测控系统工程设计课程设计-基于虚拟仪器的电子秤设计毕业论文.doc
《测控系统工程设计课程设计-基于虚拟仪器的电子秤设计毕业论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《测控系统工程设计课程设计-基于虚拟仪器的电子秤设计毕业论文.doc(17页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、羀蒀薃螇艿葿蚅羂膅蒈螇螅肁蒇蒇羀羆肄蕿螃袂膃蚂罿膁膂莁螂膇膁薃羇肃膁蚆袀罿膀螈蚃芈腿蒈袈膄膈薀蚁肀芇蚂袆羆芆莂虿袂芅蒄袅芀芅蚇蚈膆芄蝿羃肂芃葿螆羈节薁羁袄芁蚃螄膃莀莃羀聿荿蒅螂羅荿薈羈袁莈螀螁艿莇葿蚄膅莆薂衿肁莅蚄蚂羇莄莄袇袃蒃蒆蚀膂蒃薈袆肈蒂蚁蚈羄蒁蒀袄羀蒀薃螇艿葿蚅羂膅蒈螇螅肁蒇蒇羀羆肄蕿螃袂膃蚂罿膁膂莁螂膇膁薃羇肃膁蚆袀罿膀螈蚃芈腿蒈袈膄膈薀蚁肀芇蚂袆羆芆莂虿袂芅蒄袅芀芅蚇蚈膆芄蝿羃肂芃葿螆羈节薁羁袄芁蚃螄膃莀莃羀聿荿蒅螂羅荿薈羈袁莈螀螁艿莇葿蚄膅莆薂衿肁莅蚄蚂羇莄莄袇袃蒃蒆蚀膂蒃薈袆肈蒂蚁蚈羄蒁蒀袄羀蒀薃螇艿葿蚅羂膅蒈螇螅肁蒇蒇羀羆肄蕿袈膄膈薀蚁肀芇蚂袆羆芆莂虿袂芅蒄袅芀芅蚇蚈膆芄蝿羃
2、肂芃葿螆羈节薁羁袄芁蚃螄膃莀莃羀聿荿蒅螂羅荿薈羈袁莈螀螁艿莇葿蚄膅莆薂衿 课程设计说明书(2016 /2017学年第一学期) 课程名称 : 测控系统工程设计 题 目 :基于虚拟仪器的电子秤设计 专业班级 : 学生姓名 : 学 号 : 指导教师 : 设计周数 : 一周 设计成绩 : 20年 月 日目 录绪 论21、设计的目的32、原始数据和主要任务及技术要求32.1原始数据和主要任务 32.2技术要求 33、电子称系统的硬件部分简述33.1实验原理33.2实验步骤43.3软件流程 43.4数据采集 54、电子称系统软件设计54.1用户界面设计 54.2框图程序设计 64.2.1主控模块 64.2
3、.2数据采集模块 75、电子称测试系统的调试 115.1硬件的安装调试115.2软件的调试115.2.1 U18数据采集卡115.2.2开启程序145.2.3程序的调试146、总结 147、参考文献 15绪 论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
4、术和虚拟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
5、信以及与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 。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、界面友好、运行稳定可靠、功能便于扩展 。且本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。 1、设计的目的 虚拟仪器技术是测试技术和计算机技术相结合的产物,它融合了测试理论、仪器原理和技术、计算机接口技术、高速总线技术以及图形化软件编程技术于
6、一身,实现了测量测试仪器的集成化、智能化、多样化及可编程化,本课程设计的目的旨在帮助学生学习和了解虚拟仪器的原理和开发技术,掌握虚拟仪器软件平台LabVIEW的主要编程方法及调试技术,并完成相应的电子秤设计。2、原始数据和主要任务及技术要求2.1原始数据和主要任务 了解电阻应变式传感器的工作原理;掌握桥式测量和差动放大电路的工作原理;确定上位机监控系统的控制方案;利用LabVIEW软件编制上位机监控系统界面,实现电子秤的基本测量功能,建立实时显示曲线,并设定相应的标定系统;对本次课程设计进行总结,撰写课程设计报告。2.2技术要求 设定相应的“零”标定功能系统和两个10克砝码来标定系统;实现电子
7、秤的基本测量功能,并进行同步动画显示重量;要求系统操作简单,使用方便,满足用户要求;课程设计报告书写规范,文字通顺,图表清晰,数据完整,结论明确。3、电子称系统的硬件部分简述 3.1 实验原理:1) 本实验的压力传感器是电阻应变式传感器,故其电阻变化与电阻的关系如下:其中: 为灵敏系数,由金属材料决定;当压力F 在一定范围内时, 以一个常数正比于F。故由压力传感器连接线路及压力传感器的性质,可知电路的CH2 电压输出与压力传感器上所放置物体的质量近似成线性关系,因而有:m=a*F+b (a,b 为常数)通过测试,可得到经验方程:质量=145*UCH2+502) 利用U18 硬件平台可实现模拟信
