基于虚拟仪器的电子万能材料试验机测控系统的程序开发

1　引　言

近年来,随着计算机技术、多媒体技术和网络技术的发展,计算机辅助教学得到高速地发展,以微机为基础的各类数控教学设备大量装备各类学校,为虚拟仪器技术[1]进入实验教学提供了良好的基础。加入世界贸易组织以来,我国为适应世贸规则,出台了各种各样的新规范、新标准。面对这些新的规范、新的标准,许多我们现有的实验仪器及其应用程序不能很好地、很协调地为进行工作,需要更新和重制。本文工作的目的就是针对我校引进的WDW3050型微机控制电子万能材料试验机的测控软件,以虚拟仪器技术为手段,开发能够适应本校力学教学改革的新的测控软件。然而厂家提供的配套程序只是针对一般性力学性能实验,当需要进行特殊的实验或特定的教学实验时,不太适应我们的教学实验和科学研究使用。本文工作结合新的国家标准(GB/T228-2002,金属材料室温拉伸实验方法)[2],针对WDW3050型电子万能材料实验机[3],尽可能发挥该机的潜能,设计适应于教学实验和科学研究的实验机的控制程序。为了利于现场测试的使用、使操作简单明了的角度出发,软件在设计中,考虑到用户主要是中低年级的学生,并且没有大量的时间来研究该实验机和该软件本身,所以采用虚拟界面,整个过程几乎仅使用鼠标就可以完成操作。在整个程序的设计与实现过程中,严格遵循了操作简单、维护升级方便、界面友好的原则,使软件和该实验机能够更好地应用于力学教学的需要,更方便地完成国家标准规定的材料力学试验的测试与控制。

2　Test系统总体设计

试验机的控制系统分为三个层次:最底层为直接的硬件控制;接着是下位机,即一个单片机对试验机的控制;最上面是PC机对下位机的控制。本设计是位于最上面层次的,在PC机的Windows操作系统下,应用虚拟仪器的思想,采用面向对象的编程技术,以Visual C++ 6.0作为编程平台[4-6],进行程序开发和设计(采用了Windows XP的界面分格)。系统总体上可以分为以下四大模块,下面介绍主要模块的一些具体的实现方法和过程。

2.1　下位机的通讯模块

该模块综合运用了Visual C++提供的MSComm控件[7],通过PC机上的RS232串行端口与下位机进行握手和通讯,从而获取需要的测量数据,还能随时获得实验机的当前的运行状态,传递给显示控件,具体实现过程是:试验机不断地向上位机发送长度为65位的ASCII码或二进制字符串,上位机不断地监测数据缓冲区,发现有数据时,就将其分段截取、接受,然后转换成双精度数据和试验机的状态参量,接着直接显示在试验界面上;并且通过MSComm控件还可以给实验机发送指令,进而控制实验机的运行,包括试验机运行方向和运行速度的控制和调节。