【正文】 3%) 非直線性 % . 磁滯性 % . 重覆性 % . 建議施加電壓 10V(100N~200N為 5V) 容許施加電壓 18V(100N~200N為 10V) 輸入 /出阻抗 350Ω177。範(fàn)圍由 100N 到 20KN 可供選擇 , 廣泛使用材料試驗和汽車零組件的性能試驗等工業(yè)計測 ● 小型 ,重量輕 ,操作簡單 ● 高精密 ,高出力 ,信賴度高的傳感器 ● 兩端螺牙和單邊凸緣 2 種安裝方式 ● 接受 OEM 生產(chǎn) ,可降低成本 規(guī)格 福州大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 規(guī)格容量 100N20KN 規(guī)格輸出電壓 2mV/V177。通過學(xué)習(xí)你們的帖子，我知道了如何去編程，并完成了我的設(shè)計，這里非常感謝版主們的熱心幫助，認(rèn)真的回 答了我的每一個細(xì)小的問題。圖書館為我們提供的豐富資源 —— 文本書籍和數(shù)字圖書使我受益匪淺，而且安逸的學(xué)習(xí)環(huán)境，非常具有人文氣息。 感謝我的父母，是他們一直以來在精神上、物質(zhì)上給予我大力的支持和鼓勵，才使我取得了今天的成績。正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至 本文的順利完成。在此，向老師表示衷心的感謝。老師高尚的師德及對我的嚴(yán)格要求將使我受益終生?；?LabVIEW 的材料測試系統(tǒng)設(shè)計 —— 載荷測量 23 謝 辭 本文是在導(dǎo)師的精心指導(dǎo)下完成的，老師多次詢問進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。虛擬儀器以嶄新的模式和強大的功能深入人心。 通過友好的人機界面使實驗操作靈活、方便．通過模塊化的設(shè)計擴展了傳統(tǒng)儀器的功能．改變了傳統(tǒng)儀器的操作方式．大大提高了測試效率和使用的經(jīng)濟效益。 以 PC機或工作站為平臺，運用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)成實用的測控系統(tǒng)將成為儀器和測試技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。因此，利用上下位機的串行接口通信技術(shù)，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理得到越來越多使用。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是科學(xué)試驗中經(jīng)常用到的測量環(huán)節(jié)，通常由信號調(diào)理、 A/D 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、顯示等幾個功能模塊組成。 通過與單片機硬件控制來實現(xiàn)對模擬信號的采集、轉(zhuǎn)換和傳送，但由于系統(tǒng)對采集速度和精度要求較低，只用傳統(tǒng)的 RS232 串行通信，故分析結(jié)果數(shù)據(jù)存在 一定誤差，采集量也不大，且只能實現(xiàn)異步數(shù)據(jù)采集。 上圖中設(shè)定測量的載荷值超過傳感器的最高的壓力值 5000N 就報警。 基于 LabVIEW 的材料測試系統(tǒng)設(shè)計 —— 載荷測量 21 同時需要將所采集到的壓力值實時的用數(shù)值顯示出來，如圖所示“ ”。 接下來要設(shè)計的就是數(shù)據(jù)如何從串口采集到 LabVIEW 中來，可以用一個輸入的控件來設(shè)置 數(shù)據(jù)的采集“ ”，經(jīng)過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換和 處理，然后送到“ VISA 寫入”中去，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)真正的寫入到了串口上了，接著就是數(shù)據(jù)的讀取，這時我們可以用“ VISA 讀取”將采集到的數(shù)據(jù)寫入進來，通過“十六進制數(shù)字符串至數(shù)值轉(zhuǎn)換”轉(zhuǎn)換成需要的十進制的數(shù)值，并將這些數(shù)據(jù)存儲到移位寄存器中。當(dāng)串口都設(shè)置好了，可以設(shè)置“ VISA 設(shè)置 I/O 緩沖區(qū)大小”來設(shè)置串口數(shù)據(jù)的緩沖時間。計算機的標(biāo)準(zhǔn)波特率一般為9600bit/s，因此上述設(shè)置的波特率也是采用計算機所常用的波特率就可以了，校驗位可以是奇校驗，也可以是偶校 驗，根據(jù)自己的需要而設(shè)定，這里所設(shè)置的校驗位為無。 福州大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 后面板設(shè)計 圖 41 串口設(shè)置 如圖 41所示，可設(shè)一個輸入控制的按鈕來控制串口的打開與關(guān)閉，從而實現(xiàn) LabVIEW的串口與計算機和 RS232 的通信。 前面板設(shè)計 前面板是 LabVIEW 的最直接的可視化的一個系統(tǒng)平面，它能通過寫入所需要的數(shù)據(jù)來控制硬件的順利運行，及可以下達一些需要執(zhí)行的命令，來控制整個系統(tǒng)；也可以通過一些顯示控件來實時的顯示測量的過程和結(jié)果，非常的方便，且容易使用。 