【正文】 據(jù)的采集、內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 放大及模 /數(shù)轉(zhuǎn)換任務(wù)。 定時(shí) I/O 計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器在許多應(yīng)用中具有很重要的作用，包括對(duì)數(shù)字事件產(chǎn)生次數(shù)的計(jì)數(shù)、數(shù)字脈沖計(jì)時(shí)，以及產(chǎn)生方波和脈沖。對(duì)于要求動(dòng)態(tài)范圍寬、增量小的模擬輸出應(yīng)用，需要有高分辨率的電壓輸出。由于具有這種靈活性，可以使信號(hào)的范圍匹配 ADC 的輸入范圍，從而充分利用測(cè)量的分辨率。對(duì)于差分輸入，每一個(gè)輸入信號(hào)都有自有的基準(zhǔn)地線；由于共模噪聲可以被導(dǎo)線所消除，從而減小了噪聲誤差。利用隔離技術(shù)，可以測(cè)量帶有較高的共模電壓的信號(hào) 。 電子秤的原理框圖 本系統(tǒng)主要由壓力傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)組成 ,原理框圖如圖 所示 [4]。 本章小結(jié) 本章主要介紹了虛擬儀器的產(chǎn)生及其產(chǎn)生背景，并且給出詳細(xì)的介紹，同時(shí)介紹了虛擬 儀器 圖形化程序設(shè)計(jì)的步驟 。因此基于 Linux操作系統(tǒng)的虛擬儀器更容易滿足多任務(wù)并行處理及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和控制要求。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)合，多任務(wù)并行是經(jīng)常要解決的問(wèn)題，然而基于 Windows 操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序并不能真正實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)多任務(wù)并行處理，但是基于 Linux內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序卻更容易滿足上述要求，這是因?yàn)?： ⑴ Linux 是真正的多任務(wù)的操作系統(tǒng)，可以同時(shí)執(zhí)行幾個(gè)程序。 典型的網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器系統(tǒng)主要由基本功能單元和通訊網(wǎng)絡(luò)組成。 ⑶儀器驅(qū)動(dòng)層 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 由生產(chǎn)商開發(fā)，針對(duì)不同類型的儀器有不同的驅(qū)動(dòng)程序接口。每個(gè) VI 既可以單獨(dú)運(yùn)行，也可以被其他 VI 調(diào)用。按下單步執(zhí)行按鈕，閃爍的節(jié)點(diǎn)被執(zhí)行，下一個(gè)將要執(zhí)行的節(jié)點(diǎn)變內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 為閃爍，指示它將被執(zhí)行。 ⑵ 設(shè)置執(zhí)行程序高亮 在 Labview 的工具條上有一個(gè)畫著燈泡的按鈕，這個(gè)按鈕叫做“高亮執(zhí)行”按鈕。每個(gè)圖標(biāo)代表內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 一類子模板。 ⑹ 圖形編輯器： Labview 軟件是唯一帶有編輯器的圖形化編程環(huán)境，可以產(chǎn)生最優(yōu)化的代碼，其運(yùn)行速度快，利用內(nèi)置的繪圖器，能夠?qū)εc時(shí)間很關(guān)鍵的代碼部分進(jìn)行分析和優(yōu)化。接口軟件包中的所有程序都可運(yùn)行于多種普通計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)上。而在 VI 中，專用儀器的軟件也是使用模塊化的可重用代碼，但 VI 的功能軟件是以文件形式儲(chǔ)存在介質(zhì)里的，可以安裝在任何 PC 機(jī)上。