálního přístroje, objekty čelního panelu, módy objektů čelního panelu - ovládací a indikační. Blokový diagram, koncové bloky, uzlové bloky, definice datových cest, SubVI, data-flow.
4.Vytváření čelního panelu, vlastnosti prvků čelního panelu. Datové typy numerických prvků, jejich vlastnosti a změna. Výčtový datový typ. Vlastnosti booleanovských prvků – mechanická akce. Textové řetězce. Subpanel, Listbox. Uživatelsky vytvořená nápověda a popis prvků čelního panelu.
5.Implementace kódu – blokový diagram. Programové struktury: cyklus typu FOR, cyklus typu WHILE, přepínač-větvení, sekvence, blok matematického výrazu, indexace ve vstupních a výstupních tunelech, posuvné registry, polymorfismus funkcí.
6.Kontextová nápověda, vyhledávání příkladů kódu. Techniky ladění, body přerušení, sondy, podmíněné sondy. Zpracování chyb vzniklých za běhu programu. Možnosti automatické dokumentace kódu.
7.Modulární aplikace. Vytváření SubVI, konektor, ikona. Použití SubVI. Polymorfismus základních bloků. Uživatelsky definované objekty čelního panelu, dotváření čelního panelu importem grafiky, možnost animace objektů na čelním panelu.
8.Datové struktury: pole, cluster a práce s nimi. 1D a více dimenzionální pole, funkce pro práci s poli. Inicializace, autoindexace polí. Cluster: určení, vytváření, modifikace, vyčítání prvků.
9.Grafy a vizualizace numerických dat. Rozdělení grafů a využití jednotlivých typů. Modifikace grafické podoby grafů: barvy, rastr, křivky, autoškálování, formáty os, kurzory, legenda grafu. Metody zobrazení více křivek v jednom grafu.
10.Archivace dat v souborech a funkce pro práci se soubory. Zápis a čtení dat ze souboru. Soubory textové, binární, LVM, TDMS, INI. Elementární funkce pro práci se souborem. Pokročilé funkce – výhody/nevýhody. Vytváření cesty k souborům.
11.Funkce pro práci s textovými řetězci, formátování, skenování. Textové řetězce, prvky čelního panelu pracující s textovými řetězci, módy zobrazení, práce s textovými řetězci - úprava, nahrazování, vyhledávání, funkce pro formátování a skenování.
12.Programové architektury aplikace složené z podřízených úloh, předávání dat. Architektura s jednou smyčkou, metody SW obsluhy tlačítek. Stavový stroj v LabVIEW. Paralelní běh 2 smyček a předávání dat mezi nimi: lokální proměnná, globální proměnná, funkční proměnná, síťově sdílená proměnná.
13.Nastavování vlastností běhu virtuálního přístroje - volby spojené s podobou okna virtuálního přístroje a během přístroje, paralelismus v LabVIEW a priorita provádění jednotlivých částí blokového diagramu, používání funkce WAIT pro řízení priority provádění částí blokového diagramu.
14.Uzly vlastností v blokovém diagramu pro programové ovládání vlastností objektů čelního panelu, programové tvoření nabídky objektu typu textové nabídky, uzly vlastností spojené s grafy, volba položek a módu v uzlu vlastností.
Projekty:
Softwarová aplikace v jazyce G zaměřená do měřicí techniky.
Laboratoře:
1.Úvod do vývojového prostředí LabVIEW, grafický programovací jazyk G, základní principy grafického programování, princip Data Flow a jeho implementace v grafickém programovacím jazyce G, modulární programování, ladicí prostředky prostředí LabVIEW.
2.Řídící programové struktury jazyka G, cykly FOR a WHILE, SHIFT registry a jejich použití pro implementaci algoritmu plovoucího průměru.
3.Pole, indexace polí, autoindexace v cyklech, polymorfismus funkcí.
4.Záznamy (clusters), funkce pro práci se záznamy.
5.Grafy, typy grafů, datové struktury pro grafy a práce s nimi. Zadání samostatné práce.
6.Rozhodování, CASE řídicí struktura, Formula Node, Stringy a práce s nimi, soubory, typy datových souborů, práce se soubory.
7.Použití uzlů vlastností pro programové ovládání vlastností objektů čelního panelu
8.Práce s řetězci, úprava, nahrazování, vyhledávání, formátování do/skenování z řetězců.
9.Aplikace složená z více úloh a předávání dat mezi jejími částmi s využitím globální proměnné.
10.Práce se soubory, ukládání dat do textového souboru ve formátu vhodném pro import do tabulkového procesoru a vyčítání těchto souborů.
11.Vytváření dialogových oken a využití voleb běhu virtuálního přístroje, řízení priority při provádění jednotlivých částí blokového diagramu
12.Řešení semestrálního projektu.
13.Řešení semestrálního projektu.
14.Vyhodnocení samostatné práce, test, zápočet.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky