Сафронов А.И. (АУИ-411), Ковалёв М.В. (АУИ-411), Сидоренко В. Г. - профессор

ОРГАНИЗАЦИЯ ИНТЕРФЕЙСА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПОСТРОЕНИЯ ПЛАНОВОГО ГРАФИКА ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ МЕТРОПОЛИТЕНА

На протяжении многих лет коллектив НИЛ АУДП МИИТа проводит разработки по созданию системы, способной автоматизировать процесс составления планового графика движения поездов. Данная система на сегодняшний день широко используется в Московском метрополитене. В процессе использования системы, как программного продукта, появляются новые задачи, решение которых нуждается в автоматизации. Они связаны не только с изменением заложенных алгоритмов решения комбинаторных задач, но и с организацией общения графиста с системой.
Если рассматривать автоматизированный процесс составления планового графика движения поездов как взаимодействие двух систем - ЭВМ и графиста, то для их общения необходима пограничная среда, ясная и понятная обоим. Такой пограничной средой является интерфейс. Его улучшению и посвящена наша работа.
В ходе работы модернизации подверглись два документа: график движения (ГД) и график оборота (ГО) подвижного состава.
Основными типами объектов, задействованных в составлении ГД и ГО, являются маршрут, нитка графика, образ нитки. Под образом нитки будем понимать объект, описывающий графическое отображение движения маршрута от момента выхода на главный путь до момента ухода с него с указанием маневровых передвижений в начале и конце движения по главному пути.
В работе решались следующие задачи:
- масштабирование ГО в зависимости от разрешающей способности экрана;
- подготовка среды для построения продленных ГД;
- возможность вывода на печать продленных ГО и ГД с большим числом маршрутов;
- изменение параметров движения маршрутов в депо и из депо.
В результате работы программно реализованы следующие процедуры, связанные с решением перечисленных задач:
- автоматического выбора масштаба отображения ГО, позволяющего полностью использовать разрешающую способность экрана по ширине;
- увеличения размерности массива размеров движения и записи его в базу данных (БД), а также количества листов ГД в зависимости от времени отправления последнего пассажирского поезда и времени снятия напряжения с контактного рельса;
- настройки параметров вывода на экран ГО в зависимости от числа маршрутов, приписанных к депо;
- идентификации выбранной для редактирования точки линии связи нитки с депо;
- редактирования времён начала движения в/из депо и продолжительности этого движения, а также соответствующего этому изменения образа нитки.
При отображении движения состава в/из депо возможны различные варианты: время отправления в/из депо может совпадать со временем прибытия состава на конечную станцию, а может учитывать время стоянки для высадки/посадки пассажиров. Время движения состава в/из депо может варьироваться в зависимости от того, по какому станционному пути оно выполняется или от требований к взаимному расположению составов на этих путях. Эти данные необходимо сохранять в БД индивидуально для каждой нитки, если они отличаются от стандартных.
Благодаря внесённым в автоматизированную систему построения планового графика движения пассажирских поездов по линии метрополитена улучшениям, стали доступны новые возможности построения и отображения ГД и ГО, которые уже сегодня активно используются графистами Московского метрополитена и облегчают их работу.

Библиографическая ссылка:

Сафронов, А. И. Организация интерфейса автоматизированной системы построения планового графика движения поездов метрополитена / А.И. Сафронов, М.В. Ковалёв, В.Г. Сидоренко // Труды научно-практической конференции «Неделя науки-2008. Наука МИИТа – транспорту». – М.: МИИТ. – 2008. – C. VII–51–VII–52.

"ДАЛЕЕ ТЕКСТ"

Что же, в каком-то смысле в этом году я променял блог на иную форму самиздата. И прошло всё в этом отношении, на мой взгляд, эффективно.

Встречайте на сайте библиотеки РУТ (МИИТ):

1. СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЁТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ПО РЕШЁННЫМ
ЗАДАЧАМ АЛГОРИТМИЗАЦИИ И ПРОГРАММИРОВАНИЯ

2. ПОЛУЧЕНИЕ ПЕРВИЧНЫХ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ
УМЕНИЙ И НАВЫКОВ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

3. ДИСПЕТЧЕРСКАЯ ЦЕНТРАЛИЗАЦИЯ МОСКОВСКОГО МЕТРОПОЛИТЕНА

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТИПОВОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ WEB-ПРОГРАММИРОВАНИЯ НА БАЗЕ ФРЕЙМВОРКА VUE.JS

Годовой план изданий учебно-методической литературы выполнен на все 100%.

