虚拟仪器课程设计报告——电子秤设计
电子体重秤课程设计
电子体重秤课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电子体重秤的工作原理，掌握其基本组成部分及功能。
2. 学生能运用所学的电学知识，分析电子体重秤的电路原理和传感器应用。
3. 学生了解电子体重秤在生活中的应用，认识到其在健康监测中的重要性。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，正确操作电子体重秤，进行简单的体重测量。
2. 学生能通过小组合作，分析并解决电子体重秤使用过程中可能出现的问题。
3. 学生能运用图表、报告等形式，展示电子体重秤的使用方法和测量结果。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子体重秤的兴趣，激发探索科学技术的热情。
2. 学生认识到科技发展对生活的影响，增强对科技创新的信心。
3. 学生通过小组合作，培养团队协作能力和沟通表达能力。
4. 学生在实践操作中，体验科学探究的乐趣，提高问题解决能力。
课程性质：本课程为电子技术及应用领域的一节实践性课程，结合学生特点和教学要求，注重理论与实践相结合，培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点：本课程针对初中年级学生，他们对电子技术有一定的基础知识，好奇心强，喜欢动手实践。
教学要求：课程要求教师引导学生主动参与，注重启发式教学，鼓励学生提问和思考，提高学生的实践操作能力。
同时，关注学生的个体差异，因材施教，使每位学生都能在课程中取得进步。
通过本课程的学习，使学生达到上述课程目标，为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 电子体重秤的原理与结构- 介绍电子体重秤的工作原理，包括传感器、A/D转换器等组成部分。
- 分析电子体重秤的电路原理，理解其测量体重的基本过程。
2. 电子体重秤的使用与操作- 讲解电子体重秤的正确使用方法，包括校准、测量、读取数据等。
- 学生动手操作电子体重秤，体验实际测量过程。
3. 电子体重秤的维护与故障排除- 介绍电子体重秤的日常维护方法，确保其准确性和使用寿命。
- 分析常见故障原因，学会简单的故障排除方法。
4. 电子体重秤在实际生活中的应用- 探讨电子体重秤在健康监测、运动健身等领域的应用。
电子秤设计的课程设计
电子秤设计的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解电子秤的工作原理，掌握其基本组成部分及功能。
2. 使学生掌握电子秤设计中涉及的物理知识，如力的作用、杠杆原理等。
3. 帮助学生了解电子秤在生活中的应用，认识到科技进步对生活的影响。
技能目标：1. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，学会分析电子秤的设计原理。
2. 提高学生的动手操作能力，学会组装和调试简单的电子秤模型。
3. 培养学生的团队协作能力，学会在小组合作中共同解决问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对科学技术的兴趣和求知欲，激发他们探索电子秤设计的热情。
2. 引导学生关注生活中的科技产品，认识到科技发展对提高生活品质的重要性。
3. 培养学生的创新意识，鼓励他们勇于尝试，不断优化电子秤设计方案。
分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 课程性质：本课程属于科学实践类课程，注重理论知识与实践操作相结合。
2. 学生特点：六年级学生具备一定的物理知识和动手能力，对新事物充满好奇心，喜欢探索和尝试。
3. 教学要求：教师需结合学生特点，设计富有挑战性的实践活动，引导学生主动参与，培养他们的创新精神和实践能力。
1. 知识层面：掌握电子秤的基本原理和组成部分，了解其在生活中的应用。
2. 技能层面：能够独立组装和调试简单的电子秤模型，解决实际问题。
