第5篇应用篇项目五自动称重系统测试

公司徽标项目五自动称重系统测试目录1.项目简介2.教学目标3.任务目标4.任务实施5.项目总结1.项目简介2.教学目标3.任务目标4.知识预备5.任务实施6.项目总结1、项目简介通过对一个称重传感器的信号采集与数据分析，完成电子秤的搭试并实现自动标定。本系统设计完成后要求能有良好的交互界面，同时可实现数据存盘功能。2、教学目标能力目标熟悉掌握称重传感器的应用能熟练使用ELVIS设备控制输出和采集相关信号能利用数据分析函数进行基本的数据分析能根据实际应用需要选择合适的传感器和数据采集方案进行数据采集能熟练使用图形显示器等手段进行测试结果表达能从用户需求出发运用各种程序设计方法，设计交互良好的人机界面能独立完成从系统方案设计到实施与调试的全过程2、教学目标知识目标掌握LabVIEW软件的基本编程方法掌握常用称重传感器的选型与使用会使用LabVIEW软件中的数据分析与信号处理函数会使用文件输入输出管理函数2、教学目标素质目标培养团队协作、交流沟通能力培养实训室5S操作素养培养自学能力及独立工作能力培养工作责任感培养文献检索能力3、任务目标利用虚拟仪器技术对工业称重传感器的性能进行测试与分析与数据存盘，同时根据传感器性能测试的结果完成简易电子秤的搭试与简单校准。3.1、任务描述通过对称重传感器的信号采集与数据分析，完成一个电子秤系统的设计、搭建和调试。本系统具体要求如下：完成200g（或8kg）电子秤硬件设计，称重误差不超过1.5克；用LabVIEW软件完成秤重传感器的灵敏度、线性等性能分析；实现称重测试数据的自动存盘；实现电子秤基本校准；简洁美观友好的人机交互界面；3.2、预习要点电子秤及其称重传感器的基本原理和特性；字符串的使用；文件输入输出；用户对话框设计；曲线拟合函数的使用；自动称重系统的软硬件构建方案。3.3、材料准备NIELVIS教学设备或其它数据采集设备简易电子秤配件（称重传感器、放大器、电位器等）导线若干、标准砝码若干4、知识预备4.1称重传感器4.2字符串的使用4.3文件I/O4.4用户对话框设计4.5数据分析函数4.1称重传感器目前常用的称重传感器通常有一个弹性体和贴在其表面的应变片组成，当外界的作用力使传感器的弹性体发生形变，随之使贴在弹性体不同部位的应变片也发生阻值变化（增大或减小），四个应变片是接成桥式测量电路，在激励电压的作用下，输出信号也发生正比的变化（电量）。4.1称重传感器4.1.1电阻应变片电阻应变片是把一根金属或半导体电阻丝机械的分布在一块绝缘材料制成的基底上形成，其阻值可随机械形变的发生而改变，阻值与形变大小成以下函数关系：ΔR/R=Kε其中：K为应变片的灵敏系数R为应变片的标称阻值ε为在材料力学中定义的应变，用它来表示形变大小，通常采用με为单位。（ε=ΔL/L称作为应变，记作ε，用它来表示形变往往显得太大，很不方便常常把它的百万分之一作为单位，记作με）4.1.1电阻应变片4.1.2弹性体弹性体是一个有特殊形状的结构件。它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变向电信号的转换任务。4.1.3检测电路检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。因为惠斯登电桥具有很多优点，如可以抑制温度变化的影响，可以抑制侧向力干扰，可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等，所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高，各臂参数一致，各种干扰的影响容易相互抵销，所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥。4.2字符串使用字符串是ASCⅡ字符的集合，LabVIEW提供了各种功能丰富的字符串函数用于字符串的处理，用户不再需要再像C语言中一样为字符串的操作编写繁琐的程序。