Серия сообщений "Активная позиция":
Часть 1 - ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СО СТРУКТУРАМИ ПРАВИТЕЛЬСТВА
Часть 2 - ОБРАЩЕНИЕ К ПРАВИТЕЛЬСТВУ №2
...
Часть 19 - ЛЕКЦИЯ -МЕТРОПОЛИТЕН. В ЦЕНТРЕ ВНИМАНИЯ-. АНОНС
Часть 20 - ПРО ТРОТУАР МЕЖ РЯБИНОВОЙ И НИКУЛИНСКОЙ
Часть 21 - УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ
Часть 22 - ДЕНЬ БЕЗ ТРАНСПОРТА 52: ПОСТ-COVIDАЛИПСИС. АНОНС

Серия сообщений "Vue.js":
Часть 1 - ПЛАГИН -xBASEVIEW- ДЛЯ -TOTAL COMMANDER-. ВВЕДЕНИЕ
Часть 2 - JSON TEST
...
Часть 4 - АВТОМАТИЗИРУЕМ СОСТАВЛЕНИЕ СПИСКОВ С VUE.JS. ПРИМЕРЫ
Часть 5 - ДЕЛАЕМ ПРОГРАММИРОВАНИЕ СО VUE.JS УДОБНЕЕ И ПРИЯТНЕЕ
Часть 6 - УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ

Должен признать, что я обленился... Хотя нет, жизнь просто стала бить ключом жёстче, потому на блог снова нет времени. Я, честно, пытался. Извините.

Что же, к заглавию. В Москву прибыл, естественно, не я. Отсюда я пока никуда не уезжал. Основной текст данной записи заимствован у моего немецкого студента Джонатана Отта, приезжавшего в период август-сентябрь 2019 в РУТ (МИИТ) ко мне на стажировку. Собственно, их была группа из пяти человек, но один товарищ уехал раньше - за время, прошедшее с момента планирования поездки до свершения самой поездки, он не сдал один экзамен за предыдущий семестр и по правилам их Университета не был допущен до стажировки. Вот так оно случается.

Ближе к концу стажировки (или лучше сказать краткосрочного научного проекта) я узнал от специалиста международного отдела, фрау Мацке (с которой взаимодействую уж третий год), что Университет обязывает всех студентов, выезжающих заграницу, вести путешественический блог. Хорошая практика. Нам надо бы на кафедре взять этот опыт за основу. Оттуда узнал, что студенты оказались довольны приёмом и предложенной научной тематикой. Их впечатлил Московский метрополитен. Ни красотой, ни ухоженностью, нет... Скоростью и пунктуальностью. Нам, правда, стоит гордиться нашим метрополитеном. Иностранцы восхищаются им не понаслышке. У меня теперь есть собственный тому пример и подтверждение.

Далее процитирую сообщение Джонатана (он разрешил сделать репост и, более того, сказал, что почтёт это за честь):

"


Am 26.08.2019 stiegen wir, das sind Jan, Stefan, Andi und Jonathan, in den Flieger in München. Das Ziel: Moskau! Nach drei Stunden Flug landen wir in unserem 1.960,69 km entfernten Ziel. Freudig werden wir von unserem Betreuer Anton von der Russian University of Transport (RUT) begrüßt. Mit dabei auch Kristina eine Studentin Anton’s. Nach kurzer Begrüßung ab mit dem Zug Richtung Zentrum, Universität ausfindig machen, und ein „traditionelles“ Abendessen bei KFC. Abends fallen wir erschöpft ins Bett und freuen uns auf den nächsten Tag.

Am zweiten Tag wird es konkreter. Nach einer kurzen Besichtigung des RUT Campus geht es zu einem freundlichen Meeting mit dem zuständigen Abteilungsleiter. Dieser empfiehlt uns die Moskauer Metro zusammen mit Anton anzuschauen. Das lassen wir uns nicht zweimal sagen also stürzen wir uns in den Moskauer Untergrund. Auf dem Weg beweist Anton seine umfassende Kentniss zur Metro und füttert uns mit vielen interessanten Informationen zu den Stationen die wir durchfahren.



Nächste Station das Bussines Viertel. Wir stehen vor gigantischen Wolkenkratzern und machen große Augen. Langsam wird uns bewusst wie riesig diese 12 Millionen Menschen Metropole ist.



Morgen geht es endlich mit unserem Projekt los! Wir freuen uns auf eine Zeit voller lehreicher Lektionen und bleibenden Eindrücken."

Однозначно репост должен был случиться, ведь я упоминаюсь в этой истории.

Взято с https://davoniren.hs-augsburg.de/. Запись от 27 августа 2019.

Серия сообщений "Аугсбург":
Часть 1 - КОМАНДИРОВКА В АУГСБУРГ. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Часть 2 - ЭТИ ДЛИННЫЕ ТРАМВАИ АУГСБУРГА
Часть 3 - АУГСБУРГ 2017. ОТЗЫВЫ О БАВАРСКОМ ПИВЕ
Часть 4 - MOSKAU ANKUNFT (ПРИБЫТИЕ В МОСКВУ)

Как и было заявлено ранее, для демонстрации работы CASE-структуры откажемся от операндов "Операнд 1" и "Операнд 2", чтобы сделать акцент на логике работы виртуального прибора (см. рисунок).

