內附LABVIEW音樂播放器程序和文檔
LabVIEW早期是為了儀器自動控制所設計，至今轉變成為一種逐漸成熟的高級編程語言。圖形化程序與傳統編程語言之不同點在于程序流程采用"數據流"之概念打破傳統之思維模式，使得程序設計者在流程圖構思完畢的同時也完成了程序的撰寫。
LabVIEW將創建用戶界面（稱為前面板）的工作自然地融合到開發周期當中。LabVIEW的程序/子程序被稱為虛擬儀器（VI）。每個VI都有三個組成部分：程序框圖（Block Diagram）、前面板（Front Panel）和圖標/連接器（Icon/Connector）。連接器是用來供其他的程序框圖調用本VI之用。程序員可以利用前面板上的控制控件將數據輸入正在運行的VI，或者用顯示控件將運算結果輸出。前面板還可以作為程序的接口：每個虛擬儀器（VI）既可以把前面板當作用戶界面，作為一個程序來運行；也可以作為一個節點放到另一個VI程序框圖中，通過連接器面板連接起來，而前面板則定義VI的輸入和輸出。這意味著每個VI，在作為子程序嵌入到一個大型的項目之前，都可以很方便地進行測試。
引 言
第1章 方案設計
1.1播放器功能要求
1.2音樂播放器使用操作描述
1.3方案描述
第2章 前后面板設計
2.1前面板設計
2.2后面板設計
第3章 界面優化
第4章 設計思路
4.1程序設計要點
4.2最終調試
第5章 總結
個人心得
虛擬儀器（英語：Virtual instrumentation）技術就是利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用。靈活高效的軟件能幫助您創建完全自定義的用戶界面，模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統集成，標準的軟硬件平臺能滿足對同步和定時應用的需求。只有同時擁有高效的軟件、模塊化I/O硬件和用于集成的軟硬件平臺這三大組成部分，才能充分發揮虛擬儀器技術性能高、擴展性強、開發時間少，以及出色 的集成這四大優勢。 在本次設計中，音樂播放器的基本功能應具備隨機播放、選擇播放、音量調節、歌單設計、歌詞導入和界面美觀等，如何用LabVIEW進行音樂播放器的設計是本次設計的目的，實現基本功能，增添新功能，對LabVIEW的使用設計有更深入的了解和應用。 第1章 方案設計
1.1播放器功能要求根據目前我們所接觸到的音樂播放器來看，所有的音樂播放器都能實現的基本功能為上位機實現音樂的播放，可選擇音樂路徑進行特定音樂的播放，也可隨機播放歌單內歌曲，并且能夠完成調節音量，循環播放、關閉單曲循環以及手動導入歌詞等功能。為了更加熟悉掌握LabVIEW的使用方法和提高應用其解決實際問題的能力，自己動手設計一個音樂播放器。 1.2音樂播放器使用操作描述由于對軟件及相關知識理解的程度有限，所設計出來的播放器功能簡單，且需要特定的操作方法，具體注意事項如下： 1.程序運行之后請選歌或隨機按鍵完成歌曲選擇； 2.切換歌曲步驟：①按下關閉單曲循環按鍵;②點擊退出按鍵;③選擇切換歌曲選項；④點擊選歌或隨機按鍵； 3.請在退出按鈕按下之前關閉單曲循環； 4.歌詞顯示需手動導入。 本次課程設計中設計的音樂播放器在程序剛開始運行時，默認為循環播放音樂的模式，如需單曲循環，不用執行其他操作。 1.3方案描述在進行設計之前，首先綜合自己日常生活中使用到的音樂播放器的功能，進行思考，確定出自己在設計中所希望實現的基本功能，并查閱相關資料。 在進行整體設計之前，首先將所要實現的功能進行羅列，基本明確所會用到的控件，并對各個空間的特點和使用方法進行了解，最終能夠正確使用在程序設計中。對特定功能進行相應的程序圖設計，然后整合程序圖，最終完成音樂播放器的運行調試，并對前面板界面進行美化設計。 在設計中如何實現音樂的隨機播放、如何實現音樂的循環播放以及歌詞的導入、歌曲的選擇都是本次音樂播放器基本功能能否實現的要點。 音樂的隨機播放功能中，設置創建了一個路徑數組，并且使用索引數組以及隨機選擇程序。其中隨機選擇程序中，如圖1所示，用到了隨機數控件、加減乘數值運算控件和While循環控件，在設置最大最小值后進行隨機數選擇，輸入到索引數組中隨機選擇播放路徑，實現隨機播放功能；音樂的循環播放功能，用到While循環結構，對調用節點進行設置，實現音樂循環播放功能。 
