1. 高階圖形化介面機器人研習

2. 課程大綱
日 期 時 間 課 程 內 容
LabVIEW 環境簡介
了解 LabVIEW 資料流概念
人機界面/程式碼介紹
09:00～12:00
LabVIEW NXT函式總覽
第
編輯LabVIEW程式技巧
一
LabVIEW程式除錯工具
天
迴圈結構: For loop, While loop
遞迴概念與暫存器(Shift Register)
13:00～16:00
LabVIEW裡的判別與抉擇 (Case)
NXT感測器和馬達應用

3. 課程大綱
陣列與叢集: 掌握資料的第一步
圖表的應用與資料分析
09:00～12:00
第 字串和檔案存取
二 狀態機
天
Android 手機程式設計
13:00～16:00
使用Google App Inventor

4. LabVIEW 環境簡介

5. LabVIEW 優點
• 直覺式程式設計
• Multithreading，平行處理迴圈
• 許多現成函式庫 (視覺，馬達控制，I/O)
• 可以和其他程式環境結合
– C，Matlab，.NET，ActiveX …
• 程式可移植到不同平臺執行
• Windows, Mac, PDA, FPGA …

6. LabVIEW 有那些種類的函數可以使用？
• 輸入和輸出
– 信號與資料模擬 Express Functions Palette
– 使用DAQ擷取及產生真實信號
– Instrument I/O Assistant （序列與GPIB）
– ActiveX，用於和其它程式通訊
• 分析
– 信號處理
– 統計
– 高級數學與公式
– 連續時間解算器(Continuous Time Solver)
• 視覺/馬達控制
– PID，Fuzzy

7. LabVIEW 的應用領域
• 業界量測與自動化標準
• 圖形化概念
• 豐富函式庫，包含:
– 視覺檢測
– 運動控制
– 資料擷取
– 儀器控制
– 進階運算
– 報表產生
– 和更多 …
• 整合週邊軟硬體和其他工具

8. LabVIEW 圖形化程式環境

9. LabVIEW 歡迎畫面
開始»所有程式»National Instruments LabVIEW
歡迎畫面：
從空白VI開始：
New»Blank VI
or
從範例開始：
Examples»Find
Examples…

10. LabVIEW的程式稱為虛擬儀器 (Virtual Instrument,
VI)
每個VI都有兩個視窗:
人機界面 (Front Panel)
• 使用者界面(UI)
– Controls = 輸入埠
– Indicators = 輸出埠
程式區 (Block Diagram)
• 圖形化程式碼
– 由資料流 (Dataflow) 來決定程式流程

11. Front Panel
(Drag and drop to front panel)
自訂面板檢視
Control: 控制元件
Indicator: 顯示元件

12. Block Diagram
（Drag and drop to block diagram）
函式，迴圈，程式結構

13. 如何更改可視視窗
左邊：
Programming
NXT Robotics
右邊：
Programming
NXT Robotics

14. 工具 (Tools) 面板
• 建議：自動選擇工具 (Automatic Selection Tool）
• 用於操作及修改人機界面和程式區物件的工具
自動選擇工具
在以下工具中進行選擇：
操作工具
定位／改變大小工具
標籤工具
接線工具

15. 狀態(Status)工具欄
執行按鈕
連續執行按鈕
放棄執行
額外按鈕:
執行標示按鈕
保留接線值按鈕
步進函數按鈕

16. Dataflow: LabVIEW 核心概念

17. Dataflow (資料流)
• 要駕馭 LabVIEW，一定要
清楚 dataflow
• LabVIEW 執行順序
– 要看資料是怎麼流的
– 資料左進右出
• VI 從左邊接受到所有的
input資料，VI才會執行
• VI 執行完，將會從右邊
輸出 output資料

18. Dataflow (資料流)
• Ex:

20. LabVIEW EE NXT Setup
• 進行習題之前，先確認 NXT已連
線
• Tools  NXT Tools  NXT
Terminal
• 需要更新 NXT firmware -> 1.28

21. Example Finder
• 搜尋範例程式的好幫
手
• Help  Find Examples
• NXT Robotics 資料夾

22. Exercise 1: Hello World
• Display -> Hello World.vit
• 用 Highlight Execution 了解資料流

23. LabVIEW 的資料類型

24. LabVIEW NXT 函式總覽

26. NXT Programming
• LabVIEW 程式的基礎元件
– 迴圈，抉擇
– Array，String，File I/O
– 布林判斷
– Delay 函式

27. NXT I/O
• 控制 NXT 的函式
– Motors
– Sensors
– Display
– Sound
– Log Data
– Advanced

28. 如何切換Direct / Remote

29. Behaviors
• 現成的程式碼片段，來模擬一些動作
– Lurch (走走停停)
– Swerve (左晃右晃)
– Snake (蛇行)
– Move to Zero (馬達歸零)
– Position Control (馬達定位)
– Follow a Line (循跡)
– Save Light to File (紀錄光值)
– Drive While Sampling Light (邊走邊紀錄光值)

30. TETRIX
• 控制 TETRIX 擴充套件的函式庫

31. Exercise 2: 擷取 NXT Light Sensor
• Sensors -> Graphing_Sensor_Values.vit
• 如果用 Touch sensor 該如何修改程式?

32. LabVIEW 程式設計技巧

33. 幾個準則
• 線，儘量不要彎
– 避免程式雜亂

34. Context Help 視窗
• Help  Show Context Help，或 Ctrl+H
• 把滑鼠浮過欲查詢的 VI
更詳細的說明:
– 在 VI上按右鍵，選擇 “Help”
– 可以從 Context Help 視窗選擇
“Detailed Help”