8、号的采集输入(A/D 转换)。 电阻的变化可通过电桥电路转换为相应的电压信号,因此电压信号与压力(被测质量)近似成线性关系, 由于电桥输出信号较小且会受到外界信号的干扰,因此在电桥输出后需加上放大电路和抗干扰电路。具体硬件电路如图: 如图所示,当压力传感器上压力变化时,其电阻也相应发生线性变化,从而压力桥式测量电路输出端电压发生变化 ,该变化电压通过连接器J2 进入由LM324 的U8B、U8C、U8D 组成的差动放大电路进行一级放大,再经过LM324 的U8A 进行二级放大后在CH2端输出一个与压力成正比的线性电压波形 。其中通过调节电位器RX4来改变差动放大倍数,在U8D输出端得到一级放大
9、信号;通过调节电位器 RX5来调节电路对称性 ,实现对于干扰信号的抑制。3.2 实验步骤1)接线:将压力传感器经J2 连接至压力桥式测量电路,将实验板模拟口XS1与采集卡模拟口XS2连接。2)通过调节电位器RX4 来改变差动放大倍数,在U6D 输出端得到一级放大信号;通过调节电位器RX5 来调节电路对称性,实现对干扰信号的抑制。3)最终结果是:在U8A 的输出端得到一个二级放大后的信号,该信号特点是:当压力增大时,该信号曲线显示增大的信息;当压力减小时,该信号曲线幅度也相应应减小。4)通过LabView 编程来实现电子秤的功能,软件要求有“零”标定功能,即无砝码放入时,软件认定为0 克,通过提
10、供的两个20 克的砝码来标定系统。3.3软件流程 初始化设备数据采集卡初始化读取采样数据 读数据进行处理 释放AD部件释放设备是否循环3.4数据采集采集卡在设计中的作用 将得到的Ucm电压送到数据采集卡中进行数据采集,再通过 USB线将数据送人计算机,由计算机利用 软件平台labview进行控制和处理 数据采集卡(DAQ)主要由多路开关、放大器、采样保持器和 AD转换器等组成,它们与定时计数器、总线接口电路等做在一块印刷电路板上,完成对被测信号的采集、放大和模数转换任务。4、电子称系统软件设计4.1用户界面设计系统用户界面设计图用户界面(前面板)是虚拟仪器的重要组成部分,仪器参数的设置、测试结
11、果显示等功能都是通过软件实现,因此要求软件界面简单直接,便于使用前面板主要由输人控制器(contro1)和输出指示器(indicate)组成。可通过控制模板和工具模板创建本系统设汁的用户界面主要包括将测量的重量用指针和数值显示面板,系统校准和标定(有0 g和2个10 g 标定系统)和控制按钮。如图4.2框图程序设计 框图程序相当于程序的源代码,只有创建了框图程序后,该程序才能真正运行。其设计主要是对节点、数据端口和连线的设计。本系统采用模块化设计,可将不同测量内容设计成单独的功能模块。各子模块分别完成一定的功能,在主界面程序或其它的子程序中调用。各功能模块间的独立性较强,一般都可单独调试、修改
12、和移植。所以整个系统软件层次清晰、易于理解、便于修改、利于开发新功能。4.2.1主控模块主控模块主要完成对系统的初始化、参数的设定、启动、释放数据采集卡、数据处理等功能程序运行过程分析:1)为了拥有对该设备的控制权在使用设备的一切功能前,我们必须用CreateDevice函数创建一个设备对象句柄hDevice,如下图函数我们只需要对这个pADPara参数结构体的各个成员简单赋值即可实现所有硬件参数和设备状态的初始化。2)初始化AD部件: 功能:它负责初始化设备对象中的AD部件,为设备操作就绪有关工作,如预置AD采集通道,采样频率等,然后启动AD设备开始AD采集,随后,我们便可以连续调用Read
13、DeviceAD读取USB设备上的AD数据以实现连续采集。注意:每次在InitDeviceAD之后所采集的所有数据,其第一个点是无效的,必须丢掉,有效数据从第二个点开始返回值:如果初始化设备对象成功,则返回TRUE, 且AD便被启动。否则返回FALSE, 用户可用GetLastError捕 3)数据处理利用求取的平均值乘以校准时求得b的数值得到的电压值再加上a的在校准时得到的数值就实现了称重数据的读取4)根据while循环变量是否为真来判断是否结束程序,如果为真继续执行,如果为假则推出程序。 5)释放设备 功能:释放设备对象所占用的系统资源及设备对象自身。返回值:若成功,则返回TRUE, 否则