圖1：隨機數生成程序
第2章 前后面板設計
2.1前面板設計在前面板設計時，首先應考慮到界面的簡單明了以及界面的美化程度，因此在本音樂播放器中，將路徑選擇控件進行隱藏，用按鍵進行選擇；將不必要的控件進行隱藏，實現前面板的相對簡潔，并設置用戶使用提醒功能，對進入播放器的用戶進行操作說明，最大程度上實現界面的友好；插入圖片作為背景，給原本單一的面板增添一抹亮色。 LabVIEW是一種程序開發環境，由美國國家儀器（NI）公司研制開發，類似于C和BASIC開發環境，但是LabVIEW與其他計算機語言的顯著區別是：其他計算機語言都是采用基于文本的語言產生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產生的程序是框圖的形式。 LabVIEW軟件是NI設計平臺的核心，也是開發測量或控制系統的理想選擇。 LabVIEW開發環境集成了工程師和科學家快速構建各種應用所需的所有工具，旨在幫助工程師和科學家解決問題、提高生產力和不斷創新。 位于前面板控件選板上的輸入控件和顯示控件可用于創建前面板。控件的種類有：數值控件（如滑動桿和旋鈕）、圖形、圖表、布爾控件（如按鈕和開關）、字符串、路徑、數組、簇、列表框、樹形控件、表格、下拉列表控件、枚舉控件和容器控件等等。 兩種最常用的前面板對象是數字控制和數字顯示。若想要在數字控制中輸入或修改數值，只需要用操作工具點擊控制部件和增減按鈕，或者用操作工具或標簽工具雙擊數值欄進行輸入數值修改。 
圖2：前面板設計 2.2后面板設計后面板的框圖程序中節點類似于文本語言程序的語句、函數或者子程序。LabVIEW有二種節點類型----函數節點和子VI節點。兩者的區別在于：函數節點是LabVIEW以編譯好了的機器代碼供用戶使用的，而子VI節點是以圖形語言形式提供給用戶的。用戶可以訪問和修改任一子VI節點的代碼，但無法對函數節點進行修改。 端點是只有一路輸入/輸出，且方向固定的節點。LabVIEW有三類端點----前面板對象端點、全局與局部變量端點和常量端點。對象端點是數據在框圖程序部分和前面板之間傳輸的接口。一般來說，一個VI的前面板上的對象（控制或顯示）都在框圖中有一個對象端點與之一一對應。當在前面板創建或刪除面板對象時，可以自動創建或刪除相應的對象端點。控制對象對應的端點在框圖中是用粗框框住的，如例子中的A和B端點。它們只能在VI程序框圖中作為數據流源點。顯示對象對應的端點在框圖中是用細框框住的。如例子中的A+B和A-B端點。它們只能在VI程序框圖中作為數據流終點。常量端點永遠只能在VI程序框圖中作為數據流源點。 圖框是LabVIEW實現程序結構控制命令的圖形表示。如循環控制、條件分支控制和順序控制等，編程人員可以使用它們控制VI程序的執行方式。代碼接口節點（CIN）是框圖程序與用戶提供的C語言文本程序的接口。 連線是端口間的數據通道。它們類似于普通程序中的變量。數據是單向流動的，從源端口向一個或多個目的端口流動。不同的線型代表不同的數據類型。在彩顯上，每種數據類型還以不同的顏色予以強調。 在后面板中，完成對程序的設計，應在實現基本要求的功能的基礎上盡可能簡化程序圖，使得后面板程序圖功能明確，能夠使各個功能程序很好的結合在一起。 
圖3：后面板設計 第3章 界面優化在播放器應用之后，發現對歌單設置的路徑選擇控件可以隱藏起來，實現音樂播放器根據用戶設置歌單隨機播放音樂的功能；其次使用說明應在程序運行后立即彈出提示窗口，因此使用說明按鈕可相對減小尺寸，并設置在界面四角的位置，以完成界面的優化，如圖4和圖5所示。 
