LabVIEW设计模型——状态机

状态机是在工程应用中使用最多的设计模型。使用状态机，我们可以很容易的实现程序流程图中的判断、分支。 状态机是由一系列的状态构成的，其中包括一个“初始化”状态，和一个“停止”状态。程序油“初始化”状态开始，由“停止”状态结束。一般来说，在“初始化”状态中进行控件与变量的初始化、打开文件以及创建引用等操作，而在“停止”状态中进行清除临时数据、关闭文件和结束引用等操作。在状态机中，每一个状态都可能导致一个或多个状态的发生，其下一状态是由用户的输入信息和当前状态所决定的。 在决定使用状态机作为我们的设计模型后，我们首先要画出一个状态转换图。在图中要列出系统中的所有状态，以及各个状态之间的转换关系。而且要标明转换所需要的条件。 举个例子，要编程实现以下功能：随机生成100个[0,100]内的自然数，并判断生成的自然数是否在[30,60]的区间内。如果不在该区间内给出报警信息，如果在区间内则将该数累加。 实际上如果我们把生成的随机数看作系统采集到的数据的话，这到题就是模拟了一个采集数据并且在数据不符合要求时报警，并将复合要求的数据进行进一步分析的系统。 要完成这道题目，需要要先画出它的状态转换图： 有了这个状态转换图，我们就可以清晰的看到程序要实现的所有状态以及状态之间的关系。 画好状态转换图，我们就可以清晰的看到程序要实现的所有状态以及状态之间的关系。下面的工作就是用LabVIEW来实现这个状态机。 状态机是由一个While循环、一个条件结构和一个移位寄存器组成的。其中While循环用来保证程序可以连续的运行；条件结构的各种分支中的代码用来描述状态机的各种状态，以及下一状态的选择；移位寄存器用来将之前状态所作出的选择传递到下一次循环的选择端子。 下面我们就一步一步的实现这个状态机。 首先，新建一个工程，并且在工程中建立“控件”和“子VI”两个虚拟文件夹来放置自定义控件和子VI。在“控件”文件夹中新建一个控件。 在控件的编辑面板上放置一个枚举类型的控件，并且编辑枚举类型控件的项目，输入所有状态装换图中的状态的名称。如下图所示。 可以看到，上图中的项目比状态转换图中多了一个“空白”状态。这只是为了修改程序方便才添加的，具体情况会在下文中提到。 编辑完成之后，将控件的类型更改为严格自定义类型（Strict Type Define)，然后保存。建立这样一个严格自定义类型控件用来控制状态的转换有很大的好处，就是在我们万一要添加新的状态或者要删除一些无用的状态时，只要修改我们建立的控件就可以了，不用在程序中一处一处的寻找、修改，可以节省很多时间，且不易出错。 做好以上控件后，就要在工程中新建一个状态机VI。我们可以先新建一个空白VI，然后在里面添加状态机所需要的While循环、条件结构和移位寄存器。而更方便的方法是，点击“文件-->新建”，然后在弹出的“新建”对话框中选择“标准状态机”（Standard State Machine)，来建立一个状态机VI。如下图所示。 在利用模版建立了状态机VI后，我们要删除其中的介绍性文字，因为这些文字是用来介绍模版功能和提醒编程者某些注意事项的。在最终程序中保留这些文字是非常不专业的。 接下来就是把我们事先建立好的严格自定义类型的枚举控件拖入程序框图中，来获得它所对应的常量，用来替换原模版中的枚举类型常量。然后，在条件结构中加入足够的分支来放置不同状态下的代码；添加足够的移位寄存器来在各个状态之间传递参数；在各个状态（分支）下添加代码，包括实现状态功能的功能代码以及确定下一个状态的流程代码。如下图所示。 大家可以看到，程序在执行时是不会进入最后一个“空白”状态的，添加这个状态的目的就是为了在添加新的状态时，可以通过复制空白状态来得到，可以大大提高编程效率。 以上所说的状态机叫做标准状态机，是最常用也是最基本的状态机。其实状态机还有一些变种的形式，以后再介绍吧。