基于Labview制作数码管电子钟设计报告

基于Labview的数码管电子钟制作和仿真物理与光信息科技学院071班作者：李虎（68号），谢秀滨摘要：由于LabVIEW轶件的优越性，用它来制作和仿真数码管电子钟是很方便的，是其它轶件不可比拟的。

这次制作数码管电子钟，所用的控件不多，主要用到了指示灯、获取日期/时间（秒）、格式化日期/时间字符串、截取字符串、While循环、条件结（Case结构）、常量、局部变量、真常量、假常量等等，通过连接就基本制作好一个数码管电子钟了。

在仿真时，通过和计算机时间的对比，完全符合要求，仿真性能很好，达到了这次研究和制作数码管电子钟的目的。

关键词：数码管电子钟，控件，前面板，程序框图，获取日期/时间（秒），格式化日期/时间字符串，截取字符串，While循环，条件结（Case结构）。

数码管电子钟在现实生活、工作中，特别是在科学研究工作中有非常很重要的、广泛的应用。

在这种情况下，对数码管电子钟的研究和制作、仿真是十分很重要。

本文就此讨论数码管电子钟的制作和仿真等等问题。

数码管电子钟可以用多种轶件来制作和仿真，如Proteus、Flash等等轶件。

现在我们用LabVIEW轶件来制作数码管电子钟。

简单介绍一下LabVIEW，LabVIEW是美国National Instruments公司开发的一种业界领先的工业标准图形化编程系统，应用于数据与控制、数据分析，以及数据表达等方面，对称之为“虚拟仪器”（Virtual Instruments，VIS）的轶件对象进行图形化的组合操作。

我们制作数码管电子钟所用的LabVIEW是8.5版的。

在制作数码管电子钟的过程中，我们用到一个显示控件，四十二个长方形LED组成的数码管，四个圆形LED组成的两个“冒号”，和一个圆形的按钮，其中LED和按钮都是布尔控件，这些控件都是放大前面板的。

而前面板是图形化的人机界面，模拟数码管电子钟工作的过程。

在程序框图上，用到一个获取日期/时间（秒）、一个格式化日期/时间字符串、八个截取字符串、一个While循环、六个条件结（Case结构）、十六个常量、四百十二个局部变量、四十二个真常量、四十二个假常量等等。

现在让我们介绍所用到的部分控件在LabVIEW中的作用。

一、获取日期/时间（秒）：返回当前时间的时间标识。

LabVIEW将时间标识计算为自1904年1月1日星期五12:00 a.m（通用时间）以来的秒数。

使用转换为双精度浮点数函数，将时间标识的值转换为精度较低的浮点数。

二、格式化日期/时间字符串：使用时间格式代码指定格式，按照该格式将时间标识的值或数值显示为时间。

时间格式代码包括：%a（星期名缩写），%b （月份名缩写），%c（地区日期/时间），%d （日期），%H（时，24小时制），%I （时，12小时制），%m（月份），%M （分钟），%p（am/pm标识），%S（秒），%x （地区日期），%X（地区时间），%y（两位数年份），%Y（四位数年份），%<digit>u （小数秒，<digit>位精度）。

