Chapter 1 Introduction to “Basic Programming for Electronics”

Chapter 1Introduction to

“Basic Programming for Electronics”

Dr. Minhhuy Le

606-A4, EEE, Phenikaa Uni.

[email protected]

1

Minhhuy Le, EEE, Phenikaa Uni.

1.1 Course introduction and grades

1.2 Electrical and Electronic Signals

1.3 Introduction to LabVIEW

Outline

2


• Credits: 3

• Prerequisite: “Basic informatics” course: C/C++

• Course summary: Học phần Lập trình căn bản – điện tử cung cấpnhững kiến thức cơ bản về lập trình thu thập vàxử lýdữ liệu điện/điệntử. Học phần sẽ cung cấp những kiến thức cần thiết về ngôn ngữ lậptrình LabVIEW. Sinh viên sẽ được trang bị kiến thức về cấu trúcchương trình, biến, hàm, đồ họa, thiết kế giao diện, đóng gói phầnmềm, kết nối cổng COM serial (RS232, USB...), thu thập vàđiềukhiển thông qua Arduino vàNI-DAQmx. Sinh viên sẽ được tham giathực hiện các project hoàn thiện một hệ thống xây dựng phần mềm từthu thập-phân tích-điều khiển hoặc thực hiện hóa các ý tưởng củamình.


3


Course outlines:

Chương 1: Tổng quan về lập trình cho kỹ sư điện/điện tử

Chương 2: Các kỹ thuật lập trình giao diện với LabVIEW

Programming environment, structures (if/while/for…), graph….

Chương 3: Lập trình với thiết bị NI-DAQmx

Collect electronic signal via DAQmx

Chương 4: Lập trình kết nối thiết bị ngoại vi

Communiation standards: RS232, RS485, USB, GPIB

Chương 5: Lập trình LabVIEW với Arduino

Receive/Control signal via Arduino


4



5

• Output requirements:➢Lập trình và sử dụng thành thạo LabVIEW cơ bản như: đồ họa, cấu trúc

chương trình, lưu và đọc dữ liệu từ file

➢Có khả năng xây dựng chương trình và giao diện phần mềm LabVIEW, để thuthập, lưu trữ và xử lý dữ liệu qua thiết bị ngoại vi.

➢Vận dụng xây dựng chương trình phần mềm LabVIEW hoàn thiện từ giao diệnngười dùng, kết nối giao tiếp thiết bị, đo lường, phân tích dữ liệu, và điềukhiển thiết bị.

➢Có khả năng làm việc nhóm, phân chia công việc trong quá trình thực hiện dựán.



6

Grades:

• Must attend ≥ 80% total lectures

• Class attention + Exercises: 10%

• Midterm: 20%

• Final project: 70%


Text Books:

• [1] John Essick (2018), Hands-On Introduction to LabVIEW for Scientists and Engineers,

Oxford University Press.

• [2] Nguyễn Tất Bảo Thiện, Phạm Quang Huy, Lập trình IoT với Arduino ESP8266 &

XBEE, NXB Thanh niên, 2018

References:

• [3] LabVIEW, “Training Course Details: LabVIEW Core 1, 2”,

http://www.ni.com/product-documentation/14437/en/

• [4] Rajesh Singh, Anita Gehlot, Bhupendra Singh, Sushabhan Choudhury, Arduino-Based

Embedded Systems: Interfacing, Simulation, and LabVIEW GUI, CRC Press; 1st edition

(November 22, 2017)


7

http://www.ni.com/product-documentation/14437/en/

https://www.amazon.com/s/ref=dp_byline_sr_ebooks_1?ie=UTF8&field-author=Rajesh+Singh&text=Rajesh+Singh&sort=relevancerank&search-alias=digital-text

https://www.amazon.com/s/ref=dp_byline_sr_ebooks_2?ie=UTF8&field-author=Anita+Gehlot&text=Anita+Gehlot&sort=relevancerank&search-alias=digital-text

https://www.amazon.com/s/ref=dp_byline_sr_ebooks_3?ie=UTF8&field-author=Bhupendra+Singh&text=Bhupendra+Singh&sort=relevancerank&search-alias=digital-text

https://www.amazon.com/s/ref=dp_byline_sr_ebooks_4?ie=UTF8&field-author=Sushabhan+Choudhury&text=Sushabhan+Choudhury&sort=relevancerank&search-alias=digital-text



8

Applications of LabVIEW

https://www.youtube.com/watch?v=Kf6rkwwc23w

https://www.youtube.com/watch?v=Kf6rkwwc23w



9

Example: Karaoke system

How does the signal flow?

