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1、黑体五号图书分类号：密 级：中文题目黑体二号，居中英文题目Arial二号，大写，居中黑体初号，居中毕业设计(论文)基于虚拟仪器的电子称设计黑体小三，居中 Based on the virtual instrument electronic says design学生学号学生姓名蓝颖睿学院名称信电工程学院专业名称电子信息工程技术指导教师朱永红2012年5月29日摘要本文的主题是“基于虚拟仪器的电子称设计”，基于labview7.1 express平台编程设计的。主要阐述了硬件电路构成，软件设计的思想和具体实现，系统应用虚拟仪器进行数据采集、处理和显示，从而实现电子称的设计功能，它具有测量精度高、
2、界面友好 、运行稳定可靠、功能便于扩展 。且本论文对上述的功能模块逐一进行了分析，并进行了整个测试系统的程序调试与研究。 关键词：电子称，虚拟仪器，数据采集，处理及显示目录摘要1绪论31.1设计的目的31.1 虚拟仪器和labview介绍31.1.1 虚拟仪器概述31.1.2 虚拟仪器介绍41.2 电子称系统的硬件部分简述61.2.1 压力传感器61.2.3 数据采集82.电子称系统软件设计102.1 用户界面设计102.1.1 程序前面板修饰102.1.2 系统用户界面设计图112.2. 框图程序设计112.2.1 主控模块122.2.2 数据采集模块133. 电子称测试系统的调试193.1
3、 硬件的安装调试193.2 软件的调试193.2.1 U28数据采集卡193.2.2 开启程序223.2.3 程序的调试233.2.4 程序的改进过程23总结24致谢25参考文献26绪论1.1设计的目的随着人们对电子称测量数据的精确要求越来越高，电子称已成为现实生活中不可缺少的称重仪，即电子称是各行业对物料进行计量或工矿业在生产过程中对物料重量进行各种控制的新一代重量计量器具。作为重量测量仪器，虚拟仪器电子秤在各行各业中开始显现其测量精度高，测量速度快，操作简单易学，可以实时监控的巨大优点，使其已经开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称，成为测重领域的主流产品结合压力传感器技术、数据采集技术和虚拟
4、仪器技术开发设计了一种基于LabVIEW 的虚拟仪器电子秤，该系统采用普通Pc机为主机，利用图形化可视测试软件LabVIEW为软件开发平台，将被测重量转换处理进行数据采集，实时进行处理、显示设备成本低，使用方便灵活，适用于工厂企业和教学。选择labview软件是因为LabVIEW是美国 National Instruments(简称 NI)公司推出的一个图形化软件开发环境，它是一个通用的软件开发平台，其最大优势在于测控系统的开发。它不仅提供了几乎所有经典的信号处理函数和大量现代的高级信号分析工具 ，而且 LabVIEW程序还很容易和各种数据采集硬件集成 ，可以和多种主流的工业现场总线通信以及与
5、大多数通用标准的实时数据库链接。这种编程方式强调信号处理的实际过程，编程简单，调试方便 。1.1 虚拟仪器和labview介绍1.1.1 虚拟仪器概述虚拟仪器是基于计算机的仪器，是通过计算机加上软件和硬件使得使用者在操作计算机时，就像在操作自己设计的专用电子仪器。虚拟仪器是一种全新的概念，它是利用计算机的硬件资源（CPU、存储器、显示器、键盘、鼠标）、标准数字电路（GPIB、RS232接口总线、新型的VXI接口总线、信号调理和转换电路、图像采集电路、现场总线等）以及计算机软件资源（数据分析与表达、过程通信、图像用户界面等），经过有针对性的开发测试，使之成为一套相当于使用者自己设计的传统仪器。简
6、单的说，虚拟仪器技术就是用户自定义的基于PC技术的测试和测量解决方案。相对于传统仪器，它有四大优势：性能高、扩展性强、开发时间少、完美的集成功能。虚拟仪器的特点有：l 具有可变性、多层性、自助性的面板。l 强大的信号处理能力。l 虚拟仪器的功能、性能、指标可有用户定义。l 具有标准的、功能强大的接口总线、板卡以及相应软件。l 虚拟仪器具有开发周期短、成本低、维护方便、易于应用的特点。1.1.2 虚拟仪器介绍一、Labiew概述Labview是美国国家仪器公司（National Instrument 简称NI公司）推出的一门图形化编程语言，同时也是优秀而著名的虚拟仪器开发平台。Labview是l
7、aboratory virtual instrument engineering workbench的英文缩写，即实验室虚拟仪器集成环境，是一种图形化的编程语言G语言。与VB，VC+等基于文本型程序代码的编程语言不同，labview采用图形模式的结构图构建代码，因而，在使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的时用图标、连线构成的流程图。因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。二、Labview中的基本概念（VI的概念）用l
8、abview开发出的应用程序被称为VI(virtual instrument,即虚拟仪器)。VI是由图标、连线以及框图构成的应用程序，由front panel(前面板)和block diagram(两部分构成)。前面板是应用程序的界面，是人机交互的窗口，主要由controls（控制量）和indicators（显示量）构成。后面板是VI的代码部分，也是VI的核心。后面板主要由图标、连线和框图构成，这些图标、连线和框图实际上是一些常量、变量、函数、Vis，正是它们构成了VI的主体。 图11前面板与后面板 在LabVIEW的用户界面上，应特别注意它提供的操作模板，包括工具（Tools）模板、控制（C