在LabVIEW中，除了通常的字符串应用，如文本传送和显示、数据存储等外，在进行仪器控制操作时，控制命令和数据大都也是按字符串格式传送的，掌握并灵活地应用字符串对编程很重要。4.2.1字符串控件用户在前面板字符串与路径选板中可以找到字符串输入控件、字符串显示控件、下拉框、文件路径输入控件、文件路径显示控件。文本字体的颜色、大小和显示形式都可以改变。选中字符串控件后，然后在修饰菜单下拉列表中就可以改变文字大小、颜色、字体等。右击文本框可以选择文字的显示格式：“正常显示”表示一般形式的显示格式；“’\’代码显示”表示以Unicode显示中文，并用’\’隔开i，英文不变；“密码显示”表示以“*”显示文字，就和一般密码输入框一样；“十六进制显示”表示以十六进制显示字符的ASCⅡ码；“限于单行输入”表示单行显示；“键入时刷新”表示字符串的内容随着输入实时地改变，默认是不选该项的，即只有当用户输入完毕，单击前面板其他空白的地方后，字符串的内容才生效。4.2.1字符串控件组合框经常被用来当作选择菜单使用，组合框可以有多个字符串，每个字符串称为项，并对应一个值。如图所示，“身份类型”组合框，右击组合框，选择“编辑项”对组合框选项进行编辑。在对话框中，点击“插入”输入项和值，编辑完后，单击三角下拉箭头就可看到组合框中的内容了。4.2.1字符串控件路径控件可以通过单击控件旁边自带的小按钮来打开选择对话框确定文件路径。通过路径字符串之间的转换函数就能很容易地实现两者的转换，从而利用丰富的字符串函数对路径进行操作。该转换函数在函数模板“编程字符串字符串\数组\路径转换”子选板下。4.2.2表格与树型控件表格和树形控件在控件模板新式列表与表格面板下，对应的系统和经典下也能找到相应控件，使用方法相同，只是风格不一样。4.2.2表格与树型控件表格实际上就是一个字符串组成的二维数组。将该控件放置在前面板上，可以直接右击该控件编辑它的各种属性。右击该控件，选择显示项行首或列首选项可以显示行头和列头。行头和列头作为说明性文字并不作为表格的实际内容。表格的编辑也非常简单，用鼠标单击对应的空格就能直接编辑内容了。右击该控件，选择数据操作可以设置直接插入或删除整行或整列。表格数组的大小由输入的内容所占范围决定。4.2.2表格与树型控件Express表格用于将数据快速地转换为表格。它是LabVIEW的Express技术之一，放置该控件在前面板时，LabVIEW自动在程序框图中加入相应的程序代码。4.2.2表格与树型控件树形控件以树的形式显示多层内容，Windows的资源管理器就是用树形控件来显示文件目录的。默认放置该控件在前面板上时该控件有多列的输入，一般来说只有第一列有用，后面的列只是起到文字说明的作用。直接在需要输入内容的地方单击鼠标后就可以输入数据了，更多的操作只需要该控件的右击快捷菜单就能实现。其中选择模式表示树形控件的选择模式，如果选择“0或1项”或“1项”，该控件代表一个字符串，用户选择的内容作为字符串内容。如果选择“0或多项”或“1或多项”，该控件代表一个字符串数组，此时用户可以同时选择多个项目，用户选择内容作为数组内容。“缩进项”表示缩进一层，相反操作为“移出项”。“项符号”选项可以选择该项的符号。若选择“仅允许子项”，该项就不能再有子项目了。4.2.2表格与树型控件提示：编辑完后一定右击树形控件并选择“数据操作当前值设置为默认值”选项并保存，否则重新打开VI后用户辛苦输入的信息就被清空了。