基于labview设计的电子秤课程设计

吉林工程技术师范学院

信息工程学院

智能控制系统

课程设计报告

题目：基于LABVIEW的电子称设计专业：电子信息工程

班级：D1043

姓名：柏莹莹

学号：04

指导教师：安晓峰裴玉国

时间：2013.12.16-2013.12.27

目录

第一章电子称设计概述 (1)

1.1设计基本要求 (1)

1.2电子称的发展前景 (1)

第二章设计内容 (2)

第三章系统方案设计 (3)

3.1设计电路介绍 (3)

3.2程序框图 (6)

四章系统方案实现及参数计算 (7)

4.1各部分电路设计 (7)

4.2各部分参数计算 (12)

第五章工作过程分析 (13)

5.1重物测量分析 (13)

第六章主要功能结构介绍 (15)

6.1条件结构 (15)

6.2While循环结构 (16)

6.3数据采集卡 (16)

总结 (17)

致谢 (18)

参考文献 (19)

附录 (20)

第一章电子称设计概述

1.1设计基本要求

（1）掌握NI-DAQ使用方法。

（2）了解电子秤的测量原理及方法。

（3）能够测量重量，显示重量和收费，能够设置量程和输入单价。

1.2电子称的发展前景

电子秤是各行业对物料进行计量或工矿企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,智能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秤,成为测重领域的主流产品。

电子秤不仅要向高精度、高可靠方向发展，而且更需向多种功能的方向发展。据悉，目前电子秤的附加功能主要有以下几种：

（1）电子秤附加了处理机构计算机信息补偿装置,可以进行自诊断、自校正和多种补偿计算和处理。

（2）具有皮重、净重显示等特种功能。电子秤有些已具备了自动称量模式,即通过进行算术平均、积分处理和自动调零等方法,消除上述的误差。

（3）附加特殊的数据处理功能。目前的电子秤有附加多种计算和数据处理功能，以满足多种使用的要求。

今后，随着电子高科技的飞速发展，电子秤技术的发展定将日新月异。同时,功能更加齐全的高精度的先进电子秤将会不断问世，其应用范围也会更加拓宽。

第二章设计内容

根据此次课程设计的要求，通过自上而下的设计思路，设计该电子秤：

（1）利用NI公司提供的数据采集卡和Labview开发数据采集程序，将传感器传过来的电压模拟信号变换成数字信号。采集到得数字信号必定和施加到传感器上的压力有了一定的线性关系，压力又与重量有相等的关系，那么这个数字信号就和重量有线性关系。并且，设计无论选择那个量程传感器所传给采集卡的电压都是0——4V的电压信号。

（2）通过这个数字信号在程序中转变成相应的重量g或kg。（这个数字信号通过乘以对应的数值来完成。）在利用【格式化写入字符串】自VI将单位g或kg加到该重量数值后面，构成称重的结果通过【字符串显示控制】把重量在前面板上显示出来。

（3）数据小键盘输入货物的单价。单价的单位由所选择的量程自动决定是“元/g”还是“元/kg”。也是通过【格式化写入字符串】把单价值以他的单位合成，通过【字符串显示控制】把单价在前面板上显示出来。

（4）将单价乘以重量得到应付款数。在利用上面说的【格式化写入字符串】把应付款数以他的单位合成，通过【字符串显示控制】把单价在前面板上显示出来。

（5）当数字信号高于5V时，报警。以此来提示销售者量程选择过小。以免算坏传感器。

第三章系统方案设计

3.1设计电路介绍

设计方框图展现出的是设计电路的主要框图，在设计时主要实现的功能和流程，简单易懂，在设计框图中需要体现出电路的设计思想。

图3-1设计方框图

3.1.1差分放大电路介绍

仪表放大器电路的典型结构如图1所示。它主要由两级差分放大器电路构成。其中，运放A1，A2为同相差分输入方式，同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗，减小电路对微弱输入信号的衰减；差分输入可以使电路只对差模信号放大，而对共模输入信号只起跟随作用，使得送到后级的差模信号与共模信号的幅值之比(即共模抑制比CMRR)得到提高。这样在以运放A3为核心部件组成的差分放大电路中，在CMRR要求不变情况下，可明显降低对电阻R3和R4，Rf和R5的精度匹配要求，从而使仪表放大器电路比简单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。在R1=R2，R3=R4，Rf=R5的条件下，图3-2电路的增益为：G=(1+2R1/Rg)Rf/R3。由公式可见，电路增益的调节可以通过改变Rg阻值实现。

图3-2仪表放大电路原理图

特点：

1.高共模抑制比

共模抑制比(CMRR)则是差模增益(A d)与共模增益(Ac)之比,即:CMRR=20lg|Ad/Ac |dB;仪表放大器具有很高的共模抑制比，CMRR典型值为70～100dB以上。

2.高输入阻抗

要求仪表放大器必须具有极高的输入阻抗，仪表放大器的同相和反相输入端的阻抗都很高而且相互十分平衡，其典型值为109～1012Ω.

3.低噪声

由于仪表放大器必须能够处理非常低的输入电压，因此仪表放大器不能把自身的噪声加到信号上，在1kHz条件下，折合到输入端的输入噪声要求小于10nV/Hz.

4.低线性误差

输入失调和比例系数误差能通过外部的调整来修正，但是线性误差是器件固有缺陷，它不能由外部调整来消除。一个高质量的仪表放大器典型的线性误差为0.01%，有的甚至低于0.0001%.

5.低失调电压和失调电压漂移

仪表放大器的失调漂移也由输入和输出两部分组成，输入和输出失调电压典型值分别为100μV和2mV.

6.低输入偏置电流和失调电流误差

双极型输入运算放大器的基极电流,FET型输入运算放大器的栅极电流，这个偏置电流流过不平衡的信号源电阻将产生一个失调误差。双极型输入仪表放大器的偏置电流典型值为1nA～50pA；而FET输入的仪表放大器在常温下的偏置电流典型值为50pA.

7.充裕的带宽

仪表放大器为特定的应用提供了足够的带宽，典型的单位增益小信号带宽在500kHz～4 MHz之间。

8.具有“检测”端和“参考”端

仪表放大器的独特之处还在于带有“检测”端和“参考”端，允许远距离检测输出电压而内部电阻压降和地线压降(IR)的影响可减至最小。

3.1.2NI myDAQ功能介绍

模拟输入（AI）:

NI myDAQ带有2个模拟输入通道。上述通道可被配置为通用高阻抗差分

电压输入或音频输入。模拟输入为多路复用，即通过一个模数转换器

(ADC)对两个通道进行采样。在通用模式下，测量信号范围为±10V。在音频模式下，两个通道分别表示左右立体声信号输入。每个通道可被测量的模拟输入高达

200kS/s，因此对于波形采集非常有用。模拟输入用于NIELVISmx示波器、动态信号分析器和Bode分析仪。

模拟输出（AO）: