基于labview的Applewatch设计.doc

沈 阳 工 程 学 院虚拟仪器课 程 设 计设计题目：基于LabVIEW的Apple Watch系统的设计 系 别 自动化 班级 测控132 学生姓名 学号 指导教师 XX 职称 讲师 起止日期： 2016年 2月29日起至2016年3月11日止沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目： 基于LabVIEW的Apple Watch系统的设计 系 别 自动化 班级 测控132 学生姓名 学号 指导教师 XX 职称 讲师 课程设计进行地点： F座 任 务 下 达 时 间： 2016年 2 月 29日起止日期：2016 年 2月29日起至 2016年 3月11日止教研室主任 2015年 2月29日批准基于LabVIEW的Apple Watch 系统的设计1.设计主要内容及要求； 设计Apple Watch界面，显示时间；设计连接天气、航班信息、播放音乐、测量心跳、计步、闹钟等功能键，及相关子界面及功能程序设计。2.对设计论文撰写内容、格式、字数的要求；（1）.课程设计论文是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。（2）.学生应撰写的内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。课程设计论文的结构及各部分内容要求可参照沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范执行。应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。（3）.论文要求打印，打印时按沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范的要求进行打印。（4）.课程设计论文装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。3. 时间进度安排；顺序阶段日期计 划 完 成 内 容备注12月29日教师讲解题目，学生查阅相关资料23月1日进行方案论证，确定程序流程33月2-9日程序设计43月10日调试程序53月11日撰写论文，成果验收沈 阳 工 程 学 院 虚拟仪器 课程设计成绩评定表系（部）： 自动化 班级： 测控132 学生姓名： 指 导 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分调研论证能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。0.15432工作能力态度工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作， 0.25432工作量按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。0.25432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.55432指导教师评审成绩（加权分合计乘以12） 分加权分合计指 导 教 师 签 名： 年 月 日评 阅 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分查阅文献查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力0.25432工作量工作量饱满，难度适中。0.55432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.35432评阅教师评审成绩（加权分合计乘以8）分加权分合计评 阅 教 师 签 名： 年 月 日课 程 设 计 总 评 成 绩分 中 文 摘 要随着电子技术、计算机技术和数字信号处理技术的发展，以及它们在测量领域中的广泛应用，新的测试理论、测试方法以及测试仪器的不断出现。仪器的概念及其设计理论正在发生着巨大的变化，虚拟仪器受到越来越多的关注。虚拟仪器是计算机技术和仪器测量技术相结合的产物，它充分利用计算机强大的运算处理功能，突破了传统仪器在数据处理、显示、传输、存储等方面的限制。本文利用虚拟仪器平台，通过编写Labview软件对 Apple Watch 进行虚拟仿真，减少硬件的重复开发，有利于系统的维护，也便于系统软件升级。利用虚拟仪器技术不仅简化了系统硬件,软件实现也很方便,同时图形化的显示使结果更直观、准确,并给出了模拟的系统程序。且相对于传统的标准仪器来说，LabVIEW由于是基于软件的，所以提供了更大的灵活性。通过LabVIEW开发的虚拟仪器是由用户而不是仪器生产商定义仪器功能的。一台计算机、数采板卡和LabVIEW的结合就能够变成一个可配置的虚拟仪器来完成用户设定的任务。通过LabVIEW就可以用传统仪器几分之一的价格创建一个用户所需要的虚拟仪器，可以大量节约成本。