14、返回FALSE, 用户可以用GetLastError捕获错误码。应注意的是,CreateDevice必须和ReleaseDevice函数一一对应,即当您执行了一次CreateDevice,再一次执行这些函数前,必须执行一次ReleaseDevice函数,以释放由CreateDevice占用的系统软硬件资源,如系统内存等。只有这样,当您再次调用CreateDevice函数时,那些软硬件资源才可被再次使用。4.2.2数据采集模块 LabVIEW 的数据采集(Data Acquisition)程序库包括了许多 NI 公司数据采集(DAQ)卡的驱动控制程序。通常,一块卡可以完成多种功能 - 模/数转换
15、,数/模转换,数字量输入/输出,以及计数器/定时器操作等。用户在使用之前必须DAQ卡的硬件进行配置。这些控制程序用到了许多低层的DAQ驱动程序。本课程需要一块安装好的DAQ卡以及LabVIEW开发系统。 本次设计中数据采集模块主要完成模拟量与数字量的相互转换,实现数据的采集测量。图中数组为初始化数组,为初始值0,每次执行完后按下按钮数组自动恢复初始值,并依次循环,直到程序结束,表示数组长度为了提高读取速率,根据特定要求,其长度必须指定为32字的整数倍长,如32、64、128 8192等字长,否则,USB设备对象将失败该读操作。为创建一个ID设备对象句柄,并返回设备对象句柄;函数可以使用创建句柄
16、以初始化设备的AD部件并启动AD设备;参数:创建了设备对象句柄后,便可用函数初始化AD部件,关于采样通道、频率等的参数的设置都是由这个函数的参数结构体决定的,对这个参数结构体的各个成员简单赋值0,2,2。即可实现所有硬件参数和设备状态的初始化,然后这个函数启动AD设备反复读取AD数据以实现连续不间断采样。(注:虽然主要面对批量读取,高速连续采集而设计,但亦可用它以少量点如32个点读取AD数据,以满足慢速采集需要由于参数需要的是返回值,所以需要实现对AD设备的关闭;关闭AD设备后,便可得到相应的数据(但设备对象句柄依然存在)。数组:要使用这个数组,根据LabView的特点,应分配一个16字节的内
17、存单元,每一个字节的内存单元对应相应位置上的开关量输入状态。要使用这些状态,根据得到DI数据,将存放实际的当前开关量状态的内存单元用Index Array数组操作控件将其每一路开关量状态分离出来,即可确定每一路开关输入状态。详见开关量输入输出LabView演示部分。数组的功能主要实现对数组内容的替换,将得到的电压值输出从而实现对数据的采集;校准标定模块校准标定模块主要是对系统进行校准和标定模块如下: 图中为while循环结构,i为循环变量,右下端则为条件端子;如上图用0克砝码,既无法码放入时,软件认定为0克进行校准,即U0=0g;为分支结构图:Case,其中?表示条件端子,False表示子程序
18、标识,当按下0克砝码按钮时,子程序标识为Ture,代表真说明校准成功;如上图用20克砝码来标定系统时程序进行前的条件端子,即U20=20g;为分支结构图:Case, 其中?表示条件端子,False表示子程序标识,当按下2O克砝码按钮时,,子程序表示为 Ture,代表真说明校准成功;:如上图为延时计时器,且延时时间为2秒;如上图校准是程序性进行前的条件端子;为20克;是的一个局部变量; 是的一个局部变量;为b的输出值;为a的输出值。根据流程图和程序代码,我们对校准标定模块进行如下分析:将标定数值20克除以两个局部变量的电压差即U20减去UO得到数值b,表达式为20/(20-0)=1g; 0减去乘
19、以b的值得到数值a,表达式为0-U0* b=a;根据经验方程:m=b*f+a得a=145g数据处理模块的功能主要对采集数据输出的电压值求取平均数; 的局部变量; 的局部变量数组实现的是元素的输出; 和是数据采集输出的两种方式其实现功能是用所得平均值乘以变量b值将得到的电压值加上变量a值,从而实现数据的输出。当按下时表示while循环结束;把以上的各个加以模块综合就可以得到Labview完整的电子称设计流程图如下:5、电子称测试系统的调试5.1硬件的安装调试在调试时,我们用一台可调稳压电压源来模拟压力传感器的输出电压信号。把数据采集卡插到计算机主板上,从采集卡端子盒的输入端子引出两根导线分别与稳
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 测控 系统工程 设计 课程设计 基于 虚拟仪器 电子秤 毕业论文
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【胜****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【胜****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。