3. 情感态度价值观层面：培养对科技的兴趣，关注生活科技发展，具备创新意识。
二、教学内容1. 电子秤概述- 了解电子秤的发展历程、分类及特点。
- 熟悉电子秤在生活中的应用场景。
2. 电子秤工作原理- 学习力的作用、杠杆原理等基础物理知识。
- 掌握电子秤传感器的工作原理和转换过程。
3. 电子秤的组成与结构- 认识电子秤的主要组成部分，如传感器、显示屏、按键等。
- 了解各组成部分的功能和相互关系。
4. 电子秤设计实践- 学习如何设计简单的电子秤模型，包括电路图绘制、元件选择等。
- 掌握组装和调试电子秤模型的技巧。
电子秤课程设计实验报告
蠕变(%F.S/3min)
0.05
推荐激励电压(V)
3～12
零点漂移(%F.S/1min)
0.05
工作温度范围 (℃)
-10～+50
零点温度漂移(%F.S/10℃)
0.2
过载能力(%F.S)
150
由于其激励电压越高，准确度越高的特性，本次设计使用10V电源供电。
2.2信号放大电路的设计与选择
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; //连续转换
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //转换不受外界决定
ADC_InitStructure.n_Right; //右对齐
c.单片机数据处理及控制电路，包括矩阵键盘，OLED屏幕等。
d.双电源供电及变压电路。
1.2.2 基本工作原理及原理框图
图一：基本硬件系统结构图
全桥电阻应变式传感器输入电压，当标准重物放置在传感器之上时，电阻值发生改变，使加载到全桥电路上的输出电压发生变化，变化范围约为3mV到10mV运用AD620N仪表放大电路将微弱模拟信号放大，并经过LM358搭建的电压跟随器电路滤波。送至STM32单片机中进行A/D模数转换，将模拟信号转变成单片机能够识别的数字信号，并且利用单片机控制整个电路的同时，处理数字信号，并且控制在OLED中显示实时结果。
量程（kg）
3kg
综合误差(%F.S)
0.05
额定输出温度飘移(%F.S/10℃)
≤0.15
灵敏度(mv/v)
1.0±0.1
电子称课课程设计
电子称课课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握电子称的基本使用方法、原理以及维护保养知识。
通过本节课的学习，使学生能够熟练操作电子称，准确地测量物体的质量，并了解电子称的工作原理及其保养方法。
1.了解电子称的基本结构及功能。
2.掌握电子称的使用方法及注意事项。
3.知道电子称的工作原理及保养方法。
4.能够正确快速地使用电子称进行测量。
5.能够分析解决电子称使用过程中遇到的问题。
6.能够对电子称进行简单的维护和保养。
情感态度价值观目标：1.培养学生对科学实验的兴趣和热情。
2.培养学生严谨的科学态度和团队协作精神。
3.使学生认识到电子称在生产和生活中的重要性，增强学生的责任感和使命感。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.电子称的基本结构及功能介绍。
2.电子称的使用方法及注意事项。
3.电子称的工作原理讲解。
4.电子称的维护保养知识。
第一课时：电子称的基本结构及功能介绍，电子称的使用方法及注意事项。
第二课时：电子称的工作原理讲解，电子称的维护保养知识。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
1.讲授法：用于讲解电子称的基本结构、功能、工作原理和维护保养知识。
2.讨论法：在讲解使用方法和注意事项时，引导学生进行讨论，增强学生的理解。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地掌握电子称的使用技巧。
4.实验法：让学生亲自动手操作电子称，加深对电子称的理解和掌握。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：电子称使用说明书，为学生提供理论知识的指导。