Пример заготовки на блок-диаграмме фрагмента "Умного калькулятора", не требующего участия каких-либо операндов

Для вывода на числовой индикатор только одного из адекватных ответов лишь одна кнопка из трёх должна быть нажата, а другие, соответственно, не нажаты. То есть:

- либо кнопка "Один" нажата, а кнопки "Два" и "Три" не нажаты,
- либо кнопка "Два" нажата, а кнопки "Один" и "Три" не нажаты,
- либо кнопка "Три" нажата, а кнопки "Один" и "Два" не нажаты.

Построим схему на блок-диаграмме в соответствии со сформулированной выше логикой. Начнём с первого условия: сигналы "Два" и "Три" логически перемножаются и инвертируются функцией объединённой арифметики. Полученный результат логически умножается на сигнал "Один" (см. рисунок).

Составление логики для нажатой кнопки "Один" и не нажатых кнопок "Два" и "Три"

По аналогии строится схема для второго условия: сигналы "Один" и "Три" логически перемножаются и инвертируются функцией объединённой арифметики. Полученный результат логически умножается на сигнал "Два" (см. рисунок).

Добавление логики для нажатой кнопки "Два" и не нажатых кнопок "Один" и "Три"

Схема дополняется учётом третьего условия (см. рисунок).

Добавление логики для нажатой кнопки "Три" и не нажатых кнопок "Один" и "Два"

Решение задачи контроля нажатия одной единственной кнопки из трёх при составлении данной логической цепочки - это тот редкий случай, когда уместно применение операции исключающего ИЛИ ("XOR"). Это трудно принять с первого прочтения, поскольку само по себе в рассуждениях напрашивается обыкновенное логическое сложение, но это не так. Для доказательства составим таблицу истинности по логическому сложению (Таблица 1) и таблицу истинности для исключающего ИЛИ (Таблица 2).

Таблица 1 – Истинность объединения трёх операндов по логике ИЛИ

Таблица 2 – Истинность объединения трёх операндов по логике исключающего ИЛИ

Хорошо видно, что объединение по ИЛИ – это наличие истины в ХОТЯ БЫ ОДНОМ из трёх сигналов. Иначе: если хотя бы один элемент из множества отвечает истиной, то всё логическое выражение отвечает истиной. Такая логика для работы с одной единственной нажатой кнопкой не подходит. Логика исключающего ИЛИ утверждает следующее: ТОЛЬКО ОДИН из элементов множества должен ответить истиной, тогда и всё выражение ответит истиной.

Объединение ранее сформулированных условий по исключающему ИЛИ посредством использования блока объединённой арифметики National Insruments LabView представлено на следующем рисунке. Вместе с тем для тестирования виртуального прибора в блок истинного результата CASE-структуры по итогам составления расчётной схемы для всего логического выражения устанавливается константа "плюс бесконечность".

Объединение условий по исключающему ИЛИ ("XOR"). Проверка работоспособности составленной схемы: если условие выполняется – выводится "бесконечность" ("Inf")

В блоке ложного результата CASE-структуры (см. следующий рисунок) для всего логического выражения выставляется константа "не числового значения" ("NaN"). Для создания константы не числового значения на блок-диаграмме размещается обыкновенная целочисленная константа и в ней вручную записывается с клавиатуры "NaN" при строгом учёте верхнего и нижнего регистра символов (две заглавных "N" объединяются между собой строчной "a").

Проверка работоспособности составленной схемы: если условие не выполняется – выводится "не числовое значение" ("NaN")

После настройки содержимого всех блоков CASE-структуры на забудьте соединить её объединённый выход с численным индикатором "Ответ", как это показано на нижеследующем рисунке. Это довольно частая ошибка, которая препятствует запуску виртуального прибора на исполнение.

Передача сформированного CASE-структурой результата на интерфейсный элемент, выводящий ответ

Запуск виртуального прибора при всех не нажатых кнопках даёт в результате не числовое значение – произошло попадание в блок ложного результата. Согласно составленной ранее таблице истинности так и должно быть.

Проверка работоспособности составленной логики: ничего не нажато – результат отрицательный

Запуск виртуального прибора при всех нажатых кнопках тоже даёт в результате не числовое значение в связи с попаданием в блок ложного результата CASE-структуры по результату выполнения объединённых логических операций. Согласно составленной ранее таблице истинности, опять же, так и должно быть.

Проверка работоспособности составленной логики: нажаты все три кнопки сразу – результат отрицательный

Запуск с нажатыми кнопками "Один" и "Три" – шестая строчка таблицы истинности (не считая заголовка). В ответе ложный результат, но так и должно быть.

Проверка работоспособности составленной логики: нажаты сразу две кнопки – результат отрицательный

Запуск с нажатыми кнопками "Один" и "Два" – седьмая строчка таблицы истинности (не считая заголовка). В ответе ложный результат. Адекватно.

Проверка работоспособности составленной логики: нажаты сразу две другие кнопки – результат отрицательный

Наконец, встречается только "Один" – это пятая строчка таблицы. В ответе "плюс бесконечность" вместо "не числового значения" – попали в блок истинного результата. Тоже адекватно.