Voice -> Mic -> Signal process box-> Volume -> Voice



10

What are Electrical and Electronic signals?

Voice Transducer

Electronic processors

Transducer

Electrical signalI, V

Electronic signal

Signal

Electrical signal: Tín hiệu điệnElectronic signal: Tín hiệu điện tửTransducer: Bộ chuyển đổiProcessor: Bộ xử lý



11

What are Electrical and Electronic signals?

• Electrical signal is made by a transducer that converts the signal from its original form to a waveform expressed as a current (I) or voltage (V)

• Electronic signal is the signal available for further processing by electrical devices (e.g. amplifiers, filters...)



12

How does signal flow?

Sensors (transducers): Cảm biếnPhysical signal: Tín hiệu vật lýAnalog devices: Thiết bị xử lý tín hiệu tương tựADC = Analog-to-Digital Converter: Bộ chuyển đổi sốDSP = Digital Signal Processing: Bộ xử lý tín hiệu số

AVR, ARM, FPGA, Arduino...

Software

PC

SensorsPhysical signal

ADC

DSP

Output

Analog devices


1.3 Introduction to LabVIEW,

13

• LabVIEW: Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench• Graphical language: “G”; Software for Virtual Instrumentation (VI)

• Product of National Instruments (NI), US (by Jeff Kodowsky)• Initial release: 1986 for Apple Macintosh, newest version (LabVIEW

2019)

• Operating system: Windows, macOS, Linux...

• Written in C, C++, .Net



14

Virtual Instruments (VIs)?

Appearance and operation imitates actual physical instruments

Actual Oscilloscope Oscilloscope in LabVIEW



15

Features of LabVIEW:

Design:- Signal and Image processing- Embedded System Programming (PC, DSP, FPGA, Microcontroller)- Simulation and PrototypingControl:- Automatic Controls and Dynamic Systems- Mechatronics and RoboticsMeasurements:- Circuits and Electronics- Measurement and Instrumentation



16

Initialinterface



17

Text-Based Graphic-Based

LabVIEW

Front panel

Block diagram



18

Flexible, Modular Hardware



19

Flexible, Modular Hardware

PC-based systemsMeasurement & Test

CompactRIO(Distributed Measurement &

Control)

PXI(High-performance test)

LabVIEW



20

Easy to build applications

Sensors DAQ, AI, AODI, DO...

Analysis, Display, Control



21

Applications of LabVIEW: Controls & Maintenances



22

Applications of LabVIEW: Robotics



23

Applications of LabVIEW: Automation

https://www.youtube.com/watch?v=7Xf01eH1cXk

https://www.youtube.com/watch?v=7Xf01eH1cXk



24


https://www.youtube.com/watch?v=P3VSwIA1ERg

https://www.youtube.com/watch?v=P3VSwIA1ERg



25


https://www.youtube.com/watch?v=tdp-UZkBokA

https://www.youtube.com/watch?v=tdp-UZkBokA



26

Applications of LabVIEW: Nondestructive testing (NDT)



27

Basic LabVIEW programming

Signal control & Data acquisition

Practice withProteus & Arduino

Loopsfor, while, if, shift

DAQmxAI/AO/DI/DO

Graphsplots, multiplot

Filesread, write

RS232 RS485 GPIB

External devices:

1

2

3Simulation Project Real applications



28

Summary:

• Electrical & Electronic Signal flows: Transducers, ADC, DSP,…

• Keywords

• Graphic-based vs. Text-based programming

• LabVIEW Features: Design, control & measurement

• LabVIEW Applications: Virtual devices, Laboratory, Industry

Chapter 1 Introduction to “Basic Programming for Electronics”

Documents

Transcript of Chapter 1 Introduction to “Basic Programming for Electronics”