2.参考书：电子称原理及其应用，为学生提供更深入的电子称知识。
3.多媒体资料：电子称使用视频教程，为学生提供直观的学习材料。
4.实验设备：电子称、物体、操作台等，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估为了全面、客观、公正地评估学生的学习成果，本节课的评估方式包括平时表现、作业和考试三个方面。
数字电子秤课程设计完美
数字电子秤课程设计 完美一、课程目标知识目标：1. 让学生了解数字电子秤的工作原理，掌握其关键组成部分，如传感器、A/D 转换器等。
2. 使学生理解数字电子秤的精度、分辨率等关键性能指标，并学会如何进行简单计算。
3. 帮助学生掌握数字电子秤的使用方法，包括校准、测量、单位转换等。
技能目标：1. 培养学生动手操作数字电子秤的能力，学会正确使用、维护和保养设备。
2. 培养学生运用数字电子秤进行实验和科学探究的能力，提高实验数据的准确性。
3. 提高学生的团队合作能力，通过小组合作完成数字电子秤的设计与制作。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子技术的兴趣，培养学习热情和探究精神。
2. 培养学生严谨、细致的科学态度，注重实验数据的真实性。
3. 增强学生的环保意识，让学生在使用数字电子秤时注意节能环保。
本课程针对高年级学生，结合电子技术课程内容，以数字电子秤为载体，培养学生理论联系实际的能力。
课程注重实用性，使学生能够将所学知识应用于生活实际。
通过课程学习，学生能够掌握数字电子秤的基本原理、使用方法和制作技巧，提高实践操作能力和团队合作能力，同时培养科学素养和环保意识。
课程目标的设定旨在确保学生能够达到预期学习成果，为后续教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容1. 数字电子秤概述- 了解电子秤的发展历程、分类及特点- 学习数字电子秤的基本组成及工作原理2. 数字电子秤关键部件- 传感器：学习应变式传感器原理、特点及应用- A/D转换器：了解模数转换器的原理、类型及性能指标3. 数字电子秤性能指标- 精度、分辨率、量程等概念的学习- 简单计算方法：如误差分析、单位转换等4. 数字电子秤的使用与维护- 正确使用数字电子秤的方法- 校准、测量、数据处理等操作步骤- 维护保养知识及注意事项5. 数字电子秤设计与制作- 教学大纲：设计原理、选材、制作流程等- 小组合作完成数字电子秤的设计与制作- 作品展示与评价6. 实践活动与拓展- 结合课程内容，开展数字电子秤实际应用活动- 探究电子秤在其他领域的应用，如物联网、智能制造等教学内容依据课程目标，结合教材相关章节，确保科学性和系统性。
虚拟称重仪设计实验报告
虚拟称重仪设计实验报告实验报告一、实验室名称：虚拟仪器实验室二、实验项目名称：压力测量和虚拟称重仪设计实验 三、实验学时：50学时 四、实验原理： 硬件部分：1. 虚拟电子称重仪总体方案设计虚拟电子称重仪的称重模块的硬件由称重传感器、放大器和A/D 转换器等组成，其原理框图如图1所示。
称重传感器完成重量到电压的变换，被变换的电压经适当放大后，由A/D 转换器实现模/数转换，其转换的输出量是计算机能够接受的数字信号。
虚拟称重仪是建立在数字化和计算机化的基础上的。
压力传感器实验电路板测量放大电路重物或砝码实验箱A/D 转换和控制EPP 接口多位数码管计算机图1 虚拟电子称重仪原理框图2.称重传感器的工作原理及变换关系。
紧固螺钉秤盘F引线支撑快应变片R1应变片R2秤盘支撑快应变片R3应变片R4底板弹性梁图2 实验中使用的称重传感器结构称重传感器利用应变测力原理，通过弹性元件将力以形变的形式传递给应变片。
本实验使用的压力测量传感器结构如图2所示，它是一种典型复合悬臂梁结构，双连孔弯曲梁作为弹性元件。
在弹性元件上粘上一组应变片形组成应变电桥，四片应变片分别粘贴在梁的上、下两表面上，可组成全桥电路，如图3所示。
