Programmierung steht im Vordergrund, nicht die Sprachelemente. Ein weiterer entscheidender Vorteil entsteht zudem dadurch, dass LabVIEW auch in der Schule im Unterricht, z.B. in den naturwissenschaftlichen Fächern, Verwendung finden kann bzw. im Informatikunterricht erlernt werden kann.

Die Abbildung zeigt ein kleines Programm, das die Fakultät einer Zahl berechnet. Man sieht, dass die Rechenoperationen durch Symbole dargestellt werden, die Schleife durch einen Kasten. Der Datenfluss zwischen den Symbolen geschieht durch die Linien. LabVIEW-Programme sehen wie Schaltpläne aus, oder besser noch wie Datenflussdiagramme. Die Entstehung bzw. Programmierung dieses Fakultät-Programms wird unter 3.5. genauer erläutert.

Die Symbole für die verschiedenen Sprachelemente sind selbsterklärend und können Auswahlmenüs entnommen werden. Im Folgenden werden einige Sprachelemente von LabVIEW dargestellt. Zum Programmieren werden die Symbole mit der Maus an der gewünschten Stelle positioniert und dann verdrahtet.

Rechnen:

Vergleich:

Gerade für den Einsatz im experimentellen Bereich sind graphische Programmiersprachen interessant, da sich messtechnische Aufgaben sehr gut auf Datenflussdiagramme abbilden lassen. Daher ist es nicht verwunderlich, dass diese Art zu programmieren von Messtechnikfirmen entwickelt wurde. Die Unterstützung beim Zugriff auf Messtechnikhardware und Messgeräte ist sehr gut.

3.1. Vorteile von LabVIEW:

Ein Vorteil von LabVIEW gegenüber anderer Software ist, dass es ein flexibles Basiswerkzeug für Schulanwendungen ist. Es sind schon viele Lösungen und Beispiele vorhanden, auf die man in der Schule zurückgreifen kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass standardisierte Schnittstellen zu den Geräten existieren. Weiter bietet LabVIEW einen leichten Einstieg sowohl in die Datenerfassung als auch in die Programmierung, da LabVIEW auf einer graphischen Benutzeroberfläche basiert. Daher bietet LabVIEW eine zeitminimierte Programmierung anhand von VIs (virtuelle Instrumente). LabVIEW wird daher auch in der Industrie eingesetzt für rechnergestützte Labormesstechnik, Test- und Prüfanwendungen, allgemeine Medizintechnik und Bilderfassung. LabVIEW ist einfach zu bedienen und somit ohne Programmiererfahrung zu erlernen und so auch für die Schule geeignet. LabVIEW führt schnell zu ansprechenden Erfolgen, wobei die Motivation der Schüler gesteigert wird, es fördert das logische, problemlösende Denken der Schüler. Außerdem kann es eine Erleichterung für den Lehrer beim Vorführen von Demonstrationsexperimenten sein, wobei der Lehrer auch leicht die Aufmerksamkeit der Schüler erreicht.

3.2.      Die Funktionsweise von LabVIEW:

Menüleiste von LabVIEW

Zuerst können die Daten mit Hilfe eines Interfaces über eine Computerschnittstelle erfasst werden. Dann können diese Daten mit Hilfe von Operatoren ausgewertet werden und dann am Bildschirm z.B. in der Form eines Diagramms dargestellt werden. Dazu gibt es in LabVIEW zwei verschiedene Fenster, das Frontpanel und das Blockdiagramm. Das Frontpanel ist die Bedienoberfläche und dort sitzen die Instrumente, die oft die Form und Gestalt von bekannten Instrumenten haben (z.B. Thermometer, Digitalanzeige, Zeigerinstrument, Graphen, Schalter, Drehknöpfe, Lämpchen). Der Benutzer des Programms bedient das Frontpanel, indem er die Eingangsparameter eingibt bzw. diese verändert.

Das Frontpanel von LabVIEW

Die eigentliche Programmierung findet man im Blockdiagramm. Dies ist der sogenannte Quellcode des VIs. Dieser ist im Gegensatz zu z.B. C wiederum graphisch gehalten.

Das Blockdiagramm von LabVIEW

3.3.      Einsatzbereiche von LabVIEW in der Schule:

LabVIEW kann in der Schule dort eingesetzt werden, wo Messdaten erfasst, bearbeitet und ausgewertet werden sollen. Man kann LabVIEW sowohl für Demonstrationszwecke von Experimenten verwenden, als auch für ein experimentelles Praktikum. Auch für Facharbeiten im Fach Physik oder Informatik kann LabVIEW eingesetzt werden. Hier einige Beispiele:

• Aufnahme von Strom-Spannungs-Kennlinien von Dioden oder Glühlampen
• Aufnahme von zeitlichen Spannungsverläufen (Induktionsspannung, Wechselspannung)
• Zeitmessungen
• Zeitlicher Verlauf eines Tonsignals (Mikrophon)
• Registrierung von radioaktiven Zählraten