关键词 ： labview Apple Watch 计时 传感目 录课程设计（论文）任务书.II课程设计（论文）成绩评定表.IV中 文 摘 要V1 设计任务描述11.1 设计题目：基于Labview的Apple Watch系统的设计11.2 设计要求11.2.1 设计目的11.2.2 基本要求11.2.3 发挥部分12 设计思路23 设计方框图34 各部分电路设计及参数计算44.1 主面板设计44.1.1设计思路44.1.2 设计程序图44.2 数据转换子VI设计54.2.1 设计思路54.2.2 设计程序图54.3 主程序设计64.3.1 设计思路64.3.2 天气系统程序图64.3.3 航班信息系统程序图74.3.4 音乐播放系统程序图74.3.5 心跳测量系统程序图84.3.6 计步系统程序图84.3.7 录音系统程序图94.3.8 闹钟系统程序图94.6 DAQ数据采集104.6.1 DAQ数据采集框图104.6.2 DAQ数据采集结果104.5 运行结果图115 工作过程分析13小 结14致 谢15参考文献16附 录 A 程序框图一17附 录 B 程序框图二18附 录 C 程序框图三19- VII -1 设计任务描述1.1 设计题目：基于Labview的Apple Watch系统的设计1.2 设计要求设计Apple Watch界面，显示时间。l 设计连接天气、航班信息、播放音乐、测量心跳、计步、闹钟等功能键，及相关子界面及功能程序设计。1.2.1 设计目的 熟悉LabVIEW开发环境，掌握基于LabVIEW的虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧，运用专业课程中的基本理论和实践知识，采用LabVIEW开发工具,实现电子时钟的设计和仿真。要求通过本课程设计使学生熟悉LabVIEW开发环境，掌握基于LabVIEW的虚拟仪器设计原理、设计方法和实现技巧，使学生掌握通信系统设计和仿真工具，为毕业设计做准备，为将来的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。 1.2.2 基本要求(1)设计Apple Watch界面，显示时间。(2)设计连接天气、航班信息、播放音乐、测量心跳、计步、闹钟等功能键，及相关子界面及功能程序设计。1.2.3 发挥部分(1) 设计音乐选择功能(2) 设计录音功能2 设计思路通过可以获取时间的控件获取时间信息，并时时显示在主面板上。天气、航班信息、播放音乐、测量心跳、计步等功能键用布尔控件进行设置，然后通过数据转换子VI将其转换为特定的数值信息；将数值信息传输的主程序VI，通过主程序VI的事件结构进行相应的功能选择并运行相应的程序；最后将得出的结果写入缓存文本文档，通过读取程序显示在主面板上。天气系统：首先将数据信息写入数据库，然后通过字符串搜索控件搜索相应的信息。航班信息：类似天气系统，区别在于搜索内容不同。测量心跳：心跳和脉搏都是震动信息，震动就会产生声音，通过声音采集控件对声音信息进行收集，通过单频测量控件测量其频率，然后进行数值转换就可以计算出心跳。计步系统：由于人行走是一个减速度瞬间增加并瞬间减小的过程，所以用加速度传感器测量加速度信息，然后经过滤波器滤波，滤去频率过高和过低的信号，然后通过电压比较器消除噪声影响，每得到一个符合条件的信号就计数加一。闹钟系统：通过比较控件，对字符串进行比较，相等时蜂鸣器鸣叫。播放音乐：通过事件结构对歌曲进行选择，播放声音控件播放音乐。录音系统：通过声音采集控件对声音进行采集，然后通过写入声音控件对声音进行写入，用播放声音系统进行播放。3 设计方框图主面板布尔信息数据转换数字选择信息主程序功能选择闹钟系统录音系统计步功能心跳测量音乐播放航班信息天气查询结果信息存储读取结果信息主面板4 各部分电路设计及参数计算4.1 主面板设计4.1.1设计思路通过开关输出布尔信号，然后经过布尔至（0,1）转换控件将信号传输到子VI中进行下一步的处理，同时将闹钟开关信息及定时时间传输到系统时间子VI中；然后通过读取文本信息控件对文本内容进行读取，及通过字符串搜索对文本内容进行查询，最后显示输出结果；结果显示后清空文本数据缓存避免程序出错。4.1.2 设计程序图图4.1-1 主面板设计图4.2 数据转换子VI设计4.2.1 设计思路该部分程序主要是对（0,1）布尔信号进行处理，我们选用加法将输入的字符串信号转换为特定的数值信号，以用于作为事件结构的输入端，对触发事件进行选择；选择触发事件后程序将输出特定的数字量，将此数字量传输到主程序VI中用以选择程序实现的功能。4.2.2 设计程序图图4.2-1 数据转换设计图4.3 主程序设计4.3.1 设计思路通过对数据转换子VI的输出的数据进行读取选择运行的程序，其中天气搜索程序通过将数据库写入文本文档进行缓存，然后通过主面板的搜索控件进行数据搜索；航班信息系统与之类似，区别只在于数据库不同；音乐播放系统通过对音乐播放控件写入播放集控件对声音信息进行收集，通过单频测量控件测量其频率，然后进行数值转换就可以计算出心跳；计步系统：由于人行走是一个减速度瞬间增加并瞬间减小的过程，所以用加速度传感器测量加速度信息，然后经过滤波器滤波，滤去频率过高和过低的信号，然后通过电压比较器消除噪声影响，每得到一个符合条件的信号就计数加一来进行计步；闹钟系统：通过比较控件，对字符串进行比较，相等时蜂鸣器鸣叫；录音系统：通过声音采集控件对声音进行采集，然后通过写入声音控件对声音进行写入，用播放声音系统进行播放。4.3.2 天气系统程序图 天气系统采用了提前将天气信息输入数据库中得方法，通过读取文本信息的方法读取文本文件，然后将该文本信息保存到数据缓存文本中，经过主面板的读取文本信息控件和搜索字符串控件查询文本信息，如图4.3-1。