当载荷W 作用时，弹性体受力发生形变，12R R 、受拉伸，阻值增加；34R R 、受压缩，阻值减小，电桥因桥臂电阻的变化而失去平衡，输出与荷重成正比的电压信号,其输出电压与重力W 的关系为：11U K W =式中1K 为重力传感器的转换系数，1K E G μ=⨯其单位为mV/Kg 。
本实验中重力传感器的量程G 是5Kg ，灵敏度系数μ约为1mV/V ，桥压U 为10V 。
图3 全桥电路称重仪的误差。
电子称重仪误差模型如图所示。
由于环境的间接影响可使电子称重仪的三类变换部件的传输系数产生变化（12K K ∆∆∆、、3K 等），以及由于环境因素的直接影响，作用于每类部件上的无用量为1u （称重传感器输出的零位及其温度漂移等）、2u (放大器输入的失调电压及漂移等)、3u （A/D 转换器输入的零位及漂移等），它们最终都会影响输出量N 。
电子秤综合设计实验总结报告
电子秤综合设计实验总结报告本次电子秤综合设计实验是本人在大学所学的电子课程中重点实验，其主要内容涵盖了电路设计、电子元器件的应用、程序编写、现场实验等方面。
因此，本人在这次实验中深刻地领悟到了实践对于知识学习的巨大影响，同时也积累了宝贵的经验和知识，下面就是本人对本次实验的总结报告。
一、实验目的1、通过对秤的基本原理的分析，掌握电子秤的实现原理；2、通过对电子秤系统设计过程中各个关键组成部分的计算、选择和设计，提高自己解决实际问题的能力；3、熟悉电子元器件的使用方法，掌握CAD、PROTEUS等软件工具的使用方法，提高自己的实践能力；4、了解MCU应用的实践，并掌握MCU编程的应用。
二、实验内容1、电路设计本次实验的电路设计主要分为三个部分：采样电路、模数转换电路和LCD显示模块。
采样电路是用来采集称量物体的电压信号的电路。
电路中采用的是通用运放和电位器来调整参考电平，通过变压器进行防干扰处理，最后输出被称量物品的电压信号。
模数转换电路是用来将电压信号转换成数字信号的电路。
电路中采用的是ADC0804模拟数字转换芯片。
ADC0804是一种8位模数转换器，提供一个串行数据输出（SCLK）和一组并行数据输出。
在实际的电路设计中，需要为其提供时钟信号、底电平、参考电压等输入。
通过将采样电路输出的电压信号输入到ADC0804中，就可以获得相应的数字信号。
LCD显示模块是用来将数字信号转换成对应的重量值并用LCD屏幕进行显示的模块。
其中，在实现该模块时，需要利用MCU进行计算。
MCU根据采集到的数字信号进行计算，将结果转换为重量值。
最后，通过LCD液晶屏幕进行显示。
2、程序编写MCU主控制器选用AT89S52。
AT89S52是8位单片机，具有14个I/O端口，有可编程中断控制器、标准2线UART串行口、3个定时器/计数器、8KB的Flash程序存储器等等。
程序编写的主要内容包括：采集到的数字信号进行计算、将结果转换为重量值、数据显示等等。
课程设计电子秤
课程设计电子秤一、课程目标知识目标：1. 理解电子秤的基本工作原理，掌握电子秤的组成部分及功能。
2. 学习电子秤的测量原理，理解其测量精度和误差分析。
3. 了解电子秤在生活中的应用，认识到电子秤在现代科技领域的重要性。
技能目标：1. 能够运用所学知识，正确操作电子秤，进行物体的质量测量。
2. 学会分析电子秤的测量数据，进行简单的误差判断和校正。
3. 培养动手实践能力，通过小组合作完成电子秤的制作或模拟实验。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子秤及物理学科的兴趣，激发他们探索科学的精神。
2. 增强学生的团队合作意识，培养他们在合作中相互尊重、共同进步的品质。
3. 提高学生的环保意识，让他们认识到电子秤在资源节约和环境保护方面的重要性。
分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 课程性质：本课程属于物理学科，涉及电子技术和实际操作，注重理论联系实际。
2. 学生特点：学生为六年级学生，具备一定的物理知识和动手能力，对新鲜事物充满好奇。
3. 教学要求：结合学生特点，采用启发式教学，引导学生主动探索，注重培养实践操作能力和团队合作精神。