盡管串行通信非常慢，并且沒有內(nèi)置的錯誤檢驗功能。一些較新的計算機沒有內(nèi)置的串行口，但是可以很容易的買到一個 USB 到 RS232 的串行口轉(zhuǎn)換器，其價格僅相當(dāng)于一個 USB 鼠標(biāo)的一半，在性價比方面就占了比較大的優(yōu)勢了。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸率較低或者是需要長距離傳輸時可以使用這用方法。 LabVIEW 設(shè)計 LabVIEW 可以使用串行通訊（ RS23 RS485 標(biāo)準(zhǔn)等），使用計算機內(nèi)置的或外部的連接的串行口（如 USB 串行通信的適配器）。系統(tǒng)軟件部分通常用專用的虛擬儀器開發(fā)語言（如 LabVIEW）編寫而成，并可通過 Inter 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展。與 傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器設(shè)計日趨模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計工作量大大減小。虛擬儀器的組成與傳統(tǒng)儀器一樣，主要由數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)分析和處理、結(jié)果顯示三部分組成。另一種方式是將儀器裝入計算機。這種結(jié)合基本有兩種方式，一種是將計算機裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。 虛擬儀器測試系統(tǒng)的組成 虛擬儀器是基于計算機的儀器。這是一種新型的基于 Web技術(shù)的虛擬儀器，使得虛擬儀器測試系統(tǒng)成為 Inter/Intra 的一部分，實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)控和管理。 (7)虛擬儀器在高性價比的條件下，降低系統(tǒng)開發(fā)和維護費用，縮短技術(shù)更新周期。 基于 LabVIEW 的材料測試系統(tǒng)設(shè)計 —— 載荷測量 17 (6)由于其以 PC為核心，使得許多數(shù)據(jù)處理的過程不必像過去那樣由測試儀器本身來完成，而是在軟件的支持下，利用 PC 機 CPU 的強大的數(shù)據(jù)處理功能來完成，使得基于虛擬儀器的測試系統(tǒng)的測試精度、速度大為提高，實現(xiàn)自動化、智能化 、多任務(wù)測量。 (4)儀器性能的改進和功能擴展只需更新相關(guān)軟件設(shè)計，不需購買新儀器。 (2)在通用硬件平臺確定后，軟件取代傳統(tǒng)儀器中由硬件完成的儀器功能。這樣，在每個分面板上就可以實現(xiàn)功能操作的單純化和面板布置的簡潔化，從而提高操作的正確性和便捷性。由此導(dǎo)致許多識讀和操作錯誤。在中低檔測試領(lǐng)域，虛擬儀器可取代一部分獨 立儀器的工作，但完成復(fù)雜環(huán)境下的自動化測試是虛擬儀器的拿手好戲，是傳統(tǒng)的獨立儀器難以勝任的，甚至不可思議的工作。 虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器的比較 虛擬儀器具有傳統(tǒng)獨立儀器無法比擬的優(yōu)勢（如表 11 所示）。虛擬儀器技術(shù)十分符合國際上流行的“硬件軟件化”的發(fā)展趨勢， 因而常被稱作“軟件儀器” 。這樣，當(dāng)用戶從一個項目轉(zhuǎn)向另一個項目時，就能簡單地構(gòu)造出新的 VI 系統(tǒng)而不丟失己有的硬件和軟件資源。源代碼庫函數(shù)為用戶構(gòu)造自己的虛擬儀器（ VI）系統(tǒng)提供了基本 的軟件模塊。這是虛擬儀器最大的優(yōu)點之一，有了這一點，儀器的開發(fā)和換代時間將大大縮短。虛擬儀器以通用計算機和配備標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口的測量儀器（包括GPIB、 RS232 等傳統(tǒng)儀器以及新型的 VXI 模塊化儀器）為基礎(chǔ)，將儀器硬件連接到各種計算機平臺上，直接利用計算機豐富的軟硬件資源，將計算機硬件（處理器、存儲器、顯示器）和測量儀器（頻率計、示波器、信號源）等硬件資源與計算機軟件資源（包括數(shù)據(jù)的處理、控制、分析和表達、過程通訊以及圖形用戶界面）有機的結(jié)合起 來。 虛擬儀器的核心技術(shù)思想就是“軟件即是儀器” 。所謂虛擬儀器是基于計算機的軟硬件測試平臺，它可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、頻譜分析儀等；可集成于自動控制、工業(yè)控制系統(tǒng)之中；可自由構(gòu)建成專 有儀器系統(tǒng)。對于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯“ 1” （傳號）的低電平低于 3V，邏輯“ 0”（空號）的電平高于 +3V；對于控制信號：接通狀態(tài)（ ON）即信號有效的電平高于 +3V，斷開狀態(tài)（ OFF）即信號無效的低電平 3V，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對值大于 3V 時，電路可以有效地檢查出來，介于 3V～ +3V 之間的電壓無意義，低于15V 或高于 +15V 的電壓也認(rèn)為無意義，因此，實際工作時，應(yīng)保證電平在正負(fù)（ 5～ 15）V之間。 