4.3-1 天气系统设计图4.3.3 航班信息系统程序图 航班信息系统需要提前将航班信息输入数据库中得，然后通过读取文本信息的方法读取文本文件，然后将该文本信息保存到数据缓存文本中，经过主面板的读取文本信息控件和搜索字符串控件查询文本信息，如图4.3-2。4.3-2 航班信息系统设计图4.3.4 音乐播放系统程序图 音乐播放系统运用了音乐播放控件，通过对地址输入控件进行赋值进行音乐播放，其中音乐播放时间采用系统延时进行播放时间控制，同时此程序可以通过主面板的数值输入控件进行歌曲的选择，并通过将字符串写入数据缓存文本在主面板上显示歌曲名称，如图4.3-3图4.3-3 音乐播放系统设计图4.3.5 心跳测量系统程序图 由于无论是心脏跳动还是脉搏波动都是震动，震动就会产生声音，心跳测量系统采用声音采集的方法采集心跳波动信息，并以单频测量控件测量信号频率，将频率乘60即为心跳一分钟跳动的次数，如图4.3-4。4.3-4 心跳测量系统设计图4.3.6 计步系统程序图 因为人体自身行走，即便是匀速行走也是一个加速度瞬间增大然后瞬间减小的过程，通过检查人体行走的加速度大小是否大于某一个特定值，如果大于即计数加一可以对人体行走信息进行监测，如图4.3-5。图4.3-5 计步系统设计图4.3.7 录音系统程序图 录音系统采用声音采集的方法，将采集到的声音信息写入.wav文件中，然后可以使用音乐播放功能将录下的声音信息进行播放，如图4.3-6。4.3-6 录音系统设计图4.3.8 闹钟系统程序图 闹钟系统首先采用获取当前时间控件获取当前时间，然后通过格式化时间/日期字符串控件显示时间信息；将时间信息字符串进行不同的截取连接然后与主面板输入的控制信息进行比较，通过布尔至（0,1)转换控件将布尔信息与闹钟开关信息进行比较，将此值输入到蜂鸣器的使用系统警报端控制蜂鸣器鸣叫，如图4.3-7。4.3-7 闹钟系统设计图4.6 DAQ数据采集4.6.1DAQ原理数据采集(DAQ)原理为：从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采非电量或者电量信号,送到上位机中进行分析，处理。以作为某些设备的输入。4.6.1 DAQ数据采集框图图4.6.1 DAQ数据采集框图4.6.2 DAQ数据采集结果DAQ数据采集结果图4.5 运行结果图图4.4-1 天气系统结果图与4.4-2 航班信息系统结果图图4.4-3 音乐播放系统结果图4.4-4 心跳测量系统结果图4.4-5 计步系统结果图4.4-6 录音系统结果图5 工作过程分析 通过开关输出布尔信号，并将信号传输到子VI中进行下一步的处理，通过对数据转换子VI的输出的数据进行读取选择运行的程序，其中天气搜索程序通过将数据库写入文本文档进行缓存，然后通过主面板的搜索控件进行数据搜索，以及通过读取文本对字符串进行显示输出结果；航班信息系统与之类似，区别只在于数据库不同；音乐播放系统通过对音乐播放控件写入播放地址来播放音乐；测量心跳：心跳和脉搏都是震动信息，震动就会产生声音，通过声音采集控件对声音信息进行收集，通过单频测量控件测量其频率，然后进行数值转换就可以计算出心跳；计步系统：由于人行走是一个减速度瞬间增加并瞬间减小的过程，所以用加速度传感器测量加速度信息，然后经过滤波器滤波，滤去频率过高和过低的信号，然后通过电压比较器消除噪声影响，每得到一个符合条件的信号就计数加一来进行计步；闹钟系统：通过比较控件，对字符串进行比较，相等时蜂鸣器鸣叫；录音系统：通过声音采集控件对声音进行采集，然后通过写入声音控件对声音进行写入，用播放声音系统进行播放。小 结 过一星期的LabVIEW课程设计，对一学期来学习的LabVIEW的基本操作和编程技巧有了进一步的掌握，LabVIEW作为一门新式的以图形化编程的语言，不仅提供了简单易学的编程方法，而且提供了海量的可调用的模块，涉及到各个方面。LABVIEW应用领域广泛，我们可以十分方便地找到各种适用于测试测量领域的LabVIEW工具包。这些工具包几乎覆盖了所需的所有功能，在这些工具包的基础上设计程序相对于其他编程方法显得容易多了，这也让我对这门课程产生了更加浓厚的兴趣。LabVIEW包含多种多样的数学运算函数，特别适合进行模拟、仿真、原型设计等工作。在设计机电设备之前，可以现在计算机上用LabVIEW搭建仿真原型，验证设计的合理性，找到潜在的问题。使用LabVIEW进行软件模拟，可以达到同样的效果，使我们获得实践的机会，同是也大大缩短程序开发时间。 通过一个学期的学习，我深刻地体会到LabVIEW的高效，对这种编程语言有很大的兴趣。在课程设计的这样一星期里，我把教材又看了一遍，还在网上查了不少资料，从中学到了大量的技巧。不过在设计过程中也越来越感到，LabVIEW入门很容易，深入做下去，完成一个像样的工程，还得懂得各方面的知识，进一步的学习和掌握。这是一门实践性很强的课程，很多知识是从书上看来的，而且看完之后，自己还觉的不错，觉得自己已经掌握的很好了，但真到实际做东西的时候，就会觉得困难重重，这时再去查书，便有了对知识的更深层次的理解。 致 谢 在这次虚拟仪器课程设计中我学到了很多知识，锻炼了自己的能力，感谢我的指导老师雷老师在此次课程设计中给予我的指导，也感谢我的同学对我的热心帮助。 在这次课程设计中中，雷老师在虚拟仪器课程设计实践经验给我们许许多多的帮助，在我们面对问题时对我们的耐心指导，对我们不会