Проверка работоспособности составленной логики: нажата только одна кнопка – результат положительный

После нехитрого тестирования продолжим развитие кода заготовки виртуального прибора "Умный калькулятор" в направлении желаемого результата. В блоке ложного результата контрольной (внешней) CASE-структуры оставляем константу не числового значения, а в блоке истинного результата размещаем ещё одну, вложенную CASE-структуру. На логический вход вложенной CASE-структуры подаём ветвь логики, отвечающей за нажатие на кнопку "Один" и не нажатие на кнопки "Два" и "Три". Итого, если нажата кнопка "Один", то в блоке истинного результата должна зарождаться численная константа, равная "1". Но если "Один" не нажата, то остаётся ещё два возможных варианта, которые необходимо проверить (либо нажата кнопка "Два", либо нажата кнопка "Три"). Это ещё одна вложенная CASE-структура.

Развитие структуры программы: в случае, если нажата только одна кнопка, и эта кнопка – "Один", то должно выводиться в качестве ответа целочисленное значение, равное "1"

На логический вход новой CASE-структуры подаём проверку условия нажатия на кнопку "Два". Если, действительно, нажата кнопка "Два", то должна генерироваться константа, равная "2".

Развитие структуры программы: в случае, если нажата только одна кнопка, и эта кнопка не "Один", а "Два" – должно выводиться в качестве ответа целочисленное значение, равное "2"

Но если не "Два", то остаётся один единственный вариант, что нажата кнопка "Три", потому его дополнительной CASE-структурой контролировать не нужно, константу со значением "3" генерирует оставшийся незаполненным блок ложного результата. Неопытные программисты могут захотеть надстроить ещё одну CASE-структуру с целью проверки условия для ветки "Три" по аналогии. Это не будет ошибкой, но в этом случае останется пустой блок ложного результата, в который никогда, ни при каких условиях курсор виртуального прибора не попадёт. Это случай так называемой кодовой избыточности, с которой необходимо бороться.

Развитие структуры программы: в случае, если нажата только одна кнопка, и эта кнопка не "Один" и не "Два", а заключительный вариант – нажата кнопка "Три" и, соответственно, должно выводиться в качестве ответа целочисленное значение, равное "3"

Нижеследующие иллюстрации демонстрируют адекватность работы созданного фрагмента виртуального прибора "Умный калькулятор" с учётом ранее проведенных тестов по защите от одновременного выбора нескольких операций.

Проверка работоспособности программного обеспечения: нажата кнопка "Один" и в качестве ответа выдаётся значение, равное "1"

Проверка работоспособности программного обеспечения: нажата кнопка "Два" и в качестве ответа выдаётся значение, равное "2"

Проверка работоспособности программного обеспечения: нажата кнопка "Три" и в качестве ответа выдаётся значение, равное "3"

Серия сообщений "LabView":
Часть 1 - LABVIEW. НЕХИТРЫЕ ЗАДАЧКИ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ. УГАДАЙ ЧИСЛО
Часть 2 - LABVIEW. ОЗНАКОМЛЕНИЕ С ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИМ ИНТЕРФЕЙСОМ
...
Часть 11 - LABVIEW. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЛОКА ОБЪЕДИНЁННОЙ АРИФМЕТИКИ
Часть 12 - LABVIEW. ЗАГОТОВКА GUI И КОДА ВП -УМНЫЙ КАЛЬКУЛЯТОР-
Часть 13 - LABVIEW. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ CASE-СТРУКТУРЫ В ЛОГИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ

В качестве первого приближения к созданию виртуального прибора (ВП) "Умный калькулятор" рассмотрим один из его возможных графических пользовательских интерфейсов (ГПИ / GUI). Для понимания принципов наращивания (масштабирования) структуры виртуального прибора "Умный калькулятор" достаточно рассмотреть всего три операции. Каждой операции ставится в соответствие логический контроллер – кнопка. Так на передней панели должны быть размещены три кнопки, которые назовём слева направо "Один", "Два" и "Три", соответственно. В таком случае подразумевается вывод на численный индикатор "Ответ" по нажатии "своей", заранее определённой кнопки, целочисленной константы: либо "1", либо "2", либо "3", соответственно.

Стоит отметить, что для большинства вариантов данной работы требуется использование операндов для выполнения над ними определённых операций. Под каждый операнд выделяется свой собственный численный контроллер. Заготовка интерфейса, представленная на следующем рисунке, содержит все вышеуказанные элементы, однако, в рассматриваемом примере "Операнд 1" и "Операнд 2" использованы не будут.

Пример графического пользовательского интерфейса виртуального прибора "Умный калькулятор" с двумя входными операндами, тремя операциями и одним индикатором с численным результатом

При таком наборе интерфейсных элементов управления блок-диаграмма будет содержать в себе те же компоненты, что представлены на следующем рисунке. Помимо них к заготовке добавлена CASE-структура. Заметим, что для большей компактности размещения элементов на блок-диаграмме при использовании инструмента позиционирования / изменения размера / выбора ("Position / Size / Select") наименования этих элементов размещены слева от них.

Заготовка блок-диаграммы для последующей настройки рассматриваемого примера

Итого в заготовке использованы элементы из следующих функциональных разделов:

- численные функции;
- логические функции;
- структуры.

