基于LabVIEW的材料测试机软件平台开发

论文摘要

在测试测量领域中，以计算机技术为基础的虚拟仪器得到广泛应用。在虚拟仪器技术中，软件是核心，编写性能可靠的程序是构建虚拟测试系统的重要环节。本文以材料测试机软件的开发为背景，系统地探讨了如何在LabVIEW开发环境中开发大型测试测量应用程序及构建虚拟测试系统。详细讨论了LabVIEW程序的设计模式，模块化思想，内存的管理，多线程和多进程数据交换，外部组件的调用，LabVIEW与第三方设备通信等方面的内容。并在以下方面进行了重点研究：1. LabVIEW程序的设计模式。设计模式是LabVIEW应用程序的总体设计规范，良好的设计模式保证了流畅的数据传递和高效的人机交互。本文探讨了LabVIEW的设计模式：简单设计模式、状态机设计模式、事件驱动状态机设计模式，在此基础上提出了以事件驱动状态机为主线程的多线程设计模式。这种设计模式使得多个测试测量任务或者一个测试任务的多个环节可以独立运行，保证了单个任务或者单个环节执行的可靠性和灵活性，作为主线程的事件驱动状态机可以高效地响应界面事件，增强了对外部设备的控制。2. LabVIEW多进程数据的通信。本文提出用DLL库文件封装程序的功能模块，DLL库文件是Win32系统下的通用文件，用DLL库文件封装LabVIEW程序模块可以提高LabVIEW程序的通用性和兼容性，有助于程序的维护和升级，提高了测试系统的生命周期。在用DLL封装程序的过程中，遇到进程间的通信问题，本文利用共享内存技术解决了在封装过程中的多进程数据通信问题。3.多线程的研究。多线程技术是现代操作系统的特征之一，本文研究了LabVIEW中多线程技术，分析了用多线程构建虚拟测试系统的优势，分析显示：多线程能充分体现虚拟仪器技术借助计算机强大运算能力的优势。本课题设计的材料测试机软件平台的顶层程序采用多线程设计模式，多线程更加充分地利用了CPU资源，在计算机硬件资源一定的情况下能最大限度地采集数据，为后续的数据分析奠定基础。多线程使数据采集，数据显示，界面数据更新等环节可以独立运行，而且可以灵活地控制各个环节的运行速度。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 虚拟仪器技术
• 1.1.2 选题背景
• 1.2 研究的主要内容
• 1.3 研究意义及解决的问题
• 第二章 材料测试机介绍
• 2.1 材料测试机简介
• 2.2 材料测试机软件简介
• 2.2.1 材料测试机软件功能
• 2.2.2 软件总体设计规划
• 2.3 测试的理论基础
• 2.4 小结
• 第三章 基于 LabVIEW 的编程技术
• 3.1 LabVIEW 程序设计模式
• 3.1.1 简单设计模式
• 3.1.2 状态机
• 3.1.3 事件驱动状态机
• 3.1.4 多层嵌套结构的事件驱动状态机
• 3.1.5 多线程设计模式
• 3.2 内存的组织管理
• 3.2.1 LabVIEW 中的四个内存单元
• 3.2.2 内存的加载形式
• 3.2.3 虚拟测试系统的内存管理
• 3.3 LabVIEW 与外部组件的通信
• 3.3.1 DLL
• 3.3.2 Windows API
• 3.3.3 Active X
• 3.4 基于 LabVIEW 的面向对象编程思想
• 3.4.1 面向对象的编程思想
• 3.4.2 LabVIEW 面向对象编程技术的应用
• 3.4.3 LabVIEW 中面向对象的利弊分析
• 3.5 小结
• 第四章 LabVIEW 环境下系统构建的关键技术
• 4.1 LabVIEW 环境下多线程技术的研究
• 4.1.1 多线程
• 4.1.2 LabVIEW 的执行系统与多线程机制
• 4.1.3 构建多线程虚拟测试系统
• 4.1.3.1 多线程测试程序
• 4.1.3.2 多线程测试系统优先级
• 4.1.3.3 多线程测试系统与单循环的对比分析
• 4.1.4 多线程数据通信
• 4.2 模块化与封装
• 4.2.1 LabVIEW 中的模块化
• 4.2.2 组件间的通信
• 4.2.3 DLL 封装功能模块
• 4.3 基于 LabVIEW 的多进程通信
• 4.3.1 问题的提出
• 4.3.2 多进程简介
• 4.3.3 基于共享内存技术的多进程通信解决方案
• 4.4 LabVIEW 与第三方设备的通信
• 4.5 安装程序的制作
• 4.5.1 LabVIEW 安装程序常用组件
• 4.5.2 批处理文件实现组件的自动安装
• 4.5.3 脚本文件制作安装程序
• 4.6 小结
• 第五章 材料测试机软件的实现
• 5.1 用户线程
• 5.1.1 用户线程的设计模式
• 5.1.2 用户操作的响应步骤
• 5.1.3 用户线程的数据传输
• 5.2 数据采集线程
• 5.2.1 采集模块内部结构
• 5.2.2 采集模块的数据传输
• 5.3 数据存储线程
• 5.4 数据更新线程
• 5.5 马达操作线程
• 5.6 紧急停机线程
• 5.7 多线程的协调工作
• 5.8 小结
• 第六章 测试结果
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历