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重庆大学研究生院制实验课程名称：虚拟仪器实验实验指导教师：文静学院：光电工程学院专业及类别：专业（学术、专业）学号：20140813076姓名：王大洋实验日期：2014年12月到2015年01月成绩：实验名称：计算器设计实验时间：2014年12月一、实验目的(1)掌握LabVIEW软件编程方法；（2）掌握虚器仪器实验室硬件的应用；（3）培养综合应用所学知识来指导实践的能力。二、实验仪器设备PC机一台三、实验原理该设计采用模块化编程思想，从而使整个项目更加的简洁明了，直观大方有利于阅读。总体上可分为以下几个模块：(1)数值输入模块：主要实现的功能就是数值的键入，主要是数字键以及表示进制转换时的进制数的键入。(2)按键模块：这个模块包括2个部分，输入数按键，运算符按键。(3)数值显示模块：该模块主要功能就是数值的键入显示以及数值的输出显示。(4)清除返回模块:该模块主要的功能就是当用户发现输入错误数据时，使用该功能就能改正错误，从而节约了时间，提高了计算效率。四、实验内容利用所学虚拟仪器知识，应用LabVIEW软件设计一个能实现加减乘除以及开方、取倒、取反功能的计算器。五、数据处理及结果分析5.1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。如下图所示：然后通过将簇中元素按产生的顺序组成一个一维数组，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，通过查找出对应的键并把其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。如下图所示：5.2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，如图所示5.3无操作时的默认输出当键盘上的键没有任何一个按下时，系统默认输出，其中等待时间为250ms。5.4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。（图1.4.1）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，（图1.4.2）若不为0，则将这两次输入的数据通过连接字符串连接到一起，在display中输出。数字2到9也是同样的道理。（图1.4.3）（图1.4.1）（图1.4.2）（图1.4.3）5.5数字0的输入当第一次输入0时，与上述真的情况相同，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（图1.5.1）。若相等，则直接输出0（图1.5.2）。（图1.5.1）（图1.5.2）5.6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（图1.6.1）。若之前已输入数据，此时再输入小数点首先利用判断已输入的数据中是否含有小数点，若不含有，则后输出T，执行程序“真”（图1.6.2）；若含有小数点，则输出F，执行程序“假”（图1.6.3）(图1.6.1）（图1.6.2）（图1.6.3）5.7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（图1.7.1------上图表示末位为零，下图表示末位不为零）（图1.7.1）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。（图1.7.2------上图表示末位为小数点，下图表示末位不是小数点）（图1.7.2）5.8“+/-”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。如下图所示其中的顺序结构为去末尾零和去无关小数点的操作。5.9“+、-、*、/”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（图1.9.1），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（图1.9.2），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（图1.9.3）。（图1.9.1）（图1.9.2）（图1.9.3）5.10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。5.11百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）5.12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）5.13取倒数运算原理与上述开方运算相同。（顺序结构的后两层为去零操作）5.14退格键的设计在点击退格键时，要实现从末位开始的依次退格，直至输出为0。首先，将整数部分与小数部分进行分离，运用实现此功能。连接方式如图1.14.1（图1.14.1）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”，将字符串长度减1后与整数部分连接，得到新的display输出。（图1.14.2）（图1.14.2）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（图1.14.3）（图1.14.3）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.（图1.14.4）（图1.14.4）5.15清零键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。5.16停止键程序结束，将T输入到while循环的停止键上。整体程序框图如下所示前面板的设计排版六、实验小结经过调试，此计算器可以实现基本的四则运算，开放，取负数，取百分数，取倒数的运算。同时，它还可以实现四则运算的连续运算，并输出正确结果；对结果进行报错（对0取倒数，报错Inf；对负数开放，报错NaN）；对结果进行修正（第一位为零或多零，多小数点，结果末位不影响结论的零）。具体操作与功能与WINDOWS自带的计算器类似。