二、教学内容1. 电子秤的基本原理：介绍电子秤的工作原理，包括传感器、A/D转换器、显示屏等组成部分及功能。
- 教材章节：第五章“传感器”第二节“电子秤传感器”2. 电子秤的测量精度与误差分析：讲解电子秤的测量原理，分析测量误差产生的原因及解决办法。
- 教材章节：第六章“测量误差”第一节“误差分析”3. 电子秤的实际操作与应用：介绍电子秤的使用方法，进行实际操作练习，了解电子秤在生活中的应用。
- 教材章节：第七章“电子秤的应用”第一节“电子秤的使用与维护”4. 电子秤制作或模拟实验：分组进行电子秤的制作或模拟实验，培养学生的动手实践能力和团队合作精神。
- 教材章节：第八章“实践与拓展”第二节“电子秤的制作”教学进度安排：第一课时：电子秤的基本原理及其组成部分第二课时：电子秤的测量精度与误差分析第三课时：电子秤的实际操作与应用第四课时：分组制作或模拟电子秤实验，总结与展示教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，注重理论与实践相结合，培养学生的实际操作能力和科学思维。
课程设计数字电子秤设计
课程设计数字电子秤设计一、课程目标知识目标：1. 理解数字电子秤的基本原理，掌握其组成部分及功能。
2. 学会运用所学知识分析数字电子秤的电路图，并理解其中的电子元件作用。
3. 掌握数字电子秤的测量原理，能够进行简单的单位转换。
技能目标：1. 能够运用所学知识，设计简单的数字电子秤电路图。
2. 培养学生动手实践能力，能够对数字电子秤进行组装和调试。
3. 提高学生的问题解决能力，能够针对数字电子秤使用过程中出现的问题进行分析和解决。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发他们探索未知、创新实践的欲望。
2. 培养学生的团队协作精神，使他们学会在团队中共同解决问题，相互学习，共同进步。
3. 增强学生的环保意识，让他们在使用电子设备时注重节能环保，养成良好的使用习惯。
本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，将课程目标分解为具体的学习成果。
在教学过程中，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力，培养他们运用所学知识解决实际问题的能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使他们在掌握知识技能的同时，形成积极向上的心态和价值观。
二、教学内容1. 数字电子秤基本原理：介绍电子秤的测量原理，包括传感器的工作原理、信号处理、显示技术等，对应教材第3章第1节。
2. 电子元件功能及电路图分析：学习电子元件如电阻、电容、二极管、三极管等在数字电子秤中的应用，分析电路图，理解各部分功能，对应教材第3章第2节。
3. 数字电子秤电路设计：根据基本原理，运用所学知识设计简单的数字电子秤电路图，包括传感器、信号放大、A/D转换、显示等部分，对应教材第3章第3节。
4. 数字电子秤的组装与调试：学习如何将设计好的电路图转化为实际电路，进行组装、调试和优化，培养动手实践能力，对应教材第4章第1节。
5. 故障分析与问题解决：针对数字电子秤使用过程中可能出现的故障，教授分析方法，引导学生运用所学知识解决问题，对应教材第4章第2节。
电子秤仿真设计课程设计
电子秤仿真设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电子秤的基本原理，掌握电子秤的组成结构及其功能。
2. 学生能掌握电子秤仿真设计的基本步骤，了解电子秤传感器的工作原理。
3. 学生能够运用所学的电子秤知识，分析并解决实际问题。
技能目标：1. 学生能运用仿真软件进行电子秤设计，具备基本的电路设计和程序编写能力。
2. 学生通过小组合作，提高团队协作能力和沟通表达能力。
3. 学生能够运用所学知识，动手制作并调试电子秤仿真模型。
情感态度价值观目标：1. 学生对电子秤产生浓厚的兴趣，激发探究电子技术的热情。
2. 学生在课程学习过程中，养成积极思考、勇于创新的习惯。
