基于虛擬儀器技術(shù)LabVIEW的自動飲料機(jī)的設(shè)計

自動飲料機(jī)在日常生活中常見，比如戶外、商場、公交、地鐵等處常見的自動飲料機(jī)。自動飲料機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計方法有許多種，例如可用中小規(guī)模集成電路組成自動飲料機(jī)系統(tǒng)，也可以利用專用的芯片配以所需要的外圍電路組成特定功能自動飲料機(jī)系統(tǒng)，還可以利用數(shù)字電路、FPGA、PLC、單片機(jī)和ARM來實現(xiàn)自動飲料機(jī)等等。

而利用虛擬儀器技術(shù)LabVIEW設(shè)計的自動飲料機(jī)系統(tǒng)，可以用來模擬真實的自動飲料機(jī)系統(tǒng)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，以滿足靈活多變的需求趨勢。

該論文設(shè)計的自動飲料機(jī)系統(tǒng)是充分利用虛擬儀器LabVIEW技術(shù)獨(dú)特而強(qiáng)大的狀態(tài)機(jī)技術(shù)而完成的，省去傳統(tǒng)的編程語言繁瑣，且能做到更新維護(hù)非常方便。

1 總體設(shè)計方案

1.1 實現(xiàn)的功能

主要功能是：自動飲料機(jī)，分別實現(xiàn)：一是投錢，二是出貨，三是找零。

1.2 設(shè)計思路

圖1中直觀的表現(xiàn)了可樂機(jī)投入不同金額硬幣時的情況以及各個處理步驟的各個狀態(tài)和它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，根據(jù)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(yīng)以完成一次購買。

2 程序的設(shè)計

LabVIEW編程最大的特色圖形化的編程語言，外加十分豐富的函數(shù)庫，使程序設(shè)計非常簡單和直觀。該自動飲料機(jī)系統(tǒng)的程序設(shè)計就是充分利用LabVIEW豐富的函數(shù)庫里一些

特殊的函數(shù)實現(xiàn)相應(yīng)的功能，以及利用LabVIEW中狀態(tài)機(jī)技術(shù)實現(xiàn)整體編程思路。

2.1 狀態(tài)機(jī)模式圖

圖2是LabVIEW中的狀態(tài)機(jī)的經(jīng)典模式圖

2. 2 整體程序框圖設(shè)計

圖3用的就是LabVIEW中的狀態(tài)機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)，最外層用的就是while循環(huán)，里層是條件結(jié)構(gòu)，只不多是多分支的條件結(jié)構(gòu)。第三個部分是移位寄存器，把指令傳輸?shù)较乱粋€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(zhí)行步驟及其切換到下一個狀態(tài)代碼等等。

2.3 自動飲料機(jī)界面的設(shè)計

圖4所示的狀態(tài)是自動飲料機(jī)前面板正在運(yùn)行的狀態(tài)的界面。

2.4 關(guān)鍵技術(shù)

運(yùn)用虛擬儀器技術(shù)LabVIEW設(shè)計自動飲料機(jī)系統(tǒng)，有自己獨(dú)特的技術(shù)特色。

2.4.1 狀態(tài)機(jī)的使用

經(jīng)典的狀態(tài)機(jī)模式融合了while循環(huán)、條件結(jié)構(gòu)和移位寄存器，使原本復(fù)雜的圖1工作流程圖編程變得思路清晰，結(jié)構(gòu)簡單。其中條件結(jié)構(gòu)是多分支的條件機(jī)構(gòu)，移位寄存器是用的是兩個移位寄存器，一個是實行狀態(tài)指令的向下一個狀態(tài)轉(zhuǎn)移，另一個是累計投幣的金額，以判斷工作狀態(tài)。

2.4.2 轉(zhuǎn)換數(shù)組轉(zhuǎn)換

條件結(jié)構(gòu)雖然能解決多狀態(tài)的選擇的問題，但從結(jié)構(gòu)上來看不太直觀，管理不夠方便?？梢园阉写x擇的狀態(tài)放人數(shù)組中，通過判斷子VI輸出不同的索引值，直接從數(shù)組中索引出下一個狀態(tài)到移位寄存器。如圖5所示。

此外，該自動飲料機(jī)系統(tǒng)還用了不少其它功能函數(shù)。從而使編程變得非常簡潔。

2.5 運(yùn)行結(jié)果分析

運(yùn)行結(jié)果分析：實現(xiàn)了自動飲料機(jī)系統(tǒng)的三大功能——投幣、出貨和找零，符合設(shè)計預(yù)期。此外，該系統(tǒng)雖然只提供了一種飲料，要是想多幾種飲料且價格各不相同作選擇，只需要增加一個子VI用來選擇不同的飲料。

3 結(jié)論

運(yùn)用虛擬儀器技術(shù)LabVIEW中的狀態(tài)機(jī)技術(shù)來設(shè)計自動飲料機(jī)系統(tǒng)，思路清晰，編程、調(diào)試和增加功能十分簡單，非常適合大學(xué)生實踐創(chuàng)新項目和畢業(yè)設(shè)計項目，以及為相關(guān)的企業(yè)設(shè)計生產(chǎn)自助設(shè)備提供參考。

該文設(shè)計的自動售貨機(jī)運(yùn)用狀態(tài)機(jī)技術(shù)的另一大好處，在于狀態(tài)機(jī)技術(shù)相比其它的技術(shù)，維護(hù)自動更新或增加功能更加方便簡潔。

該文只不過是典型狀態(tài)機(jī)技術(shù)的一個經(jīng)典應(yīng)用，其實labview中的狀態(tài)機(jī)技術(shù)應(yīng)用非常廣泛。自動售票器、自動取款機(jī)等都可以運(yùn)用狀態(tài)機(jī)技術(shù)來設(shè)計。

故該系統(tǒng)的研制不管是對學(xué)習(xí)或儀器研發(fā)，還是實際應(yīng)用，具有一定的實際意義和理論價值。