35. 小技巧
• 鍵盤快捷鍵 Shortcuts
– <Ctrl+H> – 叫出 Context Help 視窗
– <Ctrl+B> – 清除所有斷線
– <Ctrl+E> – 從 Front Panel 和 Block Diagram
互相切換
– <Ctrl+Z> – Undo

36. LabVIEW 程式除錯工具

37. 除錯工具
• 查看程式問題點
當程式有錯誤的時候，執行按鈕會有「斷箭」
按下「斷箭」則可以顯示程式錯誤點
• Execution Highlighting
程式會以「慢動作」顯示資料流向清楚
呈現
• Probes
程式執行時，可以在資料線上按下左
鍵，來查看此線的資料

38. 迴圈結構：For loop, While loop

39. 迴圈 (Loop)
While 迴圈
• While 迴圈
– 接點計算重複執行次數
– 至少執行一次
– 一直執行到滿足停止條件
為止
• For 迴圈 For 迴圈
– i 接點計算重複執行次數
– 根據計數接點的輸入埠 來
執行

40. 繪製迴圈
2. 圈選要重複執行的程式碼
1. 選擇結構
3. 拖拉其它的節點並完成接線

41. Exercise 3
• Structures -> Loop_infinitely
• 該怎麼改成用 for loop?

42. 暫存器(Shift Register) – 暫存器
• 可在迴圈結構的左邊框或右邊框使用
• 在邊框上按滑鼠右鍵，選擇 Add Shift Register
• 右側接點會在迴圈執行完畢時儲存資料
• 左側接點輸出上次迴圈的資料
初始值 值3
迴圈開
始之前
第一次 第二次執 最後一
執行 行 次執行

43. Exercise 4
• Structures -> Shift_Register_Counting

44. 如何進行抉擇？
1. Case 結構
2. Select

45. Exercise 5
• Motors -> Case_Structure_Motor_Control

46. NXT 感測器與馬達應用

47. Exercise 6
• Sensors -> Use_Value

48. Exercise 7
• Motors -> Front_Panel_Steering_Control

49. 假設情境:
• 早上起來懶洋洋的，懶得起床把電燈打開
。是否可以寫個程式，當拍手一下電燈就
會從暗到亮，再拍一下會從亮到暗，而一
直連續下去?

50. 提示
• 當你發現程式在多處會重複的時候 …
– 該用迴圈了
• 當你發現迴圈需要記住上一次迴圈的狀態
– 該用 Shift Register 了

51. 不如先由 Flowchart 開始規劃
開始
擷取麥克風音量
yes
大於界限? 將燈泡反向
no
Stop 按鈕?
no
yes
結束

52. 一個做法 …
• 有其他做法嗎? 請和其他同學分享你的想法
!

53. Array：陣列

54. Array
• 將同類型的資料集合成一個群組
– 可以有不同維度，例如 1-D ，2-D 等等 …
– 收集資料，方便做後續分析或呈現
• 如何建立陣列?

55. 建立 Array
在 NXT Robotics» Array and
Cluster，選擇 Array圖示
將它放在人機界面上。

56. 建立 Array
將其他資料形態放入 Array 框中，例如要數字的 Array ，
就把數字的 Control 或 Indicator 放進去

57. 使用迴圈建立 Array
啟動自動索引
• 自動索引
接線變粗
– “Auto-Indexing”
– 開啟時，迴圈會自動把
裡面的資料整理成 array 1D 陣列
– 關閉時，迴圈只會輸出
0 1 2 3 4 5
最後一筆資料
關閉自動索引
– 在節點上按右鍵，可以 接線保持原樣
選擇 Enable 或 Disable
Auto-Indexing
只有一個值（最後一次
執行）被傳出迴圈
5

58. 有了 Array，就能夠分析並處理
• Sort Array
• Reverse Array
• Search Array

59. Exercise 8
九九乘法表

60. Graphs and Charts

61. Graphs and Charts
• Graph
– 適合顯示 array
– 不會累計資料，上次顯
示的 array 會被這次的資
料覆蓋
• Chart
– 適合顯示單筆資料
– 有 history 記憶體，可以
累計資料

62. Exercise 0
• Sensors -> Uploading_Data_to_Graph
• 可不可以在迴圈裡加個 Chart 來顯示即時資料?

63. Cluster (叢集) 簡介
• 將資料集合在一起的資料結構
• 資料可以是不同類型
• 相當於 C 的 struct
• 元件必須都是 control 或 indicator
• 可以想像綁成一條電纜的電線

64. 建立叢集
1. 選擇一個叢集邊框。
在 NXT Robotics» Array and Cluster，選擇 Cluster
2. 將物件放入邊框裡。

65. 資料擷取與分析

66. Log (Red) Dataset
• NXT 內建三個記憶體空間
– Red, Blue, Green
• 選擇記憶體空間
• 定義 Sample Time
– 資料點之間的時間差
• 定義 Time
– 整體作業時間

67. 另外一個方法
• Log Dataset 會等到所有資料都抓到之後才
執行完畢
• 如何讓迴圈裡其它函式繼續執行?

68. 讀取資料：Data Viewer

69. Exercise 10
• Data Logging -> Multiple_Data_Sets

70. 加入搖桿/滑鼠來控制機器人

71. Web Publishing Tool
• Step1︰開啟vi檔，選擇 Tools→
Web Publishing Tool
• Step2︰啟動 Start Web Server
• Step3︰選擇 Save to Disk
• Step4︰程式將顯示此網頁的網址
(http://yourpcIP/檔名.htm)。
• Step5︰用瀏覽器開啟網址，進行
遠端控制動作。

72. 結語與討論
72