3.4.      Ein kleines Programm zur Verdeutlichung von LabVIEW:

In diesem Kapitel soll die graphische Programmierung mit LabVIEW an einfachen Beispielen veranschaulicht werden. Die Aufgabe soll nun sein, ein Programm zur Umrechnung von Temperaturen von der Einheit Fahrenheit in die Einheit Grad Celsius zu schreiben. Die Umrechnung ist T_c = (T_F – 32)/1,8. Zuerst öffnet man das Programm LabVIEW und öffnet ein neues VI („new“ und dann „Blank VI“). Dann erscheint am Bildschirm ein Fenster mit Kästchen auf grauem Hintergrund. Dies ist das Frontpanel. Ebenfalls erscheint im Hintergrund ein zweites Fenster, dessen Hintergrund weiß ist, dies ist das Blockdiagramm. Falls dies nicht automatisch geöffnet wird, kann man das Blockdiagramm erhalten, indem man auf „Window“ und dann „Show Block Diagram“ klickt. Auf dem Frontpanel kann man verschiedene Eingabe- und Ausgabeinstrumente (z.B. numerische Anzeigen, Zeigerdiagramme,…) platzieren. Dazu muss man die Eingabepalette (Controls Palette) durch Anklicken von „Windows“ in der oberen Anzeigeleiste und dann „Show Controls Palette“ anklicken. Nun erscheint ein neues Fenster, in dem man unten rechts auf „All Controls“ klickt. Für unser Umrechnungsprogramm benötigen wir nun zuerst eine numerische Eingabe für den Temperaturwert in Fahrenheit, der dann vom Programm später umgerechnet werden soll. Dazu klickt man nun in der Control Palette auf das Icon „Numeric“ (oben links im Fenster). Dann klickt man auf das Icon „Numeric Control“ (Numerische Eingabe). Um dieses Instrument nun auf das Frontpanel zu setzen, führt man den Cursor auf die gewünschte Stelle auf dem Frontpanel und klickt einmal mit der linken Maustaste. Dann erscheint an dieser Stelle das Instrument „Numeric“. Nun benötigen wir noch ein Instrument, das uns die umgerechnete Temperatur in Grad Celsius anzeigt. Dies erhalten wir,indem wir in der Control Palette auf „Numeric Indicator“ klicken und dann wie oben dieses Instrument auf dem Frontpanel platzieren. Es erscheint am Frontpanel das Instrument „Numeric 2“.

Frontpanel

Zur gleichen Zeit erscheinen im Blockdiagramm ebenfalls die Instrumente „Numeric“ und „Numeric 2“.

Im Blockdiagramm steht ebenfalls eine Palette ähnlich wie im Frontpanel zur Verfügung, dies ist die Funktionspalette. Man erhält das Fenster, indem man unter „Window“ auf „Show Functions Palette“ klickt und dann in dem geöffneten Fenster auf das Icon „All Functions“ klickt. Diese Functions Palette enthält alle Operationen und Strukturen, die für die Verknüpfung und Programmierung notwendig sind (z.B. Rechenoperationen, …).

Nun kann man die Bezeichnung der einzelnen Instrumente („Numeric“, „Numeric 2“) auch ändern. Dies geschieht durch einen Doppelklick auf die Schrift. Nun kann man die neue Bezeichnung eingeben, z.B. „Temperatur in F“ und „Temperatur in °C“. Dies kann man sowohl im Frontpanel als auch im Blockdiagramm machen, wobei sich die Bezeichnung im jeweils anderen Fenster dementsprechend mitverändert. Es sei hier nur noch angemerkt, dass man die Bezeichnung der Instrumente auch beibehalten kann und das Programm trotzdem funktioniert, aber zur besseren Anschaulichkeit und Übersicht, vor allem auch bei größeren Programmen, ist es sinnvoll die Instrumente nach ihren Aufgaben zu
benennen.

Wenn wir uns die Formel für die Umrechnung betrachten (T_c = (T_F – 32)/1,8), müssen wir nun erst vom Temperaturwert in Fahrenheit T_F 32 subtrahieren und das Ergebnis durch 1,8 teilen. Um nun 32 von T_F zu subtrahieren benötigen wir einen „Subtraktions-Operator“. Diesen finden wir im Blockdiagramm in der Functions Palette unter „Numeric“. Dort gibt es das Symbol Subtract. Dieses klickt man an und setzt es im Blockdiagramm zwischen die beiden Instrumente.

Das Symbol „Subtract“ hat zwei Eingänge für zwei Zahlen x und y und einen Ausgang für die Zahl x-y. Nun muss man das Eingabe-Element „Temperatur in F“ mit dem oberen Eingang des „Subtract“ verbinden. Dazu führt man den Cursor über das Eingabe-Element bis sich der Cursor in eine „Garnrolle“ verwandelt und klickt dann. Nun erscheint eine Leitung, sobald man den Cursor bewegt. Diese Leitung muss man nun mit dem oberen Eingang des „Subtract“ verbinden, indem man den Cursor über den Operator bewegt, wieder auf die Garnrolle wartet und klickt.

Nun benötigt man eine Konstante mit dem Wert 32. Diese findet man in der Function Palette unter Numeric. Dort gibt es eine „Numeric Constant“. Diese klickt man an und setzt sie in das Blockdiagramm. Diese hat den Wert 0. Diesen kann man auf 32 ändern, indem man nun einfach 32 eintippt. Diese Konstante verbindet man nun (wie vorher das Eingabe-Element) mit dem unteren Eingang des „Subtract“.