基于LABVIEW的计算器课程设计报告

兰州理工大学技术工程学院课程结课设计报告

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题目：基于LABVIEW的简易计算器设计

2016年11 月3日

摘要

虚拟仪器技术把现成即用的商业技术与创新的软、硬件平台相集成，从而为嵌入式设计、工业控制以及测试和测量提供了一种独特的解决方案。使用虚拟仪器技术，工程师可以利用图形化开发软件方便、高效的创建完全自定义的解决方案，以满足灵活多变的需求趋势。

本次课程设计是基于LABVIEW所设计的计算器，目的是为了实现两个数之间的加、减、乘、除四则运算及开方、求倒、取负运算，达到简易计数器的功能。编程的思想是完成一种运算的过程，这个过程是：输入第一个数，存储并显示；输入要进行运算的类型并存储；输入第二个数，存储并显示；按“=”运算或者按其它运算符号进行连续的运算时显示运算结果。

关键词：LABVIEW；计算器；四则运算；函数功能

ABSTRACT

This experiment is to realize the sum of two Numbers, subtract, multiply, divide and root, then pour, simple operation, to bear the calculator. Programming is a complete thoughts of the operation process is complet,the number, storage and input to the input operations and storage input number of the second type, storage and press "=" or b y other operations symbol continuous operation result shows.

KEY WORDS：LABVIEW；Calculator；Arithmetic；Function

目录

1引言 (6)

2总体设计方案 (7)

2.1程序流程图 (8)

2.2簇中的各元素在条件结构中代表的序号 (9)

2.3具体实现过程 (9)

2.3.1前面板设计及键入感应 (9)

2.3.2运算变量的初始化 (10)

2.3.3数字1--9的输入 (10)

2.3.4数字0的输入 (11)

2.3.5小数点的输入 (12)

2.3.6结果去零操作 (13)

2.3.7“+/-”键的设计 (14)

2.3.8“+、-、*、/”四则运算 (14)

2.3.9等号键 (15)

2.3.10百分数运算 (15)

2.3.11开方运算 (15)

2.3.12取倒数运算 (16)

2.3.13退格键的设计 (16)

2.3.14清零键的设计 (17)

2.3.15停止键 (17)

3结论 (19)

致谢 (20)

参考文献 (21)

附录 (1)

基于LABVIEW的简易计算器设计

1 引言

本次课程设计是基于LabVIEW虚拟仪器系统开发与实践等原理与技术而设计的计算器，可以用来模拟真实计算器而进行一些简单的基本运算。虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年代，“虚拟”的含义主要是强调软件在仪器中的作用，体现了虚拟仪器与主要通过硬件实现各种功能的传统仪器的不同。由于虚拟仪器结构形式的多样性和适用领域的广泛性，目前对于虚拟仪器的概念还没有统一的定义。美国国家仪器公司（National Instrunents Corpotion ，NI）认为，虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通信及图形用户界面的软件组成的测控系统，是一种计算机操纵的模块化仪器系统。使用虚拟仪器技术，工程师可以利用图形化开发软件方便、高效的创建完全自定义的解决方案，以满足灵活多变的需求趋势。

本次设计的计算器是利用虚拟仪器技术而完成的，可以完成利用计算器可以进行简单的四则运算、可以进行平方、开根号和倒数运算、计算器可以进行清零和关闭计算器操作、在输入数据时不慎将某个数字输错可以运用BackSpace清除该值等一些基本简单的运算。

2总体设计方案

完成标准型计算器的一般功能。设计框图如图2-1所示：

图2-1 程序框图

2.1程序流程图

图2-2 程序流程图

2.2 簇中的各元素在条件结构中代表的序号

2.3具体实现过程

2.3.1前面板设计及键入感应

首先建立一个簇，然后在簇中建立23个布尔量，其中包括0--9十个数字键，

1个小数点键，4个“+、-、*、/”运算键，1个等号键，1个开方键，1个符号转换键，1个倒数键，1个求百分数键，1个清零键，1个退格键，1个退出键。如图2-3所示：

图2-3 前面板

然后通过簇至数组转换函数将簇中元素按产生的顺序组成一个一维数组，如图2-4

所示：

图2-4 键入感应过程

这样就实现了每个键与数字(1--23)之间的对应。每次按下一个键时，通过搜索一维数组

函数查找出对应的键并把其加1后对应的数字连接到一个case结构，然后执行对应case结构中的程序，至此就完成了对一个键的感应过程。

2.3.2 运算变量的初始化

在运行程序之前，首先对需要用到的变量进行初始化，如图2-5所示：

图2-5 运算变量的初始化

在没有键按下的情况下，数值显示控件显示的是0。从上到下的寄存器功能依次为：最上面的用来存储display中的数据，第二个用来存放四则运算的符号，第三个用来前一次运算后输出的数值，最底下的用来给出控制变量。

2.3.3数字1--9的输入

以数字“1”为例，当第一次输入数字“1”后，波尔量为真，进入case结构，将1输出到display中，波尔量变为假，如图2-6所示。

图2-6 输入数字1时

若再次输入1，为避免出现01这样的字符串，先判断之前显示的数据是否为0，若为0，则直接输出1，如图2-7所示。

图2-7 输入第一个数字为0时

若不为0，则将这两次输入的数据通过连接字符串函数连接到一起，在display中输出。数字2到9也是同样的道理，如图2-8所示。

图2-8 输入第一个数字不为0时

2.3.4数字0的输入

当第一次输入0时，与输入数字1-9的情况相同，现在就零输入时的多零问题进行设计。虽然以多个零开头不影响输出的结果，但考虑到显示形式的正确性，只在小数点前显示一个零。当数据输入后，通过连接字符与00比较，若不等，则将数据直接输出如图2-9所示。