Рассмотрение численных и логических функций уже затрагивалось в более ранних работах, связанных с "National Instruments LabView", а вот структуры ранее не использовались. Рассмотрим их расположение в перечне функций, доступных для размещения на блок-диаграмме (см. рисунок ниже).

Маркировка раздела структур в перечне функций, размещаемых на блок-диаграмме

Вход в раздел структур сопровождается выводом на экран окна, содержащего все существующие в "National Instruments LabView" структуры (их не много), которые при чтении слева направо следующие (см. рисунок далее):

- структура последовательности ("Sequence Structure");
- CASE-структура ("Case Structure");
- структура цикла "For" ("For Loop");
- структура цикла "While" ("While Loop");
- узел-формула ("Formula Node");
- структура событий ("Event Structure");
- глобальная переменная ("Global Variable");
- локальная переменная ("Local Variable").

Содержимое раздела структур блок-диаграммы с маркировкой CASE-структуры ("Case Structure")

CASE-структура может быть использована в логическом режиме (к знаку вопроса слева подключается связь логического типа), в таком случае её работа аналогична работе условного оператора. Также CASE-структура может быть использована в численном режиме (к знаку вопроса слева подключается связь целочисленного типа), и в таком случае структура работает как оператор переключения ("switch" на языке "Microsoft Visual C#").

Серия сообщений "LabView":
Часть 1 - LABVIEW. НЕХИТРЫЕ ЗАДАЧКИ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ. УГАДАЙ ЧИСЛО
Часть 2 - LABVIEW. ОЗНАКОМЛЕНИЕ С ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИМ ИНТЕРФЕЙСОМ
...
Часть 10 - LABVIEW. СТАНДАРТНЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ И КОНСТАНТЫ
Часть 11 - LABVIEW. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЛОКА ОБЪЕДИНЁННОЙ АРИФМЕТИКИ
Часть 12 - LABVIEW. ЗАГОТОВКА GUI И КОДА ВП -УМНЫЙ КАЛЬКУЛЯТОР-
Часть 13 - LABVIEW. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ CASE-СТРУКТУРЫ В ЛОГИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ

Объединённая арифметика - функция, относящаяся одновременно к двум разделам: числовому и логическому. Функция объединяет в себе следующие операции: сложения, умножения, логического сложения ("ИЛИ"), логического умножения ("И"), исключающего "ИЛИ". На рисунке далее показано расположение объединённой арифметики в разделе численных функций, размещаемых на блок-диаграмме.

Место расположения функции объединённой арифметики ("Compound Arithmetic") в разделе численных ("Numeric") функций, размещаемых на блок-диаграмме

При размещении объединённой арифметики на блок-диаграмме по умолчанию доступно только два входа, а также выбрана операция сложения. Для изменения количества входов необходимо выбрать среди инструментов элемент позиционирования / изменения размерности / выбора ("Position / Size / Select") и, ухватившись за нижнюю границу размещённой на блок-диаграмме функции, вытянуть её вниз на нужное количество входов. Для изменения выполняемой операции функцией объединённой арифметики необходимо вызвать контекстное меню этой функции нажатием на неё правой кнопкой мыши и далее в пункте изменения режима ("Change Mode") выбрать нужную операцию. В рамках решаемой задачи объединённая арифметика используется в режиме логического умножения ("AND"). Смена режима объединённой арифметики показана на следующем рисунке.

Замена операции в рамках функции объединённой арифметики с численного сложения "+" ("Add") на логическое умножение "И" ("AND")

С целью сокращения количества применяемых логических элементов на блок-диаграмме можно воспользоваться одной из полезных настроек функции объединённой арифметики. В контекстном меню функции объединённой арифметики присутствует возможность инвертирования ("Invert") полученного результата. Так, например, в решаемой задаче может быть эффективно использована операция отрицания логического умножения ("И-НЕ"). Такая операция доступна посредством размещения на блок-диаграмме одного единственного, но особым образом настроенного блока функции объединённой арифметики. Настройка инверсии логического умножения представлена на следующем рисунке.

Изменение режима применяемой операции логического умножения с прямой "И" на инверсную "И-НЕ" ("Invert AND")

По итогам изучения основ настройки функции объединённой арифметики, а также численных и логических элементов, входящих в состав пакета прикладных программ National Instruments LabView, можно переходить непосредственно к созданию заготовки для виртуального прибора "Умный калькулятор".