因?yàn)橛脩粢呀?jīng)清楚的知道了，使用 PC 機(jī)和數(shù)字化通用設(shè)備連接，就可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)字化，這樣就可以方便的對(duì)數(shù)據(jù)做特定分析處理并顯示在 PC 機(jī)屏幕上，畢竟臺(tái)式 PC 機(jī)的處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般的儀器。 虛擬儀器的產(chǎn)生 在上述的背景下，提出了全新概念的儀器 ——虛擬儀器。研究單位研制的專業(yè)測(cè)試分析軟件包，可用 PC 機(jī)做許多專業(yè)性的分析處理，但軟件功能仍由研制者確定，用戶較難擴(kuò)充。 面對(duì)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距和我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的大好形勢(shì)，我們的態(tài)度應(yīng)該是明確的，就是要從觀念上、技術(shù)上和管理上迅速趕上，瞄準(zhǔn)先進(jìn)、與時(shí)俱進(jìn)、迎接挑戰(zhàn)、開拓創(chuàng)新、以提 高制造技術(shù)與制造工藝水平為突破口，主要解決規(guī)模生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)與工藝，提高批量生產(chǎn)能力， 質(zhì)量保證， 使我國(guó)的 電子秤 走上健康持續(xù)發(fā)展的軌道。小型或微型儀表主要用于小型生產(chǎn)設(shè)備和移動(dòng)的稱重系統(tǒng)中 ， 例如定量包裝秤 、 叉車秤 、貨車秤 、 可移動(dòng)的臺(tái)秤等 [1]。微機(jī)式儀表有單片機(jī) 、 P LC、 工業(yè) PC、 嵌入式 PC 等形式。 ⑵ 雙杠桿式秤架 [1] 由對(duì)稱的兩組稱量杠桿組成 ， 每組稱量杠桿上支撐了一組或幾組稱量托輥 ， 秤架 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ， 秤體龐大 ， 但它的兩組稱量杠桿在稱量過(guò)程中可以抵消一些水平分力對(duì)稱量精確度的影響 ， 所以秤架性能穩(wěn)定 ， 稱量精確度較高 ， 精度通常為 %～ %。 電子秤系統(tǒng)組成 稱重傳感器 稱重傳感器是電子稱重的核心部件 ， 從原理上分為電阻應(yīng)變式 、 壓磁式 、 振弦式等[1]。例如在流量計(jì)量專業(yè)，如果按照傳統(tǒng)的理論和方法建造一套標(biāo)準(zhǔn)大流量測(cè)量系統(tǒng)，價(jià)格相當(dāng)昂貴。同時(shí)還降低了成本，增強(qiáng)了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。對(duì)于低容量的電子平臺(tái)秤和電子輪軸秤，可采用將薄型或超薄型的圓形稱重傳感器，直接嵌入鋼板或鋁板底面與稱重傳感器外徑相同的盲孔內(nèi)，形成低外形的秤體結(jié)構(gòu)，稱重傳感器 的數(shù)量和位置由秤的額定載荷和力學(xué)要求計(jì)算決定。 60 年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電子衡器以來(lái)，經(jīng)過(guò) 40 多年的不斷改進(jìn)與完善，我國(guó)電子衡器從最初的機(jī)電 結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。 關(guān)鍵詞： 電子秤 ； 虛擬儀器 ； 數(shù)據(jù)庫(kù) ； 數(shù)據(jù)采集 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） Design of the electronic scale based on Labview Abstract Electronic scale because of its great variety, and involves to the trade settlement and the protection general consumer39。