3. 学生通过本课程的学习，认识到电子技术在实际生活中的应用，培养学以致用的意识。
课程性质分析：本课程为电子技术实践课程，旨在通过电子秤仿真设计，使学生在实践中掌握电子技术知识，提高动手能力。
学生特点分析：本课程针对的学生群体为具有一定电子技术基础知识和动手能力的初中生，他们对新鲜事物充满好奇，喜欢动手实践。
教学要求：1. 课程内容与实际应用紧密结合，注重培养学生的实践能力。
2. 教学过程中，鼓励学生提出问题、解决问题，培养学生的创新思维。
3. 教师应关注学生的个体差异，给予个性化的指导，提高学生的学习效果。
二、教学内容1. 电子秤基本原理：介绍电子秤的工作原理，包括传感器、信号处理、数据显示等组成部分。
- 教材章节：第二章 电子秤概述2. 电子秤结构及功能：分析电子秤的各个部件及其作用，了解电子秤的设计要求。
- 教材章节：第三章 电子秤结构及功能3. 传感器工作原理：讲解电子秤中传感器的作用，掌握压力传感器、应变片传感器等常见传感器的工作原理。
- 教材章节：第四章 传感器及其应用4. 电子秤仿真设计步骤：介绍电子秤仿真设计的基本步骤，包括电路设计、程序编写、调试等。
- 教材章节：第五章 电子秤设计方法5. 仿真软件应用：学习使用仿真软件进行电子秤设计，掌握电路图绘制、程序编写、仿真测试等操作。
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中南大学《虚拟仪器》课程设计报告设计题目虚拟电子秤设计指导老师熊红云吴同茂设计者专业班级测控0802班学号设计日期2011年11月目录第一章虚拟仪器课程设计任务及总体设计方案 (1)1.1设计内容及要求 (1)1.2 总体设计方案 (1)第二章硬件设计 (1)2.1 硬件设计总述 (1)2.1.1 硬件设计总述 (1)2.1.2 硬件接线要求 (1)2.2 硬件模块简介 (1)2.2.1 传感器 (1)2.2.2 信号调理电路 (1)2.2.3 数据采集 (1)第三章软件设计 (1)3.1 软件设计概述 (1)3.2 labview设计总体介绍 (1)3.3 设计系统有关参数的介绍及其计算 (14)3.4 labview设计分块介绍 (14)3.4.1 前面板设计 (14)3.4.1 总体程序框图 (14)3.4.1 程序框图分部设计 (14)第四章系统调试及使用说明 (19)4.1 软、硬件调试 (19)4.2 使用说明 (20)4.3 功能缺陷说明 (20)第五章收获、体会 (22)参考文献 (22)第一章虚拟仪器课程设计任务及总体设计方案1.1设计内容及要求1.参考“CSY-XS传感器与检测技术实验仪用户手册”，设计基于应变直流全桥的虚拟电子称的系统电路；2.利用DAQ MAX配置PCI-6024E卡；3.完成电子称虚拟仪器的标定程序、测量程序设计；4.进行测量数据的低通滤波，应用编写的电子称VI进行重量测量，记录数据并与实际值进行比较。
简要分析引起测量误差的原因；5.模拟实际电子称称小于400g的重物，并输入品名及单价，在显示器上显示品名、单价、重量及金额。
1.2总体设计方案本设计结合传感器技术、数据采集技术和虚拟仪器技术开发了一种基于LabVIEW的智能电子秤,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。
本系统通过传感器得到反映重量信息的模拟电压信号后，经过调理电路滤波放大处理后，经DAQ采集卡送入电脑处理显示并保存。
理论上，传感器上产生的信号不可避免的有一些干扰信号，而且采集卡采集数据时也有一定误差，因此采集的数据与真实的数据多少会有一定的出入。
采用多次测量求平均值的方法能够更好的接近真实值，可把它作为真实值。
具体而言，就是以温度压力试验平台的压力传感器所产生的相应电压值作为输入，利用DAQ assistant以1kHz频率对其进行200点的单位采集，将其求和并取平均值即得本设计最关键的平均电压，接下来就是通过对平均电压的一系列运算，得出实验所需参数及其相关显示。