Серия сообщений "LabView":
Часть 1 - LABVIEW. НЕХИТРЫЕ ЗАДАЧКИ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ. УГАДАЙ ЧИСЛО
Часть 2 - LABVIEW. ОЗНАКОМЛЕНИЕ С ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИМ ИНТЕРФЕЙСОМ
...
Часть 9 - LABVIEW. ПРИМЕР НАСТРОЙКИ ЗАДАЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА
Часть 10 - LABVIEW. СТАНДАРТНЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ И КОНСТАНТЫ
Часть 11 - LABVIEW. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЛОКА ОБЪЕДИНЁННОЙ АРИФМЕТИКИ
Часть 12 - LABVIEW. ЗАГОТОВКА GUI И КОДА ВП -УМНЫЙ КАЛЬКУЛЯТОР-
Часть 13 - LABVIEW. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ CASE-СТРУКТУРЫ В ЛОГИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ

Раздел числовых элементов содержит следующие графические функции, подразделы и константы, изображённые на рисунке, представленном ниже (чтение ведётся слева направо, сверху вниз):

- операция сложения ("Add");
- операция вычитания ("Subtract");
- операция умножения ("Multiply");
- операция деления ("Divide");
- операции целочисленного деления и получения остатка от деления ("Quotient & Remainder");
- подраздел конвертации ("Conversion");
- операция инкрементирования / добавления единицы ("Increment");
- операция декрементирования / вычитания единицы ("Decrement");
- операция суммирования элементов массива ("Add Array Elements");
- операция перемножения элементов массива ("Multiply Array Elements");
- элемент, объединяющий арифметические операции ("Compound Arithmetic");
- подраздел тригонометрии ("Trigonometric");
- операция взятия абсолютной величины / модуля ("Absolute Value");
- операция математического округления до ближайшего целого ("Round To Nearest");
- операция округления в меньшую сторону ("Round To -Infinity");
- операция округления в большую сторону ("Round To +Infinity");
- операция выдачи реализации псевдослучайной величины ("Random Number (0-1)");
- подраздел логарифмов ("Logarithmic");
- операция взятия квадратного корня ("Square Root");
- операция инверсии / взятия значения с обратным знаком ("Negate");
- операция масштабирования по степени двойки / умножение на "2" в степени "N" ("Scale By Power Of 2");
- операция сигнум (определения знака): пришло любое положительное – в ответе "1", пришло любое отрицательное – в ответе "-1", пришёл ноль – в ответе "0" ("Sign");
- операция обращения / деления единицы на заданное значение ("Reciprocal");
- подраздел операций над комплексными числами ("Complex");
- численная константа ("Numeric Constant");
- перечислимая константа ("Enum Constant");
- константа списка значений ("Ring Constant");
- узел математических выражений ("Expression Node");
- подраздел дополнительных констант ("Additional Numeric Constants").

Раздел численных ("Numeric") функций на блок-диаграмме

Далее рассмотрен подраздел тригонометрических функций (см. рисунок, представленный ниже):

- синус ("Sine");
- косинус ("Cosine");
- тангенс ("Tangent");
- арксинус ("Inverse Sine");
- арккосинус ("Inverse Cosine");
- арктангенс ("Inverse Tangent");
- гиперболический синус ("Hyperbolic Sine");
- гиперболический косинус ("Hyperbolic Cosine");
- гиперболический тангенс ("Hyperbolic Tangent");
- гиперболический арксинус ("Inverse Hyperbolic Sine");
- гиперболический арккосинус ("Inverse Hyperbolic Cosine");
- гиперболический арктангенс ("Inverse Hyperbolic Tangent");
- косеканс ("Cosecant");
- секанс ("Secant");
- котангенс ("Cotangent");
- объединённый блок синуса и косинуса ("Sine & Cosine");
- арктангенс двух аргументов ("Inverse Tangent (2 Input)");
- функция отсчётов ("Sinc").

Подраздел тригонометрических ("Trigonometric") функций раздела численных ("Numeric") функций на блок-диаграмме

Далее рассмотрен подраздел логарифмических функций (см. рисунок, представленный ниже):

- экспонента ("Exponential");
- степень десяти ("Power Of 10");
- степень двойки ("Power Of 2");
- возведение "X" в степень "Y" ("Power Of X");
- экспонента, проходящая через начало координат ("Exponential (Arg) – 1");
- натуральный логарифм ("Natural Logarithm");
- логарифм по основанию десяти ("Logarithm Base 10");
- логарифм по основанию двойки ("Logarithm Base 2");
- логарифм по основанию "X" ("Logarithm Base X");
- натуральный логарифм, проходящий через начало координат ("Natural Logarithm (Arg + 1)").

Подраздел логарифмических ("Logarithmic") функций раздела численных ("Numeric") функций на блок-диаграмме

Далее рассмотрен подраздел дополнительных численных констант (см. рисунок, представленный ниже):