4.2.3字符串函数字符串相关函数都在函数模板编程字符串选板下，这些VI函数基本覆盖了字符串处理所需要的各种功能4.2.3字符串函数名称图标和连接端口功能说明字符串长度返回字符串长度字符串连接把几个字符串连接起来组成一个新字符串截取字符串从输入字符串的偏移量位置开始，取出一定长度的子字符串替换子字符串在指定位置插入、删除或替换子字符串搜索替换字符串查找并替换指定字符串匹配模式从偏移量开始查找字符串，找到后在找到的位置分成3段4.2.3字符串函数名称图标和连接端口功能说明格式化日期/时间字符串以指定格式显示时间字符串扫描字符串根据格式字符串提取并转化字符串格式化字符串把字符串、数值、路径或布尔量转换为字符串格式电子表格字符串至数组转换把电子表格格式的字符串转换成数组数组至电子表格字符串转换把数组转换成电子表格格式的字符串创建文本把输入字符串连接起来，其中可以含有字符串变量4.2.3字符串函数名称图标和连接端口功能说明转换为大写字母将所有字符转换为大写转换为小写字母将所有字符转换为小写字符串常量字符串常量空字符串常量空字符串常量，即长度为0回车键常量回车符换行符常量换行符行结束常量即回车符和换行符制表符常量Tab符空格符空格符4.2.3字符串函数例一：程序要求输出一个字符串“LabVIEW真好用！”，要突出强调“好用”两个字。本程序关键是要熟悉字符串控件的属性，可以利用它的属性，选中控件中的一部分文字，并修改其字体。4.2.3字符串函数例二：组合字符串练习目的：使用一些字符串功能函数将一个数值转换成字符串，并把该字符串和其他一些字符串连接起来组成一个新的输出字符串。前面板：打开一个新的前面板，按照下图向其中添加对象。4.2.3字符串函数例二：组合字符串练习其中的两个字符串控制对象和数值控制对象可以合并成一个输出字符串并显示在字符串显示器中。数值显示器显示出字符串的长度4.2.3字符串函数例二：组合字符串练习格式化写入字符串函数——在本练习中，它用于对数值和字符串进行格式化，使它们成为一个输出字符串。用变形工具可以添加三个加和输入。字符串长度函数——在本练习中，它用于返回一个字符串的字节数执行该VI。注意，格式化写入字符串函数功能将两个字符串控制对象和数值控制对象组合成一个输出字符串。把该VI保存为BuildString.vi。字符串格式的设定：选中格式化写入字符串函数，单击右键，在“编辑格式字符串”对话框中选择“已选操作”，可分别对各输入的各部分格式做设定。4.2.3字符串函数例三：字符串子集和数值的提取目的：创建一个字符串的子集，其中含有某个数值的字符串显示，再将它转换成数值。截取字符串函数——在本练习中，它用于返回偏移地址开始的子字符串以及字节数。第一个偏移地址是0。很多情况下，必须把字符串转换成数值，例如需要将从仪器中得到的数据字符串转换成数值。4.2.3字符串函数例三：字符串子集和数值的提取扫描字符串函数——在这个例子中，它用于扫描字符串，并将有效的数值（0到9,正负，e，E和分号）转换成数值。如果连接了一个格式字符串，它将根据字符串指定的格式进行转换，否则将进行默认格式的转换。该函数从偏移地址的字符串处开始扫描。第一个字符的偏移地址是0。这个函数在已知头长度（本例中是VOLTSDC）时或者字符串只含有有效字符时很有用。4.2.3字符串函数例三：字符串子集和数值的提取4.2.3字符串函数例三：字符串子集和数值的提取扫描字符串函数——在这个例子中，它用于扫描字符串，并将有效的数值（0到9,正负，e，E和分号）转换成数值。如果连接了一个格式字符串，它将根据字符串指定的格式进行转换，否则将进行默认格式的转换。该函数从偏移地址的字符串处开始扫描。第一个字符的偏移地址是0。这个函数在已知头长度（本例中是VOLTSDC）时或者字符串只含有有效字符时很有用。4.2.3字符串函数例三：字符串子集和数值的提取扫描字符串函数——在这个例子中，它用于扫描字符串，并将有效的数值（0到9,正负，e，E和分号）转换成数值。如果连接了一个格式字符串，它将根据字符串指定的格式进行转换，否则将进行默认格式的转换。该函数从偏移地址的字符串处开始扫描。第一个字符的偏移地址是0。这个函数在已知头长度（本例中是VOLTSDC）时或者字符串只含有有效字符时很有用。4.3文件I/O理解文件I/O文件I/O将数据记录在文件中或者读取文件中的数据。一个典型的文件I/O操作包括以下流程：（1）创建或打开