系统的初始化功能由直接赋值实现；系统的清零功能同样是由直接赋值实现；系统数据及其运算通过while循环进行不断采集、更新与运算；称量数据文件的存储通过文件I/O功能实现；称量数据记录的读取通过文件I/O功能对称量数据文件进行读取；时间显示由“格式化时间/日期字符串”在while中不断刷新实现；内容输入由前面板输入控件及条件结构等实现。
第二章硬件设计2.1硬件设计总述2.1.1 硬件设计总述本系统主要由压力传感器、信号调理电路、数据采集卡和计算机组成,原理框图如图4.1所示。
压力传感器为桥路压力传感器。
当桥路中的某臂电阻发生变化时，桥路就不平衡，桥路输出的变化量就反映了压力的变化量。
该变化量通过二级放大，将微弱信号放大到A/D转换器可以分别的模拟信号。
A/D将模拟信号转换成数字信号，利用采集并存储采集到的数据。
W3为测压系统放大倍数调节器（调节系统满度），系统出厂时已调定，用户不要随意调节；W2为测压系统零点调节器，用户可以利用该电位器调节系统零点。
图2.2 电子秤系统原理框图2.1.2 硬件接线要求：只需将如下图所示的压力实验平台上的电平输出端Pout 接至DAQ采集卡的模拟输入口ai0即可。
图2.1 压力实验平台电子称2.2 硬件模块简介2.2.1 传感器2.2.1.1 传感器概述是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。
通常有敏感元件和转换元件组成。
其中，敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的部分，转换元件指传感器中能将敏感元件输出转换为适于传输和测量的电信号部分。
一般讲传感器由敏感原件和转换元件组成。
但是由于传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调节与转换电路将其放大或转换为容易传输、处理、记录和显示的形式。
随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体或与敏感元件一起集成在同一芯片上。
因此，信号调节与转换电路以及所需电源都应作为传感器组成的一部分。
力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器等。
电阻应变片压力传感器是国内外应用较为广泛的一种，它具有精度高、测量范围广、频响特性好等优点。
本系统采用的压力传感器是电阻应变式传感器。
2.2.1.2 电阻应变式传感器电阻应变式传感器具有悠久的历史，是应用最广泛的传感器之一。
将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上，的构成测量位移、加速度、力、力矩、压力等各种参数的电阻应变式传感器。
电阻应变式传感器由弹性敏感元件与电阻应变片构成。
弹性敏感元件在感受被测量时将产生变形，其表面产生应变。
而粘贴在弹性敏感元件表面的电阻应变片将随着弹性敏感元件产生应变，因此电阻应变片的电阻值也产生相应的变化。
这样，通过测量电阻应变片的电阻值变化，就可以确定被测量的大小了。
电阻应变式传感器是一种利用电阻应变式将应变或应力转换为电阻的传感器，可以用于测量应变、力、压力、位移、加速度、力矩等参数。
具有动态响应快、测量精度高、使用简便等优点。
根据敏感元件的材料形状的不同，电阻应变式传感器的应变片可分为金属应变片和半导体应变片两种。
金属应变式有金属丝式、金属箔式和金属薄膜式；半导体应变片有扩散型、体型、和薄膜型。
电阻应变式传感器主要由电阻应变片和测量电路两部分组成。
当电阻应变式传感器在外力作用下产生机械形变时，其电阻值也相应发生变化，其电阻变化与应变的关系为ΔR/R=K0ε，其中K0为灵敏系数由金属材料决定；ε为应变，当压力F在一定范围内时，ε以一个常数正比于F,应变由物体质量产生的荷重而形成,因此可得： m=ɑ×F+b(a,b为常数)。
2.2.2 信号调理电路由于由传感器得到的信号可能会很微弱，或者含有大量噪声，或者是非线性的，这种信号在进入采集卡之前必须经过信号调理。
信号调理的方法主要包括放大、衰减、隔离、多路复用、滤波、激励和数字信号调理等。