9、ontrols）模板和函数（Functions）模板。（如图22）这些模板集中反映了该软件的功能与特征。图1-2 工具模块、控制模块、函数模块（1） 工具模板（Tools Palette）该模板提供了各种用于创建、修改和调试VI程序的工具。如果该模板没有出现，则可以在Windows菜单下选择Show Tools Palette命令以显示该模板。当从模板内选择了任一种工具后，鼠标箭头就会变成该工具相应的形状。当从Windows菜单下选择了Show Help Window功能后，把工具模板内选定的任一种工具光标放在流程图程序的子程序（Sub VI）或图标上，就会显示相应的帮助信息。（2）控制模板（
10、Control Palette）该模板用来给前面板设置各种所需的输出显示对象和输入控制对象。每个图标代表一类子模板。如果控制模板不显示，可以用Windows菜单的Show Controls Palette功能打开它，也可以在前面板的空白处，点击鼠标右键，以弹出控制模板。 （3）功能模板(Functions Palette)只有打开了流程图程序窗口，才能出现功能模板。该模板上的每一个顶层图标都表示一个子模板。若功能模板不出现，则可以用Windows菜单下的Show Functions Palette功能打开它，也可以在流程图程序窗口的空白处点击鼠标右键以弹出功能模板。1.2 电子称系统的硬件部分
11、简述1.2.1 压力传感器(1) 传感器的定义综合国内外传感器的定义可广义定为：“凡是利用一定的物性（物理，化学，生物）法则，定理，定律和效应等进行能量转换与信息转换，并且输出与输入严格一一对应的器件和装置均可称为传感器”。(2) 传感器在现代社会中的地位及应用传感器技术是当今世界各发达国家普遍重视并大力发展的一项新兴的高新技术，是电子信息产业中的基础行业。传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路先锋，美国早在20世纪80年代就声称世界已进入传感器时代，成立了国家技术小组，帮助政府组织和领导各大公司与研究部门的传感其技术开发工作。日本则把传感器技术列为十大技术之一。日本工商
12、界人士声称“支配了传感器技术就能够支配新时代”。世界技术发达国家对开发传感器技术都十分重视。美，日，英，法，德和和独联体等都把传感器技术列为国家重点开发的关键技术之一。 我国从20世纪60年代开始传感器技术的研究与开发，为了满足我国对传感器的需求，国家先后制定了有关传感器产业的一系列方针政策，这些政策有力促进了我国传感器技术水平的提高和发展，在国民经济建设各个领域，特别是满足军事装备和重点工程需求方面起到日益重要的作用。如： 在军事应用中，传感器是信息搜集，目标探寻的重要手段，是现代武器装备不可缺少的组成部分。传感器大量地用于目前正在研制的新一代武器和军事技术产品中。传感器在举世上的应用，促使
13、作战，侦查和保障行为向更加先进的形式转变，而且通过使用独立的和半独立的微小型传感装置进行隐蔽监视，杀伤有生力量和摧毁敌方目标，建立可靠且不易受到伤害的侦查，通信，导航，目标指示和武器操纵，并对武器装备和军事技术设施的状态进行控制和诊断。 在当今的航空，航天领域中的传感器主要有四种用途：1）提供有关航天器的工作信息，其诊断故障的作用；2）判断个系统间工作的协调性，验证设计方案；3)提供全系统自检所需信息，给指挥员下决心提供依据；4）提供各分系统，整机内部检测参数，验证设计的正确性等。(3) 传感器在国内外的发展趋势敏感元件与传感器发展的总趋势是集成化，多功能化，智能化和系统化。传感器领域的主要技
14、术正在现有基础上延伸和提高，并加速新一代传感器的开发和产业化。21世纪初，微电子技术，大规模集成电路技术，计算机技术达到成熟期，光电子技术将进入发展的中期，超导电子等新技术将进入发展的初期，均为加速研制新一代传感器提供了发展的条件。传感器的发展如下：1)MEMS技术，纳米技术将高速发展，成为新一代微传感器、微系统的核心技术，是21世纪传感器技术领域中带有革命变化的高新技术。2)发现与利用新效应，比如物理现象、化学反应和生物效应，发展新一代传。3)提高传感器的性能。4)传感器的微型化与微功耗。5)传感器的集成化、智能化、多功能化、数字化及网络化。力传感器是力变换成电信号的测量元件。力传感器可分为
15、利用一次变换元件的弹性体变型和利用与带测力元件平衡的类型。力传感器在机器人领域中有可以成为力敏传感器。承担检测机器人的臂或转矩的功能，属于触角传感器。力学传感器的种类繁多 ，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器 、电阻式压力传感器、电感 式压力传感器、电容式压力传感器等。本系统采用的压力传感器是电阻应 变式传感器。电阻应变片压力传感器是能将所测压力直接转换成电信号的敏感元件，在子传感器中占据重要地位，是国内外应用较为广泛的一种，它具有精度高、测量范围广、频响特性好等优点当电阻应变式传感器在外力作用下产生机械形变时，其电阻值也相应发生变化，其电阻变化与应变的关系为 其中 K5为灵敏系数 ，由金属材料决定；为应变 ，当压力 F在一定范围内时，以一个常数正比于 F，应变由 物体质量产生的荷重而形成，因此可得： m=b*F+a (a，b为