图2-9 输入不是00时

当数据输入后，通过连接字符与00比较，若相等，则直接输出0，如图2-10所示。

图2-10 输入是00时

2.3.5小数点的输入

在小数点的输入时，最多只能显示出一个。若直接点击小数点，则以“0.”输出。若之前已输入数据，此时再输入小数点首先利用如图2-11所示程序

图2-11 判断小数点的有无

判断已输入的数据中是否含有小数点，若不含有，则执行程序“真”，如图2-12所示；

图2-12 输入不含小数点时

若已输入的数据中含有小数点，则执行程序“假”，如图2-13所示。

图2-13 输入含有小数点

2.3.6结果去零操作

在进行“+、-、*、/”运算及取负，取百分数，去倒数，开放运算之后程序默认为以保留6位小数的形式输出。而为了显示结果的简便，将末位不影响结果的零及小数点进行省略。利用层叠式顺序结构，首先将得出的结果经过N-1位的偏移后与零进行比较，若相等，则进行去零操作，运用while循环结构，直至末位数字不为零，循环结束（如图2-14------上图表示末位为零，下图表示末位不为零）。

图2-14 去0操作

在进行去零操作之后，进行层叠式顺序结构的第二层，对无关的小数点进行清除（如图2-15------上图表示末位为小数点，下图表示末位不是小数点）。

图2-15 去多余小数点操作

2.3.7“+/-”键的设计

首先进行扫描字符串，将字符串数据转换为数值数据，经过取负数后再转换为字符串形式输出。如图2-16所示，其中的顺序结构为去末尾零和去无关小数点的操作。

图2-16 去0和小数点操作

2.3.8“+、-、*、/”四则运算

以加法为例，当簇中输出的数据表示进行加法运算时，程序进入五层的层叠式顺序结构，首先将字符串进行扫描，转换为数值变量，如图2-17所示。

图2-17 扫描字符串并转换为数值变量

之后，对之前的数据进行运算，以保证连续运算时得到正确的结果：当第一次输入时，默认进行firstrun条件下的程序，如图2-18所示。

图2-18 默认条件下的程序

若以前已有运算，以减法为例，先将之前的两个数进行相减运算，并进行去零操作，之后再将本次的运算符号送入“运算符号”的局部变量，以便于进行下次运算，如图2-19所示。

图2-19 运算过程操作

2.3.9等号键

实现最终的运算结果，将结果进行去零操作后输出到display中，同时将代表运算符号的移位寄存器置为空字符串。以加法为例。如图2-20所示：

图2-20 输出运算结果

2.3.10 百分数运算

将字符串转换为数值输出后除以100即可得到百分数输出，并对其进行去零（顺序结构的后两层为去零操作），如图2-21所示：

图2-21 输出百分数运算结果

2.3.11开方运算

将字符串转换为数值后进行开放运算，再转换为字符串输出，并进行去零操作（顺序结构的后两层为去零操作），如图2-22所示：

图2-22 输出开方运算结果

2.3.12取倒数运算

将字符串转换为数值后进行取倒数运算，再转换为字符串输出，并进行去零操作（顺序结构的后两层为去零操作），如图2-23所示：

图2-23 取倒去0操作

2.3.13退格键的设计

在点击退格键时，要实现从末位开始的依次推格，直至输出为0.首先，将整数部分与小数部分进行分离，运用拆分字符串函数实现此功能。分离后，将小数部分的字符串长度与0进行比较，若大于0，则进入到条件结构的“真”，字符串长度减1后与整数部分连接，得到新的display输出，如图2-24所示。

图2-24 小数部分退格键设计

若原字符串只有整数部分或者小数部分已经过退格键清除，则进入到条件结构的“假”。若整数部分的字符串长度大于1，则进入到子条件结构的“假”，将整数的字符串长度减一后输出，如图2-25所示。

图2-25 整数部分退格键设计

若整数部分的长度不大于1，即小于等于1时，则进入到子条件结构的“真”，直接输出0.，如图26 所示。

图2-26 整数部分退格键设计

2.3.14清零键的设计

将程序中所有用到的变量均进行复位，达到清零复位的目的，如图2-27所示。

图2-27 清零操作

相当于进行计数器的初始化操作。

2.3.15停止键

程序结束，将T输入到while循环的停止键上，如图2-28所示。

图2-28 退出操作

3 结论

经过调试，此次设计的简易计算器可以实现实物计算器具有的一般功能。LABVIEW对于初学者比较容易理解接受，用LABVIEW设计的程序调理分明，具有很强的逻辑。即使在不深入学习的情况下，也可以实现一些简单的设计。还可以根据用户自己的需要添加一些特有的功能，这是比实物的计算器更高明的地方的。但是，由于虚拟仪器的局限，使得用户在一些情况下没有实物用着方便，使用LABVIEW必须在准备好的环境下才能使用。

总之，由于LABVIEW能够为用户提供简明、直观、易用的图形编辑方式，能够将繁琐复杂的语言编程简化成以菜单提示方式选择功能，与传统的语言比较，LABVIEW图形编辑方式能够节省程序的开发时间。在不久的将来，人们可以LABVIEW设计的计算器计算出任何问题，在实现基础运算的条件下，只需要选择运算的路径，届时使用虚拟仪器一定会成为社会的主流。

致谢

这次毕业设计得到了老师和同学的帮助，另外，感谢消校方给予我们这样一次机会，能够独立的完成一个课题，并在这个过程当中，给予我们一些机会，使我们在即将实习的最后一段时间里，能够更多学习一些实践应用知识，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。