基于LabVIEW的电子天平数据采集系统设计.docx

基于LabVIEW的电子天平数据采集系统设计摘　要：针对通过串口将称量数据发送到计算机中的电子天平系统，在计算机中用LabVIEW设计一个串口数据采集接口，通过该接口系统能够将数据实时显示，并能够将天平的重量数据以文本文件形式进行保存，从而实现了对重量数据进行实时记录的功能 关键词：LabVIEW；电子天平；串口通信 0引言　　天平是实验中经常用到的一种实验设备，随着实验精度的提高和电子技术的发展，现在实验中越来越多地使用电子天平在进行实验的过程中，常会遇到需要显示及实时记录重量数据的问题大部分电子天平除了本机的显示屏以外，还配有串行接口，通过此接口输出天平的工作状态及实时的重量数据因此可以通过对此端口的数据帧进行分析解读，得出天平的工作状态和重量数据信息等这就需要在上位机中设计相应的串口通信程序，用来解读电子天平的数据信息为了使串口通信程序的界面具有友好人机接口、正确完善的功能，本文采用LabVIEW 开发上位机通信界面, 实现电子天平重量数据的实时显示和记录1. 电子天平本设计采用的电子天平是上海友声衡器有限公司制造的BS-30KA电子天平, 该天平的最大称重为15KG，其灵敏度为0.5G，以6位十进制数的方式进行显示。

该电子天平具有RS232通信功能,其串口的波特率可通过电子天平的界面进行设置，其默认的串口波特率为9600，其串口的通信格式如下:（1）、帧格式：采用通用RS232 UART信号，每10bit 为一个数据帧，帧格式如下：bit bit bit bit bit bit bit bit bit bit12345678910bit1：起始位；bit2--bit9：数据位；bit10：停止位（2）、数据格式：每次发送数据有6帧，其定义如下：第1帧： D0~D7 —— 0FFH（起始位）第2帧： D0~D2 —— 为小数点位置（0-5）D3~D4 —— 当前的工作模式：00 - 计重模式；01 - 计数模式；10 - 百分比模式；D5—— 1表示重量为负，0表示重量为正D6—— 1表示重量稳定，0表示重量不稳定D7—— 1表示重量溢出，0表示重量未溢出第3帧： D0~D7 —— BCD1（显示数值的最低字节）第4帧： D0~D7 —— BCD2（显示数值的中间字节）第5帧： D0~D7 —— BCD3（显示数值的最高字节）第6帧： D0~D7 —— 计重模式下的单位：1表示单位是磅，0表示单位是公斤；2. LabVIEW的程序设计　　LabVIEW是美国国家仪器公司（National Instrument 简称NI公司）推出的一种图形化编程语言，同时也是优秀的虚拟仪器开发平台。

与VB，VC++等基于文本型程序代码的编程语言不同，LabVIEW采用图形模式的结构图构建代码，在使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的时用图标、连线构成的流程图可以增强构建科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率　　2.1 VISA串行通信　　本设计采用了LabVIEW的VISA的串行通讯子VI来采集电子天平发送的数据帧在LabVIEW中，VISA称为虚拟仪器软件体系结构(Virtual Instrument Software Architecture)，作为LabVIEW 程序中驱动程序间相互通信的底层功能模块，可以连接不同标准的I/O设备，是一个用来在串口通信设备、VXI设备、GPIB设备以及其它基于计算机设备之间通信的函数库我们可以在LabVIEW中的Instrument I/O 中的Serial找到与串口VI相对应的模块，其中比较常用的是VISA Configure Serial Port、VISA Write、VISA Read等模块，分别实现串口设置、串口写、串口读等功能。

通过对这几个功能模块的配置和连接，就能开发出符合要求的LabVIEW 串行口通信软件　　首先利用VISA Configure Serial Port.vi进行串口初始化，波特率为9600，8位数据位，无奇偶校验位，1为停止位，无流控制然后打开串口，读取一个字节,判断是否为起始字节,如果是则再将接收五个字节,并进行处理转换成重量LabVIEW程序框图如图1所示:　　2.2 接收字符转换成重量根据电子天平RS232通信协议将接收到的有效数据进行处理转换成对应单位的重量建立子VI,先通过截取字符串控件将后5个有效数据帧分解成5个字符元素,然后通过一个子VI把每一个字符元素的高四位与低四位分解,再通过数学运算得重量数值,以第5个字符元素低四位确定单位, 最后根据第1个字符元素高四位确定重量显示控件的属性通过上述程序，读出重量数据后，通过LabVIEW的文件写入控件，将数据写入到文本文件中，实现数据的记录　2.3 串行接口程序的流程框图　针对所使用的电子天平，为了正确解读串口数据，我们提出了如图1所示的数据分析程序流程图:　　图1 串口解读程序流程图　3.系统测试　通过串口数据线将电子天平与计算机连接,在上位机运行所编写的重量现实与记录程序，可以看到在电子秤的重量稳定时能正确显示,字体为黑色，背景为白色（待修改确认），不稳定时将出现绿色数据与黑色文本背景,若重量过载时,数据为红色并且有声音报警。

并且所有的原始数据直接写入到文本文件中写入到文本文件中的数据按如下的格式为：日期 时间 6个字节的原始数据解读数据用于以后对数据的查阅的分析使用4.结束语　　本文设计的重量数据采集系统，可以在上位机界面中直观、方便地显示并记录重量数据. 实验证明其运行稳定、记录方便它可被应用于实验室、测控等领域参考文献　　【1】 陈树学 刘萱， LabVIEW宝典. 电子工业出版社 2011.7.　　【2】 C-59 LCD计重秤（中天平）RS232可选 说明书　　　　　　黄卫欣（1988—），男，云南玉溪人，昆明理工大学在校学生，所学专业为农业电气化及其自动化　　※基金项目：国家大学生创新性实验计划项目（0181067410）。