熊強強+耿健

【摘要】 設(shè)計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，硬件部分包括測量傳感器電路、信號調(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。通過以上軟、硬件的設(shè)計可以實現(xiàn)在通過對于物體重量的測量到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)的不斷進步和人們生活的需要使得電子秤的功能和作用不斷的擴大。電子秤已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是滿足于簡單的稱重的功能，應(yīng)當(dāng)會朝著智能化、信息化的方向發(fā)展，故此，設(shè)計一款性能優(yōu)秀、價格適中的電子稱也就成為了各大高校、科研院所的一個熱門話題。

二、硬件設(shè)計

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)主要由測量重量并且傳輸壓力信號的傳感器電路、信號轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集的電路，以及最后計算機上的數(shù)據(jù)處理軟件。

2.2 全橋測量電橋

在全橋型的測量電路中，需要將受力性質(zhì)相同的兩個電阻應(yīng)變片相互連接在電橋的對邊，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，其橋路輸出電壓Uout=KEε。橋式測量電路包括四個電阻，電阻應(yīng)變片電阻可以是這四個電阻中的任何一個，電橋的兩個對角線分別接入工作電壓U和輸出電壓Uo。

2.3 三運放電路

本次試驗設(shè)計中，我們采用的是三運放大電路，其主要的元件是三運放大器。一般情況下，在很多需要使用A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機系統(tǒng)中，傳感器所輸出的模擬信號比較微弱，所以需要通過一個放大器對模擬信號進行一定程度的放大，來滿足A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求。

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，這樣就能夠保證對信號進行連續(xù)的測量和收集。將PCI-6024E 數(shù)據(jù)采集卡連接到計算機主板上的PCI插槽中，接好50芯的數(shù)據(jù)線和轉(zhuǎn)接板等多個附件。安裝好硬件部分后，相應(yīng)的LabVIEW和NI-DAQ就會出現(xiàn)在Measurement& Automation Explorer的Configuration>Mysystem> Devices and Interfaces列表中。在名為PCI-6024E的設(shè)備上單擊右鍵在對話框中選擇NI PCI-6024E一項：“DEV1”，然后進行Properties對話框配置、自我配置、Test Panels、AO測試、DI/O測試、Counter I/O 測試、復(fù)位設(shè)備、創(chuàng)建任務(wù)。

三、 軟件設(shè)計

3.1 軟件總體設(shè)計流程圖

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言，程序主要由標(biāo)定、稱重和查看三個部分構(gòu)成。

一開始就需要初始化設(shè)計，然后進行數(shù)據(jù)通道配置，接下來進行菜單的選擇，是否需要標(biāo)定，如果需要就進行標(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)定就開始對于所測量的物體進行稱重，如果這時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

本次試驗設(shè)計的框圖由五個模塊構(gòu)成，即用戶登錄模塊、主機控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)輸入模塊和儲存模塊。

上圖1為登錄程序及其初始化程序框圖，實現(xiàn)的功能是在進行整個系統(tǒng)的初始化同時對于用戶及其密碼的進行登錄的判斷，同時允許用戶從新設(shè)置密碼。

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

該圖3程序框圖所實現(xiàn)的功能是按照預(yù)先設(shè)定的要求，對于數(shù)據(jù)進行采集、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

[1]張璇.Labview設(shè)計基礎(chǔ)[J]. 電子測量與儀器學(xué)報2009

[2]吳剛.模擬電子技術(shù)[D].吉林：吉林大學(xué).2002.

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