圖4：優化后界面 
圖5：優化前界面 第4章 設計思路LabVIEW可以通過dll，ActiveX，.Net等接口插件插件訪問第三方軟件，但是對于部分不提供接口的軟件，我們只能通過微軟的API函數間接進行訪問。 播放: MediaPlayer.Play()
暫停: MediaPlayer.Pause() 停止: MediaPlayer.Stop()URL:String; 指定媒體位置，本機或網絡地址 uiMode:String; 播放器界面模式，可為Full, Mini, None, Invisible playState:integer; 播放狀態，1=停止，2=暫停，3=播放，6=正在緩沖，9=正在連接，10=準備就緒 enableContextMenu:Boolean; 啟用/禁用右鍵菜單 fullScreen:boolean; 是否全屏顯示 [controls] wmp.controls //播放器基本控制 controls.play; 播放 controls.pause; 暫停 controls.stop; 停止 controls.currentPosition:double; 當前進度 controls.currentPositionString:string; 當前進度，字符串格式。如“00:23” controls.fastForward; 快進 controls.fastReverse; 快退 controls.next; 下一曲 controls.previous; 上一曲 音樂播放器最主要的功能就是實現音樂的播放，為了能夠識別.mp3格式的音樂文件并正常播放，在設計中用到了WindowsMediaPlayer2控件，如圖6所示。 
圖6：WindowsMediaPlayer2控件
選擇好相應控件后需設計播放程序，首先應將路徑轉化為字符串，然后輸入到WindowsMediaPlayer2控件的屬性節點中，設置其他引用節點和調用節點，完成從路徑到音樂播放，以及循環播放功能，如圖7所示。圖7：音樂播放程序 音樂播放器還應該有隨機播放功能，這建立在用戶先設置歌單，隨后根據設置歌單進行音樂隨即播放，而歌單的設置在程序中用到了創建數組控件，用多個輸入路徑創建路徑數組（如圖8所示），用戶選擇相應歌曲文件路徑，完成歌單的創建。創建好歌單后就要實現隨機播放，在程序中用到隨機數控件設計隨機選擇程序（如圖1所示），利用索引數組對歌單內歌曲路徑進行隨機選擇。 
圖8：路徑數組創建 在這個音樂播放器中，增添了歌詞手動導入程序，能夠讓用戶手動將歌詞文件導入到音樂播放器的歌詞顯示窗口中，如圖9所示。 
圖9：歌詞導入 4.1程序設計要點音樂播放器的隨機播放程序中，選擇顯示出來的路徑字符串格式與正確路徑格式有差別，為了使輸入到播放程序的路徑是正確格式，因此用到了搜索替換字符串，如圖10所示，對錯誤的路徑字符串格式進行正確的修改，能夠使后續播放音樂程序正常運行。 替換子字符串 (函數)：插入、刪除或替換子字符串，偏移量在字符串中指定。 字符串（接線端）：是要替換字符的字符串。 子字符串（接線端）包含用于替換字符串中位于偏移量處的長度個字符的子字符串。 偏移量（接線端）：確定輸入字符串中開始替換子字符串的位置。 長度（接線端）：確定字符串中替換子字符串的字符數。 如子字符串為空，則刪除從偏移量開始的長度個字符。 結果字符串（接線端）：包含已經進行替換的字符串。 替換子字符串（接線端）：包含字符串中替換的字符串。 