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 、圖表要求： 1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。 Database。電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動(dòng)態(tài)稱重發(fā)展 ； 計(jì)量方法從模擬測(cè)量向數(shù)字測(cè)量發(fā)展；測(cè)量特點(diǎn)從單參數(shù)測(cè)量向多參數(shù)測(cè)量發(fā)展，特別是對(duì)快速稱重和動(dòng)態(tài)稱重的研究與應(yīng)用。對(duì)于大 型電子平臺(tái)秤，可利用有限單元法進(jìn)行等強(qiáng)度和剛度計(jì)算，采用抗彎剛度大的型材和輕型波紋夾心鋼板等。其結(jié)構(gòu)原理是經(jīng)過(guò)固溶熱處理強(qiáng)化的鋁合金板，或通過(guò)在 4 個(gè)角上鉆孔和銑槽分別形成4 個(gè)懸臂梁型稱重傳感器；或在鋁合金板的底面銑出多個(gè)對(duì)稱的盲孔和盲槽形成整體剪切梁型 稱重傳感器。這就要求電子計(jì)價(jià)秤能與電子計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，把稱重系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成一個(gè)完整的綜合控制系統(tǒng)。 ⑵ 壓磁式稱重傳感器 壓磁式稱重傳感器的代表廠家是 ABB 公司 ， 該傳感器輸出功率大 ， 過(guò)載能力強(qiáng) ，可在高溫 、 潮濕 、 多塵等惡劣環(huán)境條 件下長(zhǎng)期工作。比如美國(guó)拉姆齊公司在有 4 組稱量托輥的秤架中 ， 17 型雙杠桿式準(zhǔn)確度指標(biāo)為 %， 而 14 型懸浮式準(zhǔn)確度指標(biāo)為 %。在性能上已能做到 :非線性優(yōu)于 %， 靈敏度優(yōu)于 V/ d， A/ D 轉(zhuǎn)換速度一般為 10～ 30 次 / s， 用于動(dòng)態(tài)稱重時(shí)可達(dá) 100 次 / s 以上。 電子秤 按用途 分為下述幾種類型： ⑴ 容器稱 —— 主要用于對(duì)各種液體、粉狀或顆粒狀物料進(jìn)行稱重和配料； ⑵ 吊秤 —— 對(duì)各種大型構(gòu)件、集裝箱等在裝卸運(yùn)輸過(guò)程中進(jìn)行稱重； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） ⑶ 皮帶秤 —— 對(duì)散裝物料在傳輸過(guò)程中進(jìn)行稱重； ⑷ 平臺(tái)秤 —— 包括各種地中衡、汽車衡、平臺(tái)秤等； ⑸ 電子軌道稱 — — 稱量鐵路車輛重量 [2]。 Labview 圖形化編程語(yǔ)言的出現(xiàn)終于把人們 ——尤其是工程師和科學(xué)家們從繁雜的編程工作中解放出來(lái)。特別是面向儀器的軟件開發(fā)平臺(tái)，如Labview 的成熟和商業(yè)化，使用者在配有專用或通用插卡式硬件、可程控儀器和軟件開發(fā)平臺(tái)的個(gè)人計(jì)算機(jī)上，可按自己的需要，快捷方便地設(shè)計(jì)和組建各種測(cè)試分析儀器和系統(tǒng)。 虛擬儀器的發(fā)展歷程 虛擬儀器發(fā)展至今，大體來(lái)說(shuō)可分為三個(gè)階段。儀器設(shè)計(jì)者與用戶一樣，都希望盡可能地提高效率和重復(fù)使用 次數(shù) 。 面向?qū)ο蠹夹g(shù)把用戶構(gòu)建 VI 需要知道的東西封裝起來(lái)， VI 將成為一種主流技術(shù)。 Labview 圖形化程序設(shè)計(jì)的步驟 ⑴ 建立方案：建立其前面板接口，利用向?qū)О蚜鞒虉D組 合在一起。 ⑴ 工 具模板 該模板提供了各種用于創(chuàng)建、修改和調(diào)試 VI 程序的工具。該模板上的每一個(gè)頂層圖標(biāo)都表示一個(gè)子模板。 ⑶ 斷點(diǎn)與單步執(zhí)行 為了查找程序中的邏輯錯(cuò)誤，有時(shí)希望流程圖程序一 個(gè)節(jié)點(diǎn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)地執(zhí)行。從 Tools 工具模板選擇探針工具，再 用鼠標(biāo)左建點(diǎn)擊你希望放置探針的連接線。