Labview之科学计算器

1 功能确定

　　首先来看一下科学计算器的样子。这是市面上CASIO计算器，可谓功能十分强大，我们要用labview实现这样的功能，就跟现实中的计算器功能一样，就不赘述了。

2 程序设计分析

　　在Labview程序开发时，无论功能简单还是复杂，在明确后一定要进行程序设计过程，而不要一上来就堆程序叠加功能。程序设计分析更多的考察个人的编程思想，与采用什么编程语言不是太相关，即使是开发java、C#等其他语言也是如此。

　　首先看输入与输出。输入是数字键+运算符键+功能键；输出即结果显示。将这些内容细化为如图：

　　其次，是程序结构框图。我们来分析一下：输入是以“按键”的方式进行输入，输出是以“数值”+“字符”的形式显示，先考虑Labview中如何实现这样的功能，然后再考虑程序逻辑问题。

A.功能实现

　　首先来看控件的类型，在前面板空白处右键，弹出控件工具箱，可以看到有数值、布尔、字符串、数组等，可以自行点进去看看每种控件下包含的子控件及功能。

　　接着来看，输入端都是按键，我们选用“布尔”控件。仔细分析一下布尔控件：在控件中选择布尔——随便选择一个拉出来，然后右键该控件，选择属性——操作选项卡，如下图。

　　布尔控件虽然类型众多，但除外观不同外，其最大的区别在于触发和响应方式不同，如上“按钮动作”中所列，分别对应不同方式下触发；“动作解释”是响应的文字和图形说明。

　　另外，布尔型数据只有两个值：“真”或“假”。该控件是没有局部变量或者具体的“值”，只能作为控制控件，类似开关控制一样模拟不同种类开关的行为。

　　这里选择方块形状的按钮，以“释放时触发”，先按照计算器的布局将按键都排布好。

　　打开软件——新建项目——保存为“Calculator”——新建VI（Ctrl+N）——保存为“Panel”。

　　先为计算器界面放一个背景图，背景图我用Ai绘制了一个，感兴趣的朋友可以参考教程自行绘制https://zhuanlan.zhihu.com/p/157327602

　　在前面板上右键，添加下拉控件——图片下拉列表

　　选择编辑——导入图片至剪切板，选中图片

　　在控件右键，选择剪贴板导入图片

　　最后形成的效果如图所示

　　在该图片上添加控件——布尔——确定按钮，然后右键控件修改大小、标签、文本显示等

　　按照计算器的显示样式依次设置，最终效果如图所示

　　对于输出，选择字符串——显示控件，右键修改标签不可见，名称为“显示面板”

　　至此，我们仅仅完成了主界面或者说面板的界面设计，但这只是个空架子，背后每个控件如何实现功能，我们在程序逻辑中讲述。

B.程序逻辑

　　在叙述之前，先了解子VI，通俗来说，子VI相当于一个子函数或者程序包，可以供主函数或者主程序调用。

　　主界面要实现的功能是输入数字+运算符，在显示面板响应键盘输入内容。其次，各个按键的功能是实现运算，可以把运算功能全部封装为子VI，主界面只要直接调用即可。最后，功能键合报错机制需要进行补充考虑。

　　按照上述逻辑做一个程序框图如下：

容我喘口气，未完待续....

过了大半年，我又回来了。这段时间断断续续有朋友催我更新，因为贪玩很抱歉没有及时推文，今天把这块儿补上。

（续上）

3.子功能实现

3.1 乘除的实现

（1）理论基础

首先学习一下“字符串/数值转换函数”，实现的功能是从偏移量位置开始，使字符串中的下列字符：0-9、加号、减号、e、E、小数点（通常是句点）解析为工程、科学或分数格式的浮点数，通过数字返回。

然后是“创建数组”，连接多个数组或向N维数组添加元素

再然后是删除数组元素，在n维数组的索引位置开始删除一个元素或指定长度的子数组。返回已删除元素的数组子集，删除的元素或数组子集在已删除的部分中显示。连线数组至该函数时，函数可自动调整大小以显示数组各个维度的索引。

字符串数值转换函数：使数字转换为小数（分数）格式的浮点型字符串，至少为宽度个字符，还可依据需要适当加宽。

（2）程序思路

以“乘除”为例，输入条件为“数值+运算符”，先判断运算符，然后执行

（3）功能实现

首先在前面板放置数组（右键——数组——第一个；然后再右键——数值——数值输入控件），这样就形成了数组

依次放入两个数组，1个字符串输入，1个数值输出控件,1个字符串输出控件。

然后进入程序设计部分，字符串输入控件用于输入计算式，如：“10*12”，输入的字符串进入循环检索程序，先识别字符串中的运算符是“*”还是“/”，用匹配模式（使用方式见3.6）进行识别。

例如“10*12”输入后，匹配模式检索到“*”，第一个匹配模式输出“10”、“*12”、“3”；第二个匹配模式检索不到“/”，因此输出“10*12”、“ ”、“-1”；匹配模式的偏移量进入第二个条件结构，3 & -1 输出为“假”，3直接输出；而-1 & -1 输出为“真”，输出“5”。因为3<5，故进入乘法条件结构中；具体的程序说明文字表达有点费劲且难以理解，可以私信小编进行讲解。

3.2 其他运算

其他运算中包括三角函数、开方乘方等

具体的其他运算私戳小编。

3.3 括号运算

程序实现如下：

3.4 加减运算

程序如下：

3.5弧度角度转换

（1）控件

前面板上一个输入一个输出，以及能够判断弧度角度转换的控件。

（2）程序实现

使用条件结构，双击选择框中的内容可以修改条件。将弧度/角度选择控件作为条件判断，弧度转角度，则进入角度计算部分，即输入×π/180，然后输出。

如果是弧度，可以直接输出（默认为弧度输入）

（3）改进

其中，弧度/角度输入输出用的是单选按钮，我们换成开关切换两者的转换，如下：

3.6 去除结果中多余的0

（1）理论基础

首先学习下“匹配模式”，在程序视图中右键——字符串——匹配模式，下图给了每一个连线端代表的含义

接下来看看这个匹配模式能实现什么功能：我们在前面板上放这几个控件：1个字符串输入，3个字符串显示出，1个数值显示

在程序框图中，添加一个字符串常量，写入“[0-9]+”再按照匹配模式的说明图进行连线。

万事具备后，来说明一下它的功能：输入字符串中我们随便输入一串字符，比如“a-b1252a%+d”很随便的一串乱码，匹配模式用来匹配正则表达式规定的字符，我们正则表达式中写入的是“[0-9]+”，查询下面正则表达式含义，第4行可以看到，是指“一位或多位数序列”。偏移量没有连接，默认为“0”，那么从刚才那串字符串里从左到右依次检索，检索到多位数开始，到不是多位数时结束，也就是识别到“1252”这部分。所以，在输出的字符串2中会显示“a-b”，是匹配到的字符前的字符串；字符串3中会显示“1252”，是匹配到的字符，字符串4中会显示“a%+d”，而匹配后偏移量是“7”，因为最后一位“2”是在“a-b1252”这串字符的第7位。