1、南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）1南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）题 目 ： 拉力试验机无线网络的 PC 软件设计 专 业： 自动化 班 级： 数控 000 学 号： 000000学生姓名： 0000000 指导教师： 000000000000000 起迄日期： 2013.22013.6 设计地点： 工 程 实 践 中 心 7 号 楼 南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）2Graduation Design (Thesis)PC Software Design for Tensile Testing Based on Wireless NetworkBy0000000
2、0Supervised byAssociate Prof.00000000School of Automation Nanjing Institute of TechnologyJune, 2013南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）3摘 要设计拉力试验机PC端软件的主要目的是配合拉力试验机下位机工作，运用无线网络技术实现对多台拉力试验机的监控，对接收到的数据进行简单处理，绘制出拉力曲线图，并完成对数据的存储。本文的主要内容是介绍了一种基于C+语言开发的监控软件。对拉力试验机的工作原理及整个系统的网络结构进行了简要的阐述。分析了软件的的用户需求、设计方法、设计思路、设计流程等。重点介绍了
3、模块化程序设计的方法并着重讲述了各功能模块的功能实现。按照要求，本次的软件可分为以下几大功能模块，分别是串口通信模块、显示模块、绘图模块、存储模块及其他附加功能模块，其中，重点讲述了串口通信模块的功能实现。在运行调试过程中，遇到的一些问题通过老师指导、查阅资料等方法得到了很好的解决。程序运行的结果基本达到了预期的效果，串口通讯可靠性满足要求，拉力曲线图绘制比较精确，数据的存储功能也基本实现。但是，仍有不足之处。例如：界面美化方面有待进一步加强，软件不够灵活，未能实现拉力曲线图的存储。关键词：拉力试验机；监控软件；C+；串口通信南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）4ABSTRACTThe
4、main purpose of the design of tensile testing machine PC software is work with tensile testing machine, computer, monitor multiple tensile testing machine with wireless network technology, a simple treatment of the received data, draw force curve, and complete the data storage.The main content of th
5、is paper is to introduce a monitoring software based on C+ language. The network structure of the working principle of tensile test machine and the whole system are briefly discussed. Analysis of consumer demand, the software design method, design ideas, design process. Introduced the method of modu
6、lar design and describes the functions of each function module realization. According to the requirement, the software can be divided into several functional modules, respectively is the serial communication module, display module, the drawing module, storage module and other additional function mod
7、ule, wherein, focuses on the serial communication module. In the debugging process, some of the problems encountered were obtained through the guidance of a teacher, access to information and other methods to solve good. The result of running the program basically achieve the expected results, to me
8、et the requirements of serial communication reliability, tensile curve drawing is more accurate, but also realize the function of data storage. However, there are still shortcomings. For example: the interface landscaping should be further strengthened, the software is not flexible enough, failed to
9、 achieve the tensile curve graph storage.Key words: Tensile testing machine; monitoring software; C+; serial communication南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）5目录第一章 绪论 .71.1 引言 .71.2 设计的目的及意义 .81.2.1 本次选题的意义 .91.2.2 软件设计的目的 .91.3 国内外的研究现状 .91.3.1 国外的发展现状 .101.3.2 国内的发展现状 .111.4 本文的结构 .11第二章 上位软件的总体分析 .132.1 网络结构 .