圖10：搜索替換字符串控件 在歌詞導入程序中，由于要將歌詞文件導入播放器歌詞顯示窗口中，需要使系統能夠讀取所導入的歌詞文件，用到讀取文本文件控件來解決這個問題，如圖11所示，實現歌詞導入顯示功能。 讀取文本文件： 從字節流文件中讀取指定數目的字符或行。 提示（接線端）:是在文件對話框的文件或目錄列表以及文件夾上方顯示的信息。 文件（接線端）:可以是引用句柄或絕對文件路徑。 如果是路徑，函數將打開路徑指定的文件。默認狀態將顯示文件對話框并提示用戶選擇文件。如指定空或相對路徑，或者文件不存在，函數將返回錯誤。 計數（接線端）:是函數讀取的字符數或行數的最大值。 如提前到達文件結尾，函數實際讀取的字符數和行數小于最大值。如計數<0，函數可讀取整個文件。如勾選快捷菜單上的讀取行，則只讀取一行；如取消勾選該菜單項，則讀取整個文件。 注： 如連線至總數的文件大小的數據類型不是32位整型，LabVIEW將強制轉換數據類型為32位整型。VI不讀取指定數量的數據。如連線–1至總數且要讀取的文件太大，無法表示為32位整數，LabVIEW可返回錯誤。 錯誤輸入（接線端）:表明節點運行前發生的錯誤。該輸入將提供標準錯誤輸入功能。 引用句柄輸出（接線端）:是函數讀取的文件的引用句柄。根據對文件的不同操作，可將該輸入端連線至其它文件函數。如通過文件路徑引用或文件對話框選定文件，默認狀態下可關閉文件。如文件是引用句柄或連線引用句柄輸出至其它函數，則LabVIEW認為文件仍在使用，直至它被關閉。 文本（接線端）:是從文件讀取的文本。默認狀態下，該字符串中包含從文件第一行讀取的字符。如連線計數接線端，則參數為字符串數組，包含從文件讀取的行。如右鍵單擊函數并取消勾選快捷菜單的讀取行，則參數為字符串，其中包含從文件讀取的字符。 取消（接線端）:如取消文件對話框則值為TRUE。 否則，即使函數返回錯誤，取消的值仍為FALSE。 錯誤輸出（接線端）:包含錯誤信息。該輸出將提供標準錯誤輸出功能。 
圖11：讀取文本文件控件如何將路徑轉換成控件可識別的字符串，是本次設計中最重要也最基本的問題，用到路徑至字符串轉換控件，如圖12所示，完成轉換操作，為接下來音樂播放器的正常運行打下基礎。 路徑至字符串數組轉換：使路徑轉換為字符串數組，并顯示是否為相對路徑。 路徑（接線端）：是要轉換為字符串數組的路徑。 如路徑為<非法路徑>，字符串數組為空并且相對的值為FALSE。 相對（接線端）：表明轉換的路徑為相對路徑或絕對路徑。 值為TRUE時表示相對路徑。值為FALSE時表示絕對路徑。 字符串數組（接線端）：包含路徑元素。 第一個元素是路徑層次結構的第一步。對于支持多個磁盤的文件系統，第一個元素為磁盤名。如路徑為網絡路徑，字符串數組的第一個元素包含服務器名，以及路徑層次結構的第一步。字符串數組的最后一個元素為路徑中指定的文件或目錄。 字符串數組至路徑轉換：使字符串數組轉換為相對或絕對路徑。如數組中有空字符串，在路徑輸出中可刪除空字符串前的目錄地址，該動作與在目錄結構中上移一層類似。 相對（接線端）：表明創建相對路徑或絕對路徑。 如值為TRUE，函數可創建相對路徑。如值為FALSE（默認），函數可創建絕對路徑。如值為FALSE并且指定路徑作為絕對路徑不可用（例如，表示上一級的路徑），函數可設置路徑為<非法路徑>。 字符串數組（接線端）：包含要生成路徑的元素的名稱。 第一個元素是路徑層次結構的最高級（對于支持多個磁盤的文件系統是磁盤名），最后一個元素是層次結構的最后一個元素。包含空字符串的路徑可使LabVIEW進入層次結構的上一級。 路徑（接線端）：是作為結果的路徑。 
圖12：路徑至字符串轉換控件為了使該音樂播放器更友好，且未用戶提供更好的使用體驗，及時提醒用戶操作規范以及防止用戶誤退出程序，進行了相關的程序設計，如圖13、圖14、圖15、圖16所示。 顯示對話框信息：創建含有警告或用戶消息的標準對話框。 消息（接線端）：包含顯示在對話框中的文本。 啟用（接線端）：啟用或禁用Express VI。默認為開啟或TRUE。 錯誤輸入（接線端）：描述該節點運行前發生的錯誤。 確定（接線端）：單擊對話框中的按鈕1，則返回TRUE；單擊按鈕2，則返回FALSE。 錯誤輸出（接線端）：包含錯誤信息。該輸出提供標準錯誤輸出。 雙擊打開顯示對話框信息： 顯示的信息包含顯示在對話框中的文本。 顯示的按鈕包含下列選項： 按鈕1名稱—指定按鈕1上顯示的文本。默認狀態下，按鈕1上顯示的文本為確定。 按鈕2名稱—指定按鈕2上顯示的文本。默認狀態下，按鈕2上顯示的文本為取消。只有勾選顯示按鈕2復選框時，才可改動該選項。 顯示按鈕2—指定是否在對話框中顯示按鈕2。 