用戶可以把一個(gè)應(yīng)用題目分解 為一系列的子任務(wù)，每個(gè)子任務(wù)還可以進(jìn)一步分解成許多更低一級(jí)的子任務(wù)， 直到 把一個(gè)復(fù)雜的題目分解為許多子任務(wù)的組合。虛擬儀器的功能是由用戶軟件定義的 ； ⑷ 虛擬儀器之 “虛擬 ”含義 。 ⑵ 通信網(wǎng)絡(luò)包括測(cè)試服務(wù)器、瀏覽服務(wù)器、中央管理計(jì)算機(jī)和網(wǎng)關(guān)等，負(fù)責(zé)對(duì)各測(cè)控基本功能單元進(jìn)行任務(wù)分配、對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、處理和分析、存儲(chǔ)、系統(tǒng)故障診斷報(bào)警和提供瀏覽服務(wù)等。與通常的 windows 系統(tǒng)相比， Linux 允許多個(gè)用戶同時(shí)登陸，充分利用操作系統(tǒng)的資源 ?？蓮V泛應(yīng)用于電子測(cè)量、振動(dòng)分析、聲學(xué)分析、故障診斷、航天航空、軍事工程、電力工程、機(jī)械工程、建筑工程、鐵路交通、地質(zhì)勘探、生物醫(yī)療、教學(xué) 及科研等諸多方面。 作為重量測(cè)量?jī)x器 ， 智能電子秤在各行各業(yè)中開始顯現(xiàn)其測(cè)量精度高 ， 測(cè)量速度快 ， 操作簡(jiǎn)單易學(xué) ， 可以實(shí)時(shí)監(jiān)控的巨大優(yōu)點(diǎn) ， 使其已經(jīng)開始逐漸取代傳統(tǒng)型的機(jī)械杠桿測(cè)量稱 ， 成為測(cè)重領(lǐng)域的主流產(chǎn)品 。本系統(tǒng)采用的壓力傳感器是電 阻應(yīng)變式傳感器 [4]。 ⑹ 同步采樣 當(dāng)必須在同一時(shí)間內(nèi)測(cè)量?jī)蓚€(gè)或多個(gè)信號(hào)，需要同步采樣。 ⑶ 多路復(fù)用 多路復(fù) 用是使用單個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器來(lái)測(cè)量多個(gè)信號(hào)的一種常用技術(shù)。穩(wěn)定時(shí)間和轉(zhuǎn)換速率一起決定 數(shù) 模轉(zhuǎn)換器改變輸出信號(hào)值的速率。模擬觸發(fā)主要用于模擬輸入操作，當(dāng)一個(gè)輸入信號(hào)達(dá)到一個(gè)指定模擬電壓值時(shí)，根據(jù)相應(yīng)的變化方向來(lái)起動(dòng)或停止數(shù)據(jù)采集的操作。通常實(shí)際系統(tǒng)中，放大器的增益是可調(diào)的，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)輸入信號(hào)幅值的大小選擇不同的增益倍數(shù)。 至 177。 以上四個(gè)部分都處在 PC 的前向通道，是數(shù)據(jù)采集卡的主要組成部分。 通道數(shù)、數(shù)據(jù)速率和握手能力都是很重要的技術(shù)指標(biāo)，需要了解這些指標(biāo)并且它們要與應(yīng)用的要求相匹配。較大的位數(shù)可以縮小輸出電壓增量的量值，因此可以產(chǎn)生更平滑的變化信號(hào)。 NI 公司的多功能數(shù)據(jù)采集設(shè)備能對(duì)量程范圍進(jìn)行選擇，可以在不同輸入電壓范圍下進(jìn)行配置。 如果信號(hào)達(dá)不到這些標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)應(yīng)該用差分輸入。 ⑶隔離 具有隔離的信號(hào)調(diào)理設(shè)備通過(guò)使用轉(zhuǎn)換器、光或電容性耦合技術(shù)而不是物理連接來(lái)將輸入信號(hào)傳輸至測(cè)量設(shè)備，隔離切斷了接地環(huán)路。 這種編程方式強(qiáng)調(diào)信號(hào)處理的實(shí)際過(guò)程 ， 編程簡(jiǎn)單 ， 調(diào)試方便 [4]。所有這些必將加快虛擬儀器的發(fā)展，使它的功能內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 和應(yīng)用領(lǐng)域不斷增強(qiáng)和擴(kuò)大 。