10、132.1.1 Zigbee 简介 .132.1.2 Zigbee 应用 .152.2 上位 PC 软件设计分析 .152.2.1 需求分析 .152.2.2 模块化程序设计 .162.2.3 功能模块的划分 .172.3 设计的思路及实现的方法 .182.3.1 总体设计概述 .182.3.2 编程语言的选择 .182.3.3 编程的步骤 .182.4 本章小结 .19南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）6第三章 上位软件的具体设计 .203.1 软件总体流程图 .203.2 串口通信的实现 .213.2.1 MSComm 控件简介 .213.2.2 利用串口控件实现串口通信 .243
11、.2 人机交互界面的设计 .273.2.1 人机界面设计原则 .273.2.2 主体界面的设计 .293.3.3 常用控件的使用情况 .303.3 拉力曲线的绘制 .313.3.1 绘图用到的类与函数 .313.3.2 拉力曲线绘制的总流程图 .333.4 数据的存储 .343.5 本章小结 .36第四章 软件功能的实现 .384.1 软件调试方法 .384.2 软件具体调试 .39第五章 结论 .435.1 论文总结 .435.2 展望 .435.3 感想 .44南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）7第一章 绪论1.1 引言试验机是试验、检测材料(金属材料、非金属材料)、零部件、构件和
12、结构的强度、刚度、硬度、弹性、塑性、韧性、延性和表面与内部缺陷的仪器设备、系统或装置。大多数试验机是集机一光一电一液于一体的技术密集型高科技产品，多数产品均属于计量器具。在工业的发展过程中，新材料，新工艺，新产品的不断出现。为了判断材料的力学性能，产品的结构性能，就需要相应的试验设备以及材料试验方法，于是拉力试验机应运而生。第一台拉力试验机诞生于 200 年前的西欧，采用的机械杠杆，砝码加荷原理制成，用以测定钢铁和其他金属材料的抗拉强度试验。随着材料科学和材料力学的研究，拉力试验机逐渐成为一种专门用于研究各类材料机械性能试验，工艺性能，结构强度的工具。二战以后，科学技术迅猛发展，促进了各国试验
13、机产业的发展和技术改革。拉力试验机主要由机械部分，数据采集部分，私服驱动部分，数据处理部分等组成。随着科技的发展拉伸试验机经历了机械式拉力试验机，电液伺服拉力试验机（如图 1.1） ，到今天的微机控制电子万能拉力试验机主要的三个阶段。南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）8图 1.1 WAW-D 系 列 微 机 控 制 电 液 伺 服 万 能 试 验 机随着信息技术等科技的高速发展，拉力试验机在软硬件方面也出现的新的发展趋势。由于微电子技术的快速发展，微处理器的速度越来越快，价格越来越低，已被广泛应用于拉力试验机中，使得一些原本由硬件完成的功能，可以通过软件来实现。甚至许多原来用硬件电路难
14、以解诀或根本无法解决的问题，也可以采用软件技术很好地加以解决。电子万能试验机（如图 1.2）就是一种广泛使用的标准测试设备，在各类材料的质量检验、材料科学研究和实验教学环节，都需要用它进行材料的力学性能测试。他们就是利用计算机来控制试验机的测试过程，并用计算机来采集试验时的各种传感器的数据，然后在计算机上实时显示，在试验结束后试验机可以将数据进行各种处理，从而得到例如弹性模量、强度极限、屈服极限等材料参数，同时还可以通过计算机来进行各种精确的闭环控制方式，例如位移控制、应变控制、应力控制等。图 1.2 微 机 控 制 电 子 万 能 试 验 机1.2 设计的目的及意义拉力试验机广泛应于用工矿企
15、业、计量、学校的现场和实验室，其应用领域涉及到机械、冶金、建筑、航空、航天、军工、交通、运输、质检、计量、南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）9教育、医疗等各行各业。因此，试验机在国民经济中占有相当重要的地位，它的发展水平在某种程度上反映了一个国家工业发展的水平。试验技术和试验机是现代科学技术不可缺少的重要组成部分，所以对试验机的研究具有重大意义的。1.2.1 本次选题的意义由计算机参与的控制系统是一种软件和硬件相结合的控制系统，其优势相对于传统的控制系统而言，是相当明显的。首先，它可以完成比较复杂的控制过程;其次，随着计算机产业的飞速发展，硬件产品的成本逐年下降，所以可以以较小的造价实
16、现更为全面的功能，能够完成复杂试验过程的控制系统。此外，计算机参与构成的控制系统具有试验结果的存储和分析功能，从而使此类系统能为研究人员提供及时准确的试验数据和结果分析，可以大大缩短试验周期，提高了试验效率。因此，开发拉力试验机 PC 端软件的意义主要体现在以下两方面:1、拉力试验机计 PC 端软件可以充分发挥最新计算机产品所带来的海量的存储空间、快速的 CPU 运算速度所带来的性能优势，进行大量的数据存储，完成高速率的运算处理，最大限度地保证了系统拥有高性能的硬件基础。2、高级语言开发出来的、易于操作的人机交互界面，可以为试验人员提供一个友好、明晰的操作环境，通过该界面，试验操作人员能方便地
17、选择输入试验控制参数，控制试验的开始和终止，实时观察试验的进程。在试验结束后，还可以由计算机处理试验数据绘制拉力曲线图，并将数据存储，试验人员可以调出以前的试验数据，以供研究，还可以根据研究的需要，编制相应程序，对有关数据进行处理，在计算机的协助下，快速准确的得到试验结果。1.2.2 软件设计的目的本课题研究的主要目的在于结合现有的试验设备，开发出一种成本低、性能稳定、操作简明的拉力试验机 PC 端软件，以改进此类试验的控制手段。通过计算机软件控制试验的过程、存储试验数据，绘制拉力曲线图，达到其增强数据处理的能力，为试验人员提供高效精确的试验监控系统，减轻试验人员的劳动强度，缩短试验周期的目的
18、，使拉力试验满足工作的需求。1.3 国内外的研究现状最早的拉力试验机对试验过程的控制多数采用传统的机电控制手段实现，此类设备中操作过程烦琐、试验精度不高、试验数据的保存不便、处理不及时，在一定程度限制了试验机的使用和发展。伴随现场总线的问世，过程测控仪表南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）10发展历程出现了重大转折和难得机遇。现场总线的出现，为仪器仪表的更新换代、产品升级以及实现进一步的高精度、高性能提供了巨大动力和发展空间。一台基于STD总线微机控制的拉力试验机的原理如下：由力传感器和位移传感器把拉伸试验过程中采集到的电信号传到STD总线工业控制机的前置放大电路, 经前置放大电路一级放
19、大之后, 传送到模/数转换器, 经过模拟量向数字量的转换, 电信号转变成数据, 同时又被二级放大, 再经由RS232C串行接口, 传入计算机, 实现计算机的自动控制。如图1： 采用这种基于总线微机控制的拉力试验机，使得拉力试验的工作更加可靠，所得的数据更加准确。本系统相比普通拉力试验机能很好实现基本功能以外，还具有以下的特点：1、原始拉伸过程的再现：由于在拉伸过程中存储了6000多个原始拉伸采样点, 从而可实现拉伸过程的再现, 为日后的科研研究提供物质基础。2、代码设计：由于采用了标准码输入, 从而简化了汉字输入,提高了整个系统的运行时间。目前，随着计算机技术的普及，计算机硬件成本的降低和计算机软硬件技
