基于虛擬儀器技術(shù)LabVIEW的自動(dòng)飲料機的設計

自動(dòng)飲料機在日常生活中常見(jiàn)，比如戶(hù)外、商場(chǎng)、公交、地鐵等處常見(jiàn)的自動(dòng)飲料機。自動(dòng)飲料機系統的設計方法有許多種，例如可用中小規模集成電路組成自動(dòng)飲料機系統，也可以利用專(zhuān)用的芯片配以所需要的外圍電路組成特定功能自動(dòng)飲料機系統，還可以利用數字電路、FPGA、PLC、單片機和ARM來(lái)實(shí)現自動(dòng)飲料機等等。

而利用虛擬儀器技術(shù)LabVIEW設計的自動(dòng)飲料機系統，可以用來(lái)模擬真實(shí)的自動(dòng)飲料機系統而進(jìn)行工作。使用虛擬儀器技術(shù)，工程師可以利用圖形化開(kāi)發(fā)軟件LabVIEW方便、高效的創(chuàng )建完全自定義的解決方案，以滿(mǎn)足靈活多變的需求趨勢。

該論文設計的自動(dòng)飲料機系統是充分利用虛擬儀器LabVIEW技術(shù)獨特而強大的狀態(tài)機技術(shù)而完成的，省去傳統的編程語(yǔ)言繁瑣，且能做到更新維護非常方便。

1 總體設計方案

1.1 實(shí)現的功能

主要功能是：自動(dòng)飲料機，分別實(shí)現：一是投錢(qián)，二是出貨，三是找零。

1.2 設計思路

圖1中直觀(guān)的表現了可樂(lè )機投入不同金額硬幣時(shí)的情況以及各個(gè)處理步驟的各個(gè)狀態(tài)和它們之間的轉換關(guān)系，根據投入硬幣的不同面值，對總金額進(jìn)行計算，并對各種操作進(jìn)行響應以完成一次購買(mǎi)。

2 程序的設計

LabVIEW編程最大的特色圖形化的編程語(yǔ)言，外加十分豐富的函數庫，使程序設計非常簡(jiǎn)單和直觀(guān)。該自動(dòng)飲料機系統的程序設計就是充分利用LabVIEW豐富的函數庫里一些

特殊的函數實(shí)現相應的功能，以及利用LabVIEW中狀態(tài)機技術(shù)實(shí)現整體編程思路。

2.1 狀態(tài)機模式圖

圖2是LabVIEW中的狀態(tài)機的經(jīng)典模式圖

2. 2 整體程序框圖設計

圖3用的就是LabVIEW中的狀態(tài)機的經(jīng)典結構，最外層用的就是while循環(huán)，里層是條件結構，只不多是多分支的條件結構。第三個(gè)部分是移位寄存器，把指令傳輸到下一個(gè)循環(huán)狀態(tài)判斷中。另外，在圖3所示的狀態(tài)中，提供了初始狀態(tài)，每一狀態(tài)的執行步驟及其切換到下一個(gè)狀態(tài)代碼等等。

2.3 自動(dòng)飲料機界面的設計

圖4所示的狀態(tài)是自動(dòng)飲料機前面板正在運行的狀態(tài)的界面。

2.4 關(guān)鍵技術(shù)

運用虛擬儀器技術(shù)LabVIEW設計自動(dòng)飲料機系統，有自己獨特的技術(shù)特色。

2.4.1 狀態(tài)機的使用

經(jīng)典的狀態(tài)機模式融合了while循環(huán)、條件結構和移位寄存器，使原本復雜的圖1工作流程圖編程變得思路清晰，結構簡(jiǎn)單。其中條件結構是多分支的條件機構，移位寄存器是用的是兩個(gè)移位寄存器，一個(gè)是實(shí)行狀態(tài)指令的向下一個(gè)狀態(tài)轉移，另一個(gè)是累計投幣的金額，以判斷工作狀態(tài)。

2.4.2 轉換數組轉換

條件結構雖然能解決多狀態(tài)的選擇的問(wèn)題，但從結構上來(lái)看不太直觀(guān)，管理不夠方便?？梢园阉写x擇的狀態(tài)放人數組中，通過(guò)判斷子VI輸出不同的索引值，直接從數組中索引出下一個(gè)狀態(tài)到移位寄存器。如圖5所示。

此外，該自動(dòng)飲料機系統還用了不少其它功能函數。從而使編程變得非常簡(jiǎn)潔。

2.5 運行結果分析

運行結果分析：實(shí)現了自動(dòng)飲料機系統的三大功能——投幣、出貨和找零，符合設計預期。此外，該系統雖然只提供了一種飲料，要是想多幾種飲料且價(jià)格各不相同作選擇，只需要增加一個(gè)子VI用來(lái)選擇不同的飲料。

3 結論

運用虛擬儀器技術(shù)LabVIEW中的狀態(tài)機技術(shù)來(lái)設計自動(dòng)飲料機系統，思路清晰，編程、調試和增加功能十分簡(jiǎn)單，非常適合大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng )新項目和畢業(yè)設計項目，以及為相關(guān)的企業(yè)設計生產(chǎn)自助設備提供參考。

該文設計的自動(dòng)售貨機運用狀態(tài)機技術(shù)的另一大好處，在于狀態(tài)機技術(shù)相比其它的技術(shù)，維護自動(dòng)更新或增加功能更加方便簡(jiǎn)潔。

該文只不過(guò)是典型狀態(tài)機技術(shù)的一個(gè)經(jīng)典應用，其實(shí)labview中的狀態(tài)機技術(shù)應用非常廣泛。自動(dòng)售票器、自動(dòng)取款機等都可以運用狀態(tài)機技術(shù)來(lái)設計。

故該系統的研制不管是對學(xué)習或儀器研發(fā)，還是實(shí)際應用，具有一定的實(shí)際意義和理論價(jià)值。