每個(gè)程序都有自己的主內(nèi)存區(qū)，系統(tǒng)處理主內(nèi)存區(qū)是采取保護(hù)的方式，可以 避免因?yàn)橐粋€(gè)程序的執(zhí)行失敗而引起整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。該系統(tǒng)主要面向大眾用戶，盡管普及面較廣，但基于 Windows 操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序占用內(nèi)存大，系統(tǒng)穩(wěn)定性不理想，常出現(xiàn)“死機(jī)”現(xiàn)象?；谔摂M儀器的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)是分布式測(cè)控系統(tǒng)，它利用網(wǎng)絡(luò)將分散的各 種測(cè)控設(shè)備相連接，利用網(wǎng)絡(luò)完成內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸，以實(shí)現(xiàn)信息、資源共享，協(xié)同工作，從而完成復(fù)雜的測(cè)控任務(wù)，因而具備以下功能 ： ⑴ 支持遠(yuǎn)程測(cè)控 ； ⑵ 支持分布式應(yīng)用 ； ⑶ 支持異地?cái)?shù)據(jù)存取 ； ⑷ 支持異地服務(wù)請(qǐng)求與訪問(wèn)。 ⑵應(yīng)用（程序）開發(fā)層 由生產(chǎn)商提供的軟件開發(fā)工具，如 NI 公司的 Labview 軟件，用戶可以用這類軟件進(jìn)行深層開發(fā)，以擴(kuò)展儀器原有的功能 。 用 Labview 編制出的圖形化 VI 是分層次和模塊化的。當(dāng) VI 程序運(yùn)行到斷點(diǎn)被設(shè)置處，程序被暫停在將要執(zhí)行的節(jié)點(diǎn)，以閃爍表示。點(diǎn)擊它，則 Labview 彈出錯(cuò)誤清單窗口，點(diǎn)擊其中任何一個(gè)所列出的錯(cuò)誤，選用 Find 功能，則出錯(cuò)的對(duì)象或端口就會(huì)變成高亮。 ⑵ 控制模板 該模板用來(lái)給前面板設(shè)置各種所需的輸出顯示對(duì)象和輸入控制對(duì)象。 ⑸ 模塊化和層次： Labview 軟件模塊化設(shè)計(jì)，使任何虛擬儀器既能獨(dú)立運(yùn)行，又能被用作其他虛擬儀器的一部分，甚至可以創(chuàng)建自己的虛擬儀器圖標(biāo)，可以設(shè)計(jì)由虛擬儀器構(gòu)成的多層系統(tǒng)，并可以改變它以滿足不斷變化的應(yīng)用需要。用戶可以使用其標(biāo)準(zhǔn)硬件接口驅(qū)動(dòng)程序包去控制數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品。傳統(tǒng)的儀器的相關(guān)軟件都是固化在內(nèi)部 ROM 內(nèi)，只針對(duì)專門儀器。與此同時(shí)儀器銷售市場(chǎng)上也發(fā)生了巨大的變化，通用的數(shù)字式儀器銷售量猛增，而專用的傳統(tǒng)儀器銷售量大幅度下降。故 人們也稱這類個(gè)人儀器為虛擬儀器，稱這種主要由使用者自己設(shè)計(jì)、制造儀器的技術(shù)為虛擬儀器技術(shù)。以 PC 機(jī)為核心的個(gè)人儀器（系統(tǒng)），硬件性能有極大提高且日趨標(biāo)準(zhǔn)化。這就要求企業(yè)以技術(shù)為先導(dǎo)、以質(zhì)量為中心、以管理為基礎(chǔ)，努力提高制造技術(shù)與制造工藝水平，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量 ， 增強(qiáng)國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。稱重儀表另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是小型化。儀表精度從 %、 %發(fā)展到 %。 稱架 ⑴ 單杠桿式秤架 [1] 只有一組稱量杠桿 ， 其上支撐了一組或幾組稱量托輥 ， 秤架通常由稱量杠桿 、 支點(diǎn) 、平衡重物等組成 ， 結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單 ， 但稱量準(zhǔn)確度不高