关键词:
虚拟仪器
智能电子分析天平
串行通信
数据库
管理系统
可靠性
摘要:
随着通讯技术、大规模集成电路技术和计算机技术的迅猛发展,仪器技术领域正在发生着巨大的变化,虚拟测试技术逐渐被引入了仪器技术领域。目前,虚拟仪器正在逐步取代传统的测试仪器而成为测试计量仪器的主流。电子天平是一种质量计量仪器,广泛应用于实验室、科研领域、高等院校等,具有响应速度快、稳定性好、称量准确度高、故障自诊断、全自动校准、操作方便等特点。
项目组研制了以低功耗单片机MSP430F449作为核心信息处理单元、具有RS-232串行通信接口的量程为210 g、感量为0.1mg、最大允许误差≤0.3mg的智能电子分析天平。利用NI (National Instrument)公司的LabVIEW8.5 (Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench)平台,开发了智能电子分析天平上位机管理系统,强化了数据处理能力,实现了物体质量的快速在线检测。
本文介绍了虚拟仪器技术的历史、分类以及发展趋势;给出了电子分析天平的构成与工作原理和部分硬件电路;提出了基于LabVIEW的电子分析天平上位机管理系统设计构想,简述了利用虚拟仪器技术开发智能电子分析天平上位机管理系统的可行性分析;然后重点对电子分析天平管理系统软件设计进行了分析与研究;设计并实现了量程为21 0g、感量为0.1 mg的智能电子分析天平管理系统;最后在实验室条件下对天平进行测试检验。
电子分析天平管理系统软件设计总体上实现了质量称量、累计称量、去皮、校准、百分比称量、计数称量、单位转换、串行通信等多种功能;设计了用户登录系统,应用基于AES (Advanced encryption standard)算法的加密算法,有效地提高了系统的安全性;实现了电子分析天平和计算机的双向同步通信,计算机上的仿面板设计可以模拟键盘控制电子分析天平去皮、功能参数设置、校准、关机和内置砝码测试等功能;完成了数据库模块的设计,提高数据存储的可靠性,方便用户查询、记录,降低记录错误的几率;操作更简便,界面更友好。
实验结果表明,采用上述方案设计的电子分析天平管理系统可以满足科学计量中对精密质量称量智能化、精确化的需求,获得了项目委托单位的高度评价。