(1)放大放大器提高输入信号电平以更好的匹配ADC的输入范围，从而提高测量精度和灵敏度。
此外，使用放置在更近信号源或转换器的外部信号调理装置，可以通过在信号被噪声影响之前提高信号电平来提高测量的信号——噪声比。
(2) 衰减衰减即与放大相反的过程。
它在电压（即将被数字化的）超过数字化仪输入范围时是十分必要的。
这种形式的信号调理降低了输入信号的幅度，从而经调理的信号处于ADC范围内。
(3) 隔离隔离的信号调理设备通过使用变压器、光或电容性的耦合技术，无须物理连接即可将信号它的源传输至测量设备。
除了切断接地回路之外，隔离也阻隔了高电压浪涌以及较高的共模电压，从而即保护了操作人员也保护了昂贵的测量设备。
(4)多路复用通过多路复用技术，一个测量系统可以不间断地将多路信号传输至一个单一的数字化仪表，从而提供了一种节省成本的方式来极大的扩大系统通道数量。
多路了服用对于任何高通倒数的应用都是十分必要的。
(5)滤波滤波器在一定的频率范围内去除不希望的噪声。
几乎所有的数据采集应用都会受到一定程度的50Hz或60Hz的噪声（来自于电线或机械设备）。
大部分信号调理装置度包括了为最大程度上抑制50Hz或60Hz噪声而专门设计的低通滤波器。
(6)激励激励对于一些转换器时必需的。
例如应变计、电热调节器和RTD需要外部电压或电流激励信号。
通常RTD和电热调节器测量都是使用一个电流源来完成的，这个电流源将电阻的变化转换成一个可测量的电压。
应变计是一种超低电阻的设备，通常利用一个电压激励来用于惠斯登电桥配置。
(7)线性化许多传感器感应的电信号和物理量之间并不是呈线性关系，因而需要对其输出信号进行线性化以补偿传感器带来的误差。
(8)数字信号调理数字信号在某些情况下也必须经过调理才能进入DAQ卡。
譬如，不能将工业环境中的数字信号直接接入DAQ卡，接入之前必须经过隔离来防止可能的高压放电或者经过削减来调整电平以适应DAQ卡的输入要求。
2.2.3 数据采集2.2.3.1数据采集概述在计算机广泛应用的今天，数据采集的重要性是十分显著的。
它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。
数据采集系统的基本任务是物理信号的产生与测量，要使计算机能够测量物理信号，首先需要把被测物理信号通过专用的传感器转换为电压或电流等电信号。
通常被测物理信号不能够直接接到数据采集卡上，还需要利用所谓的信号调理电路转换为标准的电压信号或电流信号。
信号调理模块具有滤波、放大、同步采样等功能。
如采样频率、滤波，假设现在对一个模拟信号x(t)每隔△t时间采样一次。
时间间隔△t被称为采样间隔或者采样周期。
它的倒数1/△t被称为采样频率，单位是采样数/每秒。
t=O，△t，2△t，3△t……等等，x(t)的数值就被称为采样值。
所有x(0)，x(△t)，x(2△t)都是采样值。
这样信号x(t)可以用一组分散的采样值来表示:{ x(0)，x(△t)，x(2△t)，x(3△t)，…，x(k△t)，…}如果对信号x(t)采集N个采样点，那么x(t)就可以用下面这个数列表示: X={x[0]，x[l]，x[2]，x[3]，…，x[N-l]}这个数列被称为信号x(t)的数字化显示或者采样显示。
注意这个数列中仅仅用下标变量编制索引，而不含有任何关于采样率(或△t)的信息。
所以如果只知道该信号的采样值，并不能知道它的采样率，缺少了时间尺度，也不可能知道信号x(t)的频率。
根据采样定理，最低采样频率必须是信号频率的两倍。
反过来说，如果给定了采样频率，那么能够正确显示信号而不发生畸变的最大频率叫做恩奎斯特频率，它是采样频率的一半。
如果信号中包含频率高于奈奎斯特频率的成分，信号将在直流和恩奎斯特频率之间畸变。
采样率过低的结果是还原的信号的频率看上去与原始信号不同。
这种信号畸变叫做混叠。
出现的混频偏差是输入信号的频率和最靠近的采样率整数倍的差的绝对值。
采样的结果将会是低于奈奎斯特频率(fs/2=50Hz)的信号可以被正确采样。
为了避免这种情况的发生，通常在信号被采集(A/D)之前，经过一个低通滤波器，将信号中高于奈奎斯特频率的信号成分滤去。