- цветовая константа ("Color Box Constant");
- символьная константа списка значений для интерфейсного элемента "список" ("Listbox Symbol Ring Constant");
- константа списка ошибок ("Error Ring Constant");
- Пифагорова константа ("Pi");
- Пифагорова константа, умноженная на два ("Pi Multiplied By 2");
- Пифагорова константа, делённая на два ("Pi Divided By 2");
- обращённая Пифагорова константа ("Reciprocal Of Pi");
- натуральный логарифм Пифагоровой константы ("Natural Logarithm Of Pi");
- минус бесконечность ("Negative Infinity");
- основание натурального логарифма ("Natural Logarithm Base");
- обращённое основание натурального логарифма ("Reciprocal Of e");
- логарифм экспоненты по основанию десяти ("Base 10 Logarithm Of e");
- натуральный логарифм десяти ("Natural Logarithm Of 10");
- натуральный логарифм двойки ("Natural Logarithm Of 2");
- плюс бесконечность ("Positive Infinity");
- постоянная Планка ("Planck Constant (J/Hz)");
- элементарный заряд ("Elementary Charge (C)");
- скорость света в вакууме ("Speed Of Light In Vacuum (m/sec)");
- гравитационная постоянная ("Gravitational Constant (N m2/kg2)");
- постоянная Авогадро ("Avogadro Constant (1/mol)");
- Постоянная Ридберга ("Rydberg Constant (/m)");
- молярная газовая постоянная ("Molar Gas Constant (J / (mol K))").

Подраздел дополнительных численных констант ("Additional Numeric Constants") раздела численных ("Numeric") функций на блок-диаграмме

Серия сообщений "LabView":
Часть 1 - LABVIEW. НЕХИТРЫЕ ЗАДАЧКИ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ. УГАДАЙ ЧИСЛО
Часть 2 - LABVIEW. ОЗНАКОМЛЕНИЕ С ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИМ ИНТЕРФЕЙСОМ
...
Часть 8 - LABVIEW. ПРИМЕР ВЫРАВНИВАНИЯ ШКАЛ ТЕРМОМЕТРОВ ПО УРОВНЮ
Часть 9 - LABVIEW. ПРИМЕР НАСТРОЙКИ ЗАДАЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА
Часть 10 - LABVIEW. СТАНДАРТНЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ И КОНСТАНТЫ
Часть 11 - LABVIEW. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЛОКА ОБЪЕДИНЁННОЙ АРИФМЕТИКИ
Часть 12 - LABVIEW. ЗАГОТОВКА GUI И КОДА ВП -УМНЫЙ КАЛЬКУЛЯТОР-
Часть 13 - LABVIEW. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ CASE-СТРУКТУРЫ В ЛОГИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ

Часто для удобства работы с виртуальными приборами требуется установка их начального приближения, начального приближения интерфейсных элементов управления, отличного от минимального или нулевого значения.

Подход по настройке начального приближения удобен при отладке, для того, чтобы каждый раз при новом открытии файла виртуального прибора не задавать одно и то же, нужное для тестирования значение. Этот подход в состоянии существенно сэкономить время как разработчика, так и конечного пользователя.

Контекстное меню красного термометра. Фиксация выставленного в интерфейсном элементе управления значения заданным по умолчанию (Make Current Value Default)

Результат открытия файла виртуального прибора после изменения значения, установленного по умолчанию показано на нижеследующем рисунке. Все значения сброшены в минимум или в ноль, кроме значения красного термометра.

Результат отображения после перезагрузки (повторного открытия) виртуального прибора

Представленных в примерах сведений в сочетании с ранее приобретёнными навыками проектирования виртуальных приборов достаточно для выполнения обучающимися поставленной задачи на разработку конвертера температур, использующего виртуальные термометры.

Серия сообщений "LabView":
Часть 1 - LABVIEW. НЕХИТРЫЕ ЗАДАЧКИ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ. УГАДАЙ ЧИСЛО
Часть 2 - LABVIEW. ОЗНАКОМЛЕНИЕ С ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИМ ИНТЕРФЕЙСОМ
...
Часть 7 - LABVIEW. ПРИМЕР РАБОТЫ С ТЕРМОМЕТРОМ
Часть 8 - LABVIEW. ПРИМЕР ВЫРАВНИВАНИЯ ШКАЛ ТЕРМОМЕТРОВ ПО УРОВНЮ
Часть 9 - LABVIEW. ПРИМЕР НАСТРОЙКИ ЗАДАЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА
Часть 10 - LABVIEW. СТАНДАРТНЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ И КОНСТАНТЫ
Часть 11 - LABVIEW. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЛОКА ОБЪЕДИНЁННОЙ АРИФМЕТИКИ
Часть 12 - LABVIEW. ЗАГОТОВКА GUI И КОДА ВП -УМНЫЙ КАЛЬКУЛЯТОР-
Часть 13 - LABVIEW. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ CASE-СТРУКТУРЫ В ЛОГИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ

Для понимания содержания этой публикации очень важно ознакомиться с предыдущей частью раздела, посвящённого National Instruments LabView. Ищите по тегу "labview" в этом блоге, в частности, под публикацией.

Рассмотрим задачу градуировки виртуального термометра. Переместим значение входного, управляющего воздействия к нижнему уровню (к нижней границе). Хорошо видно, что на втором термометре при этом получено значение, равное "100". Достигнута в точности верхняя граница (верхний уровень). Это обстоятельство является, своего рода, везением и ничего менять здесь не требуется.

