1、第13章 小型稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)13.1 設(shè)計(jì)任務(wù)本例是利用金屬箔式應(yīng)變片設(shè)計(jì)一個(gè)小型稱重裝置。硬件部分包括應(yīng)變片模型和測(cè)量電路（是在Multisim中仿真設(shè)計(jì)的），軟件顯示與分析部分由LabVIEW虛擬儀器完成。整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的仿真全部在軟件環(huán)境中完成，最終測(cè)量系統(tǒng)可直接顯示稱重值。Multisim軟件的詳細(xì)用法請(qǐng)參見相關(guān)書籍。本設(shè)計(jì)完成過程中需要掌握以下幾點(diǎn)。 掌握金屬箔式應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂、全橋電橋工作原理和性能 學(xué)會(huì)利用應(yīng)變片原理建立仿真模型 比較單臂與全橋電橋的不同性能，了解其特點(diǎn) 學(xué)會(huì)使用全橋電路 會(huì)使用G語言編程實(shí)現(xiàn)虛擬儀器的功能13.2 測(cè)量電路原理與設(shè)計(jì)1傳感器模型的建立電阻應(yīng)

2、變片的工作原理是基于電阻應(yīng)變效應(yīng)，即在導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，它的電阻值相應(yīng)發(fā)生變化。應(yīng)變片是由金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體制成的電阻體，其阻值將隨著壓力所產(chǎn)生的變化而變化。對(duì)于金屬導(dǎo)體，電阻變化率的表達(dá)式為 （13-1）式中，為材料的泊松系數(shù)；為應(yīng)變量。通常把單位應(yīng)變所引起電阻相對(duì)變化稱作電阻絲的靈敏系數(shù)，對(duì)于金屬導(dǎo)體，其表達(dá)式為 （13-2）所以 （13-3）在外力作用下，應(yīng)變片產(chǎn)生變化，同時(shí)應(yīng)變片電阻也發(fā)生相應(yīng)變化。當(dāng)測(cè)得阻值變化為R時(shí)，可得到應(yīng)變值，根據(jù)應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系，得到應(yīng)力值為 （13-4）式中，為應(yīng)力；為應(yīng)變量（為軸向應(yīng)變）；E為材料的彈性模量（kg/mm2）。又重力G與應(yīng)力的關(guān)系為 （13-5

3、）式中，G為重力；S為應(yīng)變片截面積。根據(jù)以上各式可得到 （13-6）由此便得出了應(yīng)變片電阻變化與重物質(zhì)量的關(guān)系，即 （13-7）根據(jù)應(yīng)變片常用的材料（如康銅）取k0=2；E =16300kg/mm2；S =1cm2=100mm2；R =348；g=9.8m/s2所以在Multisim中可以建立以下模型來代替應(yīng)變片進(jìn)行仿真，如圖13-1所示。在圖13-1中，R1模擬的是不受壓力時(shí)的電阻值R0，壓控電阻用來模擬電阻值的變化R，V可理解為重物的質(zhì)量m（kg）。當(dāng)V反接時(shí)，表示受力相反。2橋路部分電路原理電阻應(yīng)變計(jì)把機(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)換成R/R后，應(yīng)變電阻變化一般都很微小，這樣小的電阻變化既難以直接精確測(cè)量，

4、又不便直接處理。因此，必須采用轉(zhuǎn)換電路，把應(yīng)變計(jì)的R/R變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。通常采用惠斯登電橋電路實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。圖13-2所示的是直流電橋。對(duì)于單臂電橋，當(dāng)電橋平衡時(shí)，相對(duì)的兩臂電阻乘積相等，即 圖13-1 金屬絲式應(yīng)變片模型 圖13-2 直流電橋 （13-8） （13-9）設(shè)橋臂比n=R2/R1=R4/R3，由于R1R1，分母中R1/R1可忽略，于是 （13-10）電橋電壓靈敏度定義為 （13-11）從上式分析可以發(fā)現(xiàn)： 電橋電壓靈敏度正比于電橋供電電壓，供電電壓越高，電橋電壓靈敏度越高。但是，供電電壓的提高受到應(yīng)變片的允許功耗的限制，所以一般供電電壓應(yīng)適當(dāng)選擇 電橋電壓靈敏度是橋臂電

5、阻比值n的函數(shù)，因此必須恰當(dāng)?shù)剡x擇橋臂比n的值，保證電橋具有較高的電壓靈敏度由 求Sv的最大值，由此得 （13-12）求得n1時(shí)，Sv最大。也就是供電電壓確定后，當(dāng)R1=R2，R3=R4時(shí)，電橋的電壓靈敏度最高，此時(shí)可得到： （13-13） （13-14）由上式可知，當(dāng)電源電壓Ui和電阻相對(duì)變化R/R一定時(shí)，電橋的輸出電壓及其靈敏度也是定值，且與各橋臂阻值大小無關(guān)。由于上面的分析中忽略了R/R，所以存在非線性誤差，解決的辦法有如下兩種。 提高橋臂比：提高了橋臂比，非線性誤差可以減小，但從電壓靈敏度考慮，靈敏度將降低，這是一種矛盾。因此，采用這種方法的時(shí)候應(yīng)該適當(dāng)提高供橋電壓Ui 采用差動(dòng)電橋：

6、根據(jù)被測(cè)試件的受力情況，若使一個(gè)應(yīng)變片受拉，另一個(gè)受壓，則應(yīng)變符號(hào)相反；測(cè)試時(shí)，將兩個(gè)應(yīng)變片接入電橋的相鄰臂上，成為半橋差動(dòng)電路，則電橋輸出電壓Uo為 （13-15）若R1=R2，R1=R2，R3=R4，則有 （13-16）由此可知，Uo和R1/R1成線性關(guān)系，差動(dòng)電橋無非線性誤差，而且電壓靈敏度為，比使用一只應(yīng)變片提高了一倍，同時(shí)可以起到溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?。若將電橋四臂接?個(gè)應(yīng)變片，即兩個(gè)受拉，兩個(gè)受壓，將兩個(gè)應(yīng)變符號(hào)相同的接入相對(duì)臂上，則構(gòu)成全橋差動(dòng)電路，若滿足R1=R2=R3=R4，則輸出電壓為 （13-17） （13-18）由此可知，差動(dòng)橋路的輸出電壓Uo和電壓靈敏度是用單片時(shí)的4倍，是

7、半橋差動(dòng)電路的2倍。因?yàn)椴捎玫氖墙饘賾?yīng)變片測(cè