基于 Labview 的全自动洗衣机测试上位机软件设计与实现
摘要
洗衣机在人类如今的日常生活中扮演了不可或缺的角色，市场对于洗衣机的 需求量始终十分的大，这就对洗衣机生产厂家提出了高要求：既要大量生产以满 足市场需求，提高市场占有率，又要努力研发更加先进和人性化的新机型。在这 个过程中，节省时间和成本是非常重要的一环，因为家庭日用品的定价始终应该 在合理的范围内，这样使得自动化检测成为了洗衣机生产厂家逐渐重视起来的一 个方向。本文介绍的就是一款基于 LabVIEW 平台开发出来的全自动洗衣机上位机 测试软件，就是利用图形化编程语言开发的一款可以进行批量化自动检测并且带 有一定数据分析功能的软件。首先，利用 PLC 实现全自动洗衣机作为下位机的所 有功能，然后，要使得上位机测试软件与下位机程序之间实现通讯，并最终达到 自动检测重要参数的目的。
这款软件利用了同步技术，共用时钟和触发信号的办法，实现了多个采集设 备的同步采集和显示；利用 TCP/IP 的技术，解决了多设备同时与上位机进行通讯 的需要；经过简单的数据处理后，软件还可以实时地显示采集到的数据并将它们 迅速存入到一个 Excel 文件中去。利用数据库对 Excel 文件可以轻松导入的原理， 论文还介绍了如何用数据库软件设计一个适合存储所需数据并进行相关分析的数 据库。数据库存储数据的优点是，可以按照不同的需要设计很多表单用于存储原 始数据，但是，可以在不需要占用几倍资源的前提下，另外设计多个表单，用以 存储形式不一样，但是源数据不改变的数据。为了操作的方便，本设计还增加了 一个数据回放系统，用以配合数据采集系统的使用。这个数据回放系统是利用了 LabVIEW 与数据库的通讯技术，直接使用 LabVIEW 的界面对数据库中的文件进 行操作，实现了数据再现的功能。在这个回放系统中，还增加了导出和打印的小 功能，使得用户对于数据处理的各种需求都能得到很好的满足。
在经过大量的理论论证和实验，这款软件也暴露出了一些不完善的地方，比 如在数据处理上的一些不精确和更改设备时操作并不方便等。但是这款软件已经 在生产实践中得以运用起来，希望通过以后对它不断的完善，这款软件的功能可 以会越来越强大。
关键词：LabVIEW，Buffer，同步，数据采集，数据回放，数据库
ABSTRACT
Today, washing machine plays an important role in human's daily life. Because of the continuously big demand for washing machine in the market, the washing machine manufacturers are put forward higher requirements: Firstly, they need to increase the production to meet the demand and improve the market share. Secondly, they have to take more efforts to develop the new machines. Therefore, saving time and cost is very important. And the pricing should always be in a reasonable range. It leads the manufactures to pay attention to realize the automatic detection. The testing software of automatic washing machine in this paper is based on a LabVIEW platform. A method of graphical programming language is used here to develop the software, which can carry out mass automatic detection with certain data analysis function. First of all, complete all the functions of a full automatic washing machine, which is so-called a slave. Then, build up the communication between upper computer software and lower computer program. Finally, achieve the objective of automatically detection.
This software uses the synchronization technology, common clock and the way to trigger signal, to realize the synchronous acquisition and display with multiple acquisition equipment. Using TCP/IP technology, it is also solved to achieve the simultaneous communication between multiple devices and the host computer. Through a simple data processing, the software can display the real-time collected data and quickly store them into an excel file. The excel files can be easily imported into the database. This is the reason why the way of designing a suitable database for storing the data. There are many advantages to store data with database: This method can meet different needs of different users. The database realizes the storages of different forms of data without storing the same data many times. It avoids wasting of the CPU space. In order to facilitate the operation, a data playback system is designed as an assistant of acquisition system. The data playback system is programmed with the combination of LabVIEW and database technology. It directly uses the LabVIEW interface to operate the database file. In this system, the simple functions of deriving and printing are also added, so that the user demand for data processing can be met very well.
After lots of experiments, the software also exposed some shortages, such as the imprecision of data analyzing and the inconvenience of changing the acquisition devices.
But the software has been used up in the producing. We hope that the software can be more practice with continuous improvements.
Keywords: LabVIEW, Buffer, Synchronization, Acquisition, Playback, Database
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题的背景及意义 1
1.2 国内外动态 2
1.3 研究目标和主要内容 3
第二章 全自动洗衣机的工作原理 5
2.1 系统结构框图 5
2.2 系统硬件方案及组成 5
2.2.1 洗衣机硬件系统介绍 5
2.2.2 传感器及数据采集卡 10
第三章 基于 LabVIEW 的全自动洗衣机上位机测试软件需求分析 17
3.1 可行性分析 17
3.1.1 系统目标 17
3.1.2 可行性分析 17
3.2 功能分析 18
3.2.1 全自动洗衣机的工作原理及功能目标 18
3.2.2 信号采集功能分析 21
3.2.3 信号处理及显示功能分析 21
3.2.4 数据保存功能分析 23
3.2.5 数据回放功能分析 25
3.3 性能分析 26
3.3.1 测量指标 26
3.3.2 数据采集路数分析 27
3.4 本章小结 28
第四章 软件设计 29
4.1 总体设计 29
4.1.1 上位机测试系统流程图 29
4.1.2 程序指令 31
4.2 数据库 32
4.2.1 数据库简介 32
4.2.2 ACCESS 数据库 33
4.2.3 数据库设计 33
4.3 功能模块设计 36
4.3.1 通讯模块 36
4.3.2 转速、水位检测模块 37
4.3.3 数据采集和存储模块 39
4.3.4 数据回放模块 42
4.4 关键技术 45
4.4.1 线程设计 45
4.4.2 Buffer 45
4.4.3 动态显示和回放 47
4.5 本章小结 49
第五章 软件实现及测试 50
5.1 测试目的 50
5.2 测试方法 50
5.3 测试内容 50
5.3.1 通讯模块 50
5.3.2 水位监测模块 54
5.3.3 转速监测模块 58
5.3.4 数据读写模块 62
5.4 应用测试 64
致谢 67
参考文献 68
本章介绍了该款上位机测试软件的测试过程和结论。 模块的测试中，发现使用 TCP/IP 协议所实现的通讯功能快捷而稳定，在多路
通讯同时存在的前提下没有出现过大的失误，能够实现预定功能。而在测量数据 的过程中，全自动洗衣机的电机转速范围为 200—1200r/min，电机的减速比为 1： 17，因此陀螺仪固定在滚筒上时，它测量的转速范围为 69.9—423.5°/s。经过多次 试验，加入了许多软件和硬件的抗干扰及滤波功能后，得到的数据基本能达到预 期的目标，但仍然不是很理想。而在数据显示、存储和回放功能的测试中，结果 看出显示的功能能够很好地达到预期的效果，存储模块在经过一定的修改后也得 到了令人满意的结果，而回放功能经过了较长时间的测试和整理，现也能满足要 求。最后，在进行整个系统联合测试的实验中，仍然找到了一些问题，比如连接 时设备名称有时需要手动转换等。在以后的工作中，仍然需要对改软件进行升级 和更新。
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