三、截取字符串：返回输入字符串的子字符串，从偏移量位置开始，包含长度个字符。

连线板显示了该多态函数的默认数据类型。

字符串是输入字符串。

偏移量是起始位置并且必须为数值。

字符串中第一个字符的偏移量为0。

如没有连线或小于0，则默认值为0。

长度必须为数值。

如长度没有连线，则默认值为字符串长度减去偏移量。

子字符串如偏移量大于字符串的长度，或长度小于等于0，则值为空。

如长度大于或等于字符串长度减去偏移量，则子字符串是从偏移量开始的剩余部分。

四、While循环：重复执行内部的子程序框图，直到条件接线端（输入端）接收到特定的布尔值。

将布尔值连接至While循环的条件接线端。

右键单击条件接线端，从快捷菜单中选择真(T)时停止或真(T)时继续。

也可将一个错误簇连线至条件接线端，右键单击条件接线端，从快捷菜单中选择真(T)时停止或真(T)时继续。

While循环永远至少执行一次。

计数接线端(i)提供了当前的循环总数，首次循环的该值为零。

如循环计数超过2147483647或231，计数接线端将保持值为2147483647，不会改变。

如需保存大于2147483647的循环次数，可使用表示更大范围整数的移位寄存器。

如选择“执行过程控制”Express VI和结构选板上的While循环并将其放置在程序框图上，则程序框图上还将出现一个已与条件接线端相连的停止按钮。

如选择的是结构选板上的While循环并将其放置在程序框图上，则不会出现停止按钮。

创建While循环后，可使用移位寄存器将值从上一个循环传递到下一个循环。

如果将一个数组连接到While循环，则启用自动索引可读取和处理数组中的各个元素。

五、条件结构：包括一个或多个子程序框图，或分支，当结构执行时，仅有一个子程序框图或分支在执行。

连接至选择器接线端的值可以是布尔、字符串、整数，或枚举类型，它决定了执行哪个分支。

右键单击结构边框，可添加或删除分支。

Us可使用标签工具来输入条件选择器标签的值，并配置每个分支处理的值。

单击选择器标签中的递减和递增箭头可滚动浏览已有的条件分支。

创建条件结构后，可添加、复制、重排或删除子程序框图。

对于每个分支，使用标签工具在调节结构上方的条件选择器标签中输入一个值、值列表或值范围。

可为条件结构创建多个输入输出隧道并指定一个默认条件分支。

六、等于？：如果x等于y，则返回TRUE。

否则，函数返回FALSE。

该函数可改变比较模式。

如比较两个矩阵，默认的比较模式为比较集合，该函数将返回一个标量。

可比较数组或相同数据类型元素组成的簇，产生一个布尔值数组或簇。

连线板显示了该多态函数的默认数据类型。

我们制作数码管电子钟的具体过程是这样的：首先在程序框图放上一个获取日期/时间（秒），获取和返回计算机当前时间的时间标识。

如果计算机当前时间是“上午 08:45:57 2010-12-30”，那么获取日期/时间（秒）同样显示“上午 08:45:57.59 2010-12-30”。

计算机的时间格式是什么，获取日期/时间（秒）就显示什么样的时间格式。

第二是在程序框图放上一个格式化日期/时间字符串，在“时间格式字符串”创建常量并写上“%X”，如果计算机当前时间格式是“上午 08:45:57”，那么格式化日期/时间字符串显示“上午 08:45:57”，若计算机当前时间时间格式是“08:45:57”，那么格式化日期/时间字符串显示“08:45:57”。

计算机的时间格式是什么，格式化日期/时间字符串就显示什么样的时间格式。

第三是在程序框图放上八个截取字符串，把它们排成一列，按从上往下的顺序，在第一个截取字符串的偏移量处创建一个常量，因为要截取时的十位上的数字，而我们的计算机的时间格式是“上（下）午 XX：XX：XX”，如“上午 08:45:57”，所以在常量上写上“5”；在长度（剩余）处创建一个常量，写“1”，表示截取一个数字。

而剩下的七个截取字符串，从上往下依次在偏移量处创建一个常量，并顺序写上“6、7、8、9、10、、11、12”（包括了两个冒号），在长度（剩余）处都创建一个常量和都写上“1”。

第四，在前面板放上七个方形指示灯，把它们排成数码管的形状，并调成合适的大小，为了美观，要把它们的标签去掉。

第五，在程序框图放上一个条件结构，编辑条件结构，使有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9共十个分支。

编辑0分支，在0分支里放上七个局部分量，分别与前面板的七个方形指示灯对应，然后放上一个真常量和一个假常量，真常量控制六个方形指示灯的亮，假常量控制一个方形指示灯的灭，将条件结构的布尔输入端子与其中一个截取字符串的输出端连接，当截取字符串输出“0”时使得数码管显示“0”的形状；其它分支类似于这样的编辑，使得截取字符串输出“1、2、3、4、5、6、7、8、9”时数码管显示“1、2、3、4、5、6、7、8、9”的形状；这样的条件结构总共有六个（相应的前面板也要总共有六个数码管），分别与截取字符串的输出连接，显示时、分、秒，并设置所有的“0”分支为“默认”。

在这里我们要提醒一点，每台计算机的时间格式可能是不相同的，那么在截取字符串的偏移量处填上哪个数字才能使得数码管正常显示这是有讲究的，有兴趣的读者可以自己试一试。

第六，在前面板上放上两个圆形指示灯，组成冒号的形状。

然后在程序框图上放上一个等于的关系运算比较符，它的一个输入端与一个截取“：”的截取字符串的输出端连接，另一个输入端创建常量，填上“：”，当运行时会变亮（变黄色）。

时间格式的另一个冒号也是这样操作的。

第七，把第五、第六步所创建的东西放入一个While循环里，在前面板上放上一个圆形的指示灯，把它转换为输入控件，在程序框图上与循环条件相连接，当圆形指示灯变“绿”时数码管停止工作，当变“红”时数码管开始工作。

第八，在进行上面的操作时要时时注意前面板的数码管的排列和修饰，注意程序框图各个控件的排列的调整。

还要不时的运行程序，以检验做得怎么样，随时发现错误，及时修改。

制作完了数码管电子钟，命名为“数码管电子钟.vi”，打开轶件时数码管电子钟一般不会立即工作，因为圆形指示灯是绿色的，还要点击一下圆形指示灯使它变“红”，这时数码管才会工作。

现在来仿真和看看结果，图示如下：前面板图形：一、不工作时：二、工作时：程序框图图形：一、总体图形：二、获取日期/时间（秒）、格式化日期/时间字符串和截取字符串的连接图形：三、其中两个条件结构的图形：四、“冒号”的连接图形：经过多次仿真和实验，我们发现用Labview制作的数码管电子钟能正常工作，与计算机的时间同步运行。

我们制作的数码管电子钟能运用于人们的工作中，特别是科学研究的一些仿真实验，为广大的科学工作者提供了方便。

我们制作的数码管电子钟有点大，这是为了读者更好地了解我们的数码管电子钟。

在实际应用中，这样的数码管电子钟是比较小。

在制作和仿真数码管电子钟的过程中，我们发现要想使用好LabVIEW，要有扎实的C语言知识，这是我们的一些心得。

参考文献：1、陈锡辉，张银鸿。

LabVIEW 8.20程序设计—从入门到精通。

清华大学出版社，2007。

2、LabVIEW 8.5版的“LabVIEW帮助”。

3、[美]Gary W.Johnson，Richard Jennings著。

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4、黄松岭，吴静著。

虚拟仪器设计基础教程，清华大学出版社，2008。

5、聂春燕，张猛，张万里著。

AMTLAB和LabVIEW仿真技术及应用实例。

清华大学出版社，2008。

6、戴鹏飞，王胜开，王格芳，马欣著。

测试工程与LabVIEW应用。

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