RS232 的電氣特性 EIARS232 對電氣特性、邏輯電平和各種信號線功能都 作了規(guī)定。 RS232 是為點對點（即只用一對收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計的，其驅(qū)動器負(fù)載為 3～ 7kΩ 。接收器典型的工作電平在 +3～ +12V 與 3～ 12V。 典型的 RS232 信號在正負(fù)電平之間擺動，在發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端驅(qū)動器輸出正電平在 +5～ +15V，負(fù)電平在 5～ 15V 電平。 RS232 采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。 RS232 串行接口標(biāo)準(zhǔn) 目前 RS232 是 PC 機與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。因此在視頻界的應(yīng)用，許多廠家都建立了一套高層通信協(xié)議，或公開或廠家獨家使用。由于 EIA 提出的建議標(biāo)準(zhǔn)都是以 “RS” 作為前綴，所以在通訊工業(yè)領(lǐng)域，仍然習(xí)慣將上述標(biāo)準(zhǔn)以 RS 作前綴稱謂。 RS422 是一種單機發(fā)送、多機接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為 TIA/EIA422A標(biāo)準(zhǔn)。 RS422由 RS232 發(fā)展而來，它是為彌補 RS232 之不足而提出的。 圖 27（ b）下半部分為發(fā)送和接收部分， 1inT ， 2inT 可直接接 TTL/CMOS 電平的 MCS51型單片機的串行發(fā)送端 TXD； 1outR , 2outR 可直接接 TTL/CMOS 電平的 MCS51 型單片機的串行接受端 RXD； 1outT ， 2outT 可直接接 PC 機的 RS232 串口接受端 RXD； 1inR , 2inR 可直接接PC 機的 RS232 串口發(fā)送端 TXD。因此， ccV 對地需要加去耦電容 5C ，基于 LabVIEW 的材料測試系統(tǒng)設(shè)計 —— 載荷測量 13 其值為 。圖 27（ b）中上半部電容 1C 、 2C 、 3C 、 4C 及 V? ， V? 是電源變換部分。所以，用該芯片接口的串行通信只需單一的 +5V電源就可以了。進行串行通信時要滿足一定的條件，如 PC 的串口是 RS232 電平的，而單片機的串口是 TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，這里用專用芯片 MAX232 進行轉(zhuǎn)換，用專用芯片更簡單可靠。 如圖 26所示， ADC0809 的 EOC 引腳經(jīng)過一個反相器接在單片機的 0INT 上的，轉(zhuǎn)換結(jié)束后， EOC=1，經(jīng)過反相之后為 0，可以向單片機發(fā)出中斷請求了。因此，可用軟件檢測 EOC 的狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)高電平時（表示轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束了），就可以進行數(shù)據(jù)的傳送了。可根據(jù)這個轉(zhuǎn)換時間設(shè)計一個延時的子程序， A/D 轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用這個子程序，延時時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成，接著就可以進行數(shù)據(jù)的傳送了。轉(zhuǎn)換需要時間，只有確認(rèn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成后，才能進行傳送。因此只要 RD 和 3Y 都為 0， OE引腳就會出現(xiàn)高電平，就能打開三態(tài)輸出鎖存器， A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果就會出現(xiàn)在 P0口上的，輸入到單片機中。 福州大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 (3） 產(chǎn)生轉(zhuǎn)換的 CLOCK 時鐘 上圖中單片機接的是 12MHZ 的時鐘，經(jīng)過單 片機的分頻后（ 12/6=2），輸出時是 2MHZ，然后通過 74LS74 的 D 觸發(fā)器 4 分頻之后，與 ADC0809 的 ALE 相接，就成了 500KHZ，滿足了 ADC0809 的時鐘需要，不超過 ADC0809 的最高時鐘頻率 640KHZ。在這個高電平的上升沿，將 A、Ｂ、Ｃ地 址狀態(tài)送人地址鎖存器中；在下降沿時，啟動 ADC0809 轉(zhuǎn)換。 (2） 提供有效的 START 信號 上圖中 ADC0809 的 START 引腳是和 ALE 引腳接在一起的。如上圖中所示， ALE 的信號是通過單片機的 、 經(jīng)過 3— 8 譯碼器 74LS138 的輸 出 3Y 與 WR 的信號相“或”后再經(jīng)過反相器產(chǎn)生。 下圖是 ADC0809 與單片機的接口方法： X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427A T 8 9 C5 1A1B2C3E16E24E35