基于Labview的電子秤設(shè)計(jì)

熊強(qiáng)強(qiáng)+耿健

【摘要】 設(shè)計(jì)了一套基于虛擬儀器Labview的電子秤系統(tǒng)。該套電子稱系統(tǒng)采用了模塊化的編程思想，利用虛擬儀器Labview作為開發(fā)平臺(tái)環(huán)境，具體分為軟件部分和硬件部分兩大塊，其中，硬件部分包括測(cè)量傳感器電路、信號(hào)調(diào)理電路、以及數(shù)據(jù)采集電路三大部分，軟件模塊分為登錄、配置、圖形顯示以及數(shù)據(jù)顯示四大部分。通過(guò)以上軟、硬件的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)在通過(guò)對(duì)于物體重量的測(cè)量到Labview虛擬儀器的顯示，并且能夠保存相關(guān)的數(shù)據(jù)，以便以后進(jìn)行查看和分析。

【關(guān)鍵字】 電子秤 虛擬儀器 數(shù)據(jù)采集 Labview

一、引言

在當(dāng)今這種快節(jié)奏的環(huán)境中，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和人們生活的需要使得電子秤的功能和作用不斷的擴(kuò)大。電子秤已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是滿足于簡(jiǎn)單的稱重的功能，應(yīng)當(dāng)會(huì)朝著智能化、信息化的方向發(fā)展，故此，設(shè)計(jì)一款性能優(yōu)秀、價(jià)格適中的電子稱也就成為了各大高校、科研院所的一個(gè)熱門話題。

二、硬件設(shè)計(jì)

2.1 硬件總體方案

電子秤中，就硬件部分而言，其組成結(jié)構(gòu)主要由測(cè)量重量并且傳輸壓力信號(hào)的傳感器電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集的電路，以及最后計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)處理軟件。

2.2 全橋測(cè)量電橋

在全橋型的測(cè)量電路中，需要將受力性質(zhì)相同的兩個(gè)電阻應(yīng)變片相互連接在電橋的對(duì)邊，如果電阻應(yīng)變片的初始電阻值為R1=R2=R3=R4，其變化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4時(shí)，其橋路輸出電壓Uout=KEε。橋式測(cè)量電路包括四個(gè)電阻，電阻應(yīng)變片電阻可以是這四個(gè)電阻中的任何一個(gè)，電橋的兩個(gè)對(duì)角線分別接入工作電壓U和輸出電壓Uo。

2.3 三運(yùn)放電路

本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，我們采用的是三運(yùn)放大電路，其主要的元件是三運(yùn)放大器。一般情況下，在很多需要使用A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機(jī)系統(tǒng)中，傳感器所輸出的模擬信號(hào)比較微弱，所以需要通過(guò)一個(gè)放大器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行一定程度的放大，來(lái)滿足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求。

2.4 數(shù)據(jù)采集卡

PCI-6024E 數(shù)據(jù)采集卡支持DMA方式以及雙緩沖區(qū)模式，這樣就能夠保證對(duì)信號(hào)進(jìn)行連續(xù)的測(cè)量和收集。將PCI-6024E 數(shù)據(jù)采集卡連接到計(jì)算機(jī)主板上的PCI插槽中，接好50芯的數(shù)據(jù)線和轉(zhuǎn)接板等多個(gè)附件。安裝好硬件部分后，相應(yīng)的LabVIEW和NI-DAQ就會(huì)出現(xiàn)在Measurement& Automation Explorer的Configuration>Mysystem> Devices and Interfaces列表中。在名為PCI-6024E的設(shè)備上單擊右鍵在對(duì)話框中選擇NI PCI-6024E一項(xiàng)：“DEV1”，然后進(jìn)行Properties對(duì)話框配置、自我配置、Test Panels、AO測(cè)試、DI/O測(cè)試、Counter I/O 測(cè)試、復(fù)位設(shè)備、創(chuàng)建任務(wù)。

三、 軟件設(shè)計(jì)

3.1 軟件總體設(shè)計(jì)流程圖

電子秤的軟件環(huán)境是Labview2012，在Labview2012下，采用的是圖形化的編程語(yǔ)言，程序主要由標(biāo)定、稱重和查看三個(gè)部分構(gòu)成。

一開始就需要初始化設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)通道配置，接下來(lái)進(jìn)行菜單的選擇，是否需要標(biāo)定，如果需要就進(jìn)行標(biāo)定，這一步利用到了一些算法，比如軟件線性擬合。如果選擇了不需要標(biāo)定就開始對(duì)于所測(cè)量的物體進(jìn)行稱重，如果這時(shí)不需要稱重也可以選擇是否需要查看歷史記錄，最后當(dāng)這一切都完成后，就結(jié)束了本次操作。

3.2 程序框圖

本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)的框圖由五個(gè)模塊構(gòu)成，即用戶登錄模塊、主機(jī)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)輸入模塊和儲(chǔ)存模塊。

上圖1為登錄程序及其初始化程序框圖，實(shí)現(xiàn)的功能是在進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的初始化同時(shí)對(duì)于用戶及其密碼的進(jìn)行登錄的判斷，同時(shí)允許用戶從新設(shè)置密碼。

上圖2是對(duì)于人機(jī)操作的處理循環(huán)程序框圖，所實(shí)現(xiàn)的功能是將循環(huán)往復(fù)地顯現(xiàn)當(dāng)前信號(hào)采集的狀態(tài)。

該圖3程序框圖所實(shí)現(xiàn)的功能是按照預(yù)先設(shè)定的要求，對(duì)于數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、保存、和處理（顯示或者調(diào)取以往的歷史數(shù)據(jù)）。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]張璇.Labview設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[J]. 電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)2009

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[3]徐勇軍.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社.2005.