LabVIEW設計模型——狀態機
加入技術交流群
狀態機是由一系列的狀態構成的，其中包括一個“初始化”狀態，和一個“停止”狀態。程序油“初始化”狀態開始，由“停止”狀態結束。一般來說，在“初始化”狀態中進行控件與變量的初始化、打開文件以及創建引用等操作，而在“停止”狀態中進行清除臨時數據、關閉文件和結束引用等操作。在狀態機中，每一個狀態都可能導致一個或多個狀態的發生，其下一狀態是由用戶的輸入信息和當前狀態所決定的。
在決定使用狀態機作為我們的設計模型后，我們首先要畫出一個狀態轉換圖。在圖中要列出系統中的所有狀態，以及各個狀態之間的轉換關系。而且要標明轉換所需要的條件。
舉個例子，要編程實現以下功能：隨機生成100個[0,100]內的自然數，并判斷生成的自然數是否在[30,60]的區間內。如果不在該區間內給出報警信息，如果在區間內則將該數累加。
實際上如果我們把生成的隨機數看作系統采集到的數據的話，這到題就是模擬了一個采集數據并且在數據不符合要求時報警，并將復合要求的數據進行進一步分析的系統。
要完成這道題目，需要要先畫出它的狀態轉換圖：
有了這個狀態轉換圖，我們就可以清晰的看到程序要實現的所有狀態以及狀態之間的關系。
畫好狀態轉換圖，我們就可以清晰的看到程序要實現的所有狀態以及狀態之間的關系。下面的工作就是用LabVIEW來實現這個狀態機。
狀態機是由一個While循環、一個條件結構和一個移位寄存器組成的。其中While循環用來保證程序可以連續的運行；條件結構的各種分支中的代碼用來描述狀態機的各種狀態，以及下一狀態的選擇；移位寄存器用來將之前狀態所作出的選擇傳遞到下一次循環的選擇端子。
下面我們就一步一步的實現這個狀態機。
首先，新建一個工程，并且在工程中建立“控件”和“子VI”兩個虛擬文件夾來放置自定義控件和子VI。在“控件”文件夾中新建一個控件。
在控件的編輯面板上放置一個枚舉類型的控件，并且編輯枚舉類型控件的項目，輸入所有狀態裝換圖中的狀態的名稱。如下圖所示。
可以看到，上圖中的項目比狀態轉換圖中多了一個“空白”狀態。這只是為了修改程序方便才添加的，具體情況會在下文中提到。
編輯完成之后，將控件的類型更改為嚴格自定義類型（Strict Type Define)，然后保存。建立這樣一個嚴格自定義類型控件用來控制狀態的轉換有很大的好處，就是在我們萬一要添加新的狀態或者要刪除一些無用的狀態時，只要修改我們建立的控件就可以了，不用在程序中一處一處的尋找、修改，可以節省很多時間，且不易出錯。
做好以上控件后，就要在工程中新建一個狀態機VI。我們可以先新建一個空白VI，然后在里面添加狀態機所需要的While循環、條件結構和移位寄存器。而更方便的方法是，點擊“文件-->新建”，然后在彈出的“新建”對話框中選擇“標準狀態機”（Standard State Machine)，來建立一個狀態機VI。如下圖所示。
在利用模版建立了狀態機VI后，我們要刪除其中的介紹性文字，因為這些文字是用來介紹模版功能和提醒編程者某些注意事項的。在最終程序中保留這些文字是非常不專業的。
接下來就是把我們事先建立好的嚴格自定義類型的枚舉控件拖入程序框圖中，來獲得它所對應的常量，用來替換原模版中的枚舉類型常量。然后，在條件結構中加入足夠的分支來放置不同狀態下的代碼；添加足夠的移位寄存器來在各個狀態之間傳遞參數；在各個狀態（分支）下添加代碼，包括實現狀態功能的功能代碼以及確定下一個狀態的流程代碼。如下圖所示。
大家可以看到，程序在執行時是不會進入最后一個“空白”狀態的，添加這個狀態的目的就是為了在添加新的狀態時，可以通過復制空白狀態來得到，可以大大提高編程效率。
以上所說的狀態機叫做標準狀態機，是最常用也是最基本的狀態機。其實狀態機還有一些變種的形式，以后再介紹吧。
評論