圖13：顯示對話框信息控件
圖14：顯示對話框信息控件對應的前面板顯示效果
圖15：退出LabVIEW前面板顯示
圖16：退出LabVIEW程序設計完成所有程序設計以及前后面板設計之后，需要對音樂播放器的功能進行調試檢查，檢查其是否能夠完成預期目標和功能，如圖17所示。是否還存在優化方案以及能否增添新功能。 系統調試其重要性體現在它是保證系統質量和可靠性的最后關口，是對整個系統開發過程的最終審查。盡管在系統開發的各個階段均采取了嚴格的技術審查，希望盡早發現問題并予以修正，但依然難免遺留下差錯，如果在系統正式運行前沒有發現并糾正這些差錯，將對整個系統造成非常嚴重的影響。 
圖17：最終調試界面 第5章 總結本次課程設計主要是完成了基于labview的音樂播放器。系統主要功能是上位機實現音樂的播放，可選擇音樂路徑進行特定音樂的播放，也可隨機播放歌單內歌曲，并且能夠完成調節音量，循環播放、關閉單曲循環以及手動導入歌詞等功能。系統設計雖然已經完成，但在設計過程中所使用的各種方法手段還需經過進一步的整理總結，從而成為我們受用一生的寶貴經驗。 在本次音樂播放器的設計中，能夠實現其基本功能，但還存在一些問題，如在歌詞顯示方面無法自動匹配歌詞，只能讓用戶手動導入；其次歌單的前面板設置太過繁瑣，應使其成為一個更加獨立的功能；播放器操作需根據使用說明進行操作，操作上略顯繁瑣和死板這些問題。 個人心得虛擬儀器課程設計中，我的題目是基于虛擬儀器的音樂播放器設計，在該設計中應該實現音樂播放器的基本功能，比如選擇歌曲播放，調節音量大小等基本功能，在實現基本功能的前提下盡可能簡化程序圖，使得后面板的設計更加清晰明了。 在設計中，遇到了很多問題，一開始不知道選擇哪個控件進行音樂的播放，再者就是一首歌放完之后就停止了，無法實現循環播放，對WindowsMediaPlayer2控件的了解并不深入，在它的屬性節點和引用節點的設置上很迷茫。 其次音樂播放器應該實現隨機播放功能，但如何實現該功能卻是一個問題，最后我應用數組控件，創建了一個路徑數組，完成了這個目標，并順帶解決了歌單設置這個功能。但由于考慮不全面，沒有將歌單設置與播放界面獨立開，顯得前面板略顯混亂。 在解決隨機播放的問題中，還遇到路徑字符串無法按照正確格式輸出，導致播放器無法正常工作。最后在一次次嘗試之后找到了解決方法，讓我感覺到在遇到困難的時候就要更加的集中精力全身的投入。盡量自己找辦法解決問題，在問題中學習，在問題中前進。 為期一周的課程設計結束了，在這周的控制虛擬儀器課設中，我有了不少的收獲，掌握LabVIEW軟件的使用方法，將理論知識理解聯系到設計中，雖然設計中遇到的困難接二連三，但在努力下還是讓問題得到了解決，讓我對虛擬儀器的理解不再停留在書本上，而是自己動手進行設計，更加熟悉了LabVIEW這個軟件。經過一周的課程設計，讓我對虛擬儀器設計有了更直觀的認識，之前學習的理論知識，通過一周的虛擬儀器課程設計，讓我更清楚地了解了相關軟件的基本應用方法。 虛擬儀器的課程設計除了讓我對各種控件有了更進一步的認識之外，也讓我感覺到了LabVIEW軟件功能的強大，同時在解決設計中所遇到的各種問題的過程中，也讓我體會到了自身對于理論知識掌握不足。體會到了解決問題的成就感和滿足感，看到程序成功運行時的開心，同時讓我明白理論知識和實際設計之間的聯系和區別。
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2019-4-10 19:06 上傳
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