Проверка нижнего уровня диапазона по активному параметру – прибор не зашкаливает. Это совпадение. Случайность, что не потребовалось вносить какие-либо изменения

Теперь рассмотрим поведение системы при достижении входным, управляющим сигналом верхней границы. Хорошо видно, что на втором (зелёном) термометре остался участок шкалы, который никогда не будет достигнут при заданном диапазоне входного сигнала. Так нам удалось обнаружить наличие избыточности. Избыточность необходимо устранить (не всегда, но в этом случае точно).

Проверка верхнего уровня диапазона по активному параметру – прибор обладает избыточностью по шкале

Выполненная корректировка гарантирует отсутствие зашкаливания, а также предоставляет неизбыточность проводимых измерений.

Настроено соответствие шкал. Иначе: выполнена градуировка виртуального прибора

Для особо пытливых инженерных умов в National Instruments LabView присутствует возможность настройки заполнителя шкалы ("Fill Options"). Потому, если настроить заполнение к максимуму ("Fill To Maximum"), показанное на рисунке ниже...

Для настройки соответствия уровней заполнения при обратно пропорциональной зависимости в контекстном меню выбрана иная настройка заполняемости ("Fill Options")

... можно получить в каком-то смысле идентичные по заполнителю термометры, объединённые обратной пропорциональной зависимостью.

Результат полноценной градуировки шкал элементов виртуального прибора

Серия сообщений "LabView":
Часть 1 - LABVIEW. НЕХИТРЫЕ ЗАДАЧКИ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ. УГАДАЙ ЧИСЛО
Часть 2 - LABVIEW. ОЗНАКОМЛЕНИЕ С ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИМ ИНТЕРФЕЙСОМ
...
Часть 6 - LABVIEW. НАСТРОЙКА СВЯЗИ МЕЖДУ ЧИСЛЕННЫМ И ЛОГИЧЕСКИМ ЭЛЕМЕНТАМИ
Часть 7 - LABVIEW. ПРИМЕР РАБОТЫ С ТЕРМОМЕТРОМ
Часть 8 - LABVIEW. ПРИМЕР ВЫРАВНИВАНИЯ ШКАЛ ТЕРМОМЕТРОВ ПО УРОВНЮ
Часть 9 - LABVIEW. ПРИМЕР НАСТРОЙКИ ЗАДАЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА
Часть 10 - LABVIEW. СТАНДАРТНЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ И КОНСТАНТЫ
Часть 11 - LABVIEW. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЛОКА ОБЪЕДИНЁННОЙ АРИФМЕТИКИ
Часть 12 - LABVIEW. ЗАГОТОВКА GUI И КОДА ВП -УМНЫЙ КАЛЬКУЛЯТОР-
Часть 13 - LABVIEW. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ CASE-СТРУКТУРЫ В ЛОГИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ

Это тоже получилась не самая короткая публикация, большая часть которой убрана под кат. Связана она с другим уже заданием, не имеющем отношения к разработке простого калькулятора. Она посвящена конвертации единиц из одной температурной системы измерений в другие.

Элемент "термометр" в пакете прикладных программ National Instruments LabView размещается разделе численных элементов управления ("Numeric"). Его место показано на рисунке.

Демонстрация с маркировкой места расположения термометра в разделе численных интерфейсных элементов управления ("Numeric Controls")

По умолчанию шкала термометра выставлена от 0 до 100.

Начальное представление интерфейсного элемента "Термометр" ("Thermometer")

На блок-диаграмме термометр по умолчанию – элемент индикации. Это не лишено логики и вполне естественно, однако, в LabView разработчику и конечному пользователю предоставлена возможность организовывать управление посредством самого термометра.

По умолчанию на блок-диаграмме термометр является индикатором

Серия сообщений "LabView":
Часть 1 - LABVIEW. НЕХИТРЫЕ ЗАДАЧКИ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ. УГАДАЙ ЧИСЛО
Часть 2 - LABVIEW. ОЗНАКОМЛЕНИЕ С ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИМ ИНТЕРФЕЙСОМ
...
Часть 5 - LABVIEW. НАСТРОЙКА ОДНОЗНАЧНОЙ СВЯЗИ МЕЖДУ ЧИСЛЕННЫМИ ВЫХОДОМ И ВХОДОМ
Часть 6 - LABVIEW. НАСТРОЙКА СВЯЗИ МЕЖДУ ЧИСЛЕННЫМ И ЛОГИЧЕСКИМ ЭЛЕМЕНТАМИ
Часть 7 - LABVIEW. ПРИМЕР РАБОТЫ С ТЕРМОМЕТРОМ
Часть 8 - LABVIEW. ПРИМЕР ВЫРАВНИВАНИЯ ШКАЛ ТЕРМОМЕТРОВ ПО УРОВНЮ
Часть 9 - LABVIEW. ПРИМЕР НАСТРОЙКИ ЗАДАЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА
...
Часть 11 - LABVIEW. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЛОКА ОБЪЕДИНЁННОЙ АРИФМЕТИКИ
Часть 12 - LABVIEW. ЗАГОТОВКА GUI И КОДА ВП -УМНЫЙ КАЛЬКУЛЯТОР-
Часть 13 - LABVIEW. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ CASE-СТРУКТУРЫ В ЛОГИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