基于Labview的電子秤設計

熊強強+耿健

【摘要】 設計了一套基于虛擬儀器Labview的電子秤系統。該套電子稱系統采用了模塊化的編程思想，利用虛擬儀器Labview作為開發平臺環境，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、信號調理電路、以及數據采集電路三大部分，軟件模塊分為登錄、配置、圖形顯示以及數據顯示四大部分。通過以上軟、硬件的設計可以實現在通過對于物體重量的測量到Labview虛擬儀器的顯示，并且能夠保存相關的數據，以便以后進行查看和分析。

【關鍵字】 電子秤 虛擬儀器 數據采集 Labview

一、引言

在當今這種快節奏的環境中，科學技術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。電子秤已經遠遠不是滿足于簡單的稱重的功能，應當會朝著智能化、信息化的方向發展，故此，設計一款性能優秀、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、硬件設計

2.1 硬件總體方案

電子秤中，就硬件部分而言，其組成結構主要由測量重量并且傳輸壓力信號的傳感器電路、信號轉換和數據采集的電路，以及最后計算機上的數據處理軟件。

2.2 全橋測量電橋

在全橋型的測量電路中，需要將受力性質相同的兩個電阻應變片相互連接在電橋的對邊，如果電阻應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轉換和數字采集的單片機系統中，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轉換器對輸入信號電平的要求。

2.4 數據采集卡

PCI-6024E 數據采集卡支持DMA方式以及雙緩沖區模式，這樣就能夠保證對信號進行連續的測量和收集。將PCI-6024E 數據采集卡連接到計算機主板上的PCI插槽中，接好50芯的數據線和轉接板等多個附件。安裝好硬件部分后，相應的LabVIEW和NI-DAQ就會出現在Measurement& Automation Explorer的Configuration>Mysystem> Devices and Interfaces列表中。在名為PCI-6024E的設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、復位設備、創建任務。

三、 軟件設計

3.1 軟件總體設計流程圖

電子秤的軟件環境是Labview2012，在Labview2012下，采用的是圖形化的編程語言，程序主要由標定、稱重和查看三個部分構成。

一開始就需要初始化設計，然后進行數據通道配置，接下來進行菜單的選擇，是否需要標定，如果需要就進行標定，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，最后當這一切都完成后，就結束了本次操作。

3.2 程序框圖

本次試驗設計的框圖由五個模塊構成，即用戶登錄模塊、主機控制模塊、數據處理模塊、數據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，實現的功能是在進行整個系統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置密碼。

上圖2是對于人機操作的處理循環程序框圖，所實現的功能是將循環往復地顯現當前信號采集的狀態。

該圖3程序框圖所實現的功能是按照預先設定的要求，對于數據進行采集、保存、和處理（顯示或者調取以往的歷史數據）。

參 考 文 獻

[1]張璇.Labview設計基礎[J]. 電子測量與儀器學報2009

[2]吳剛.模擬電子技術[D].吉林：吉林大學.2002.

[3]徐勇軍.數字電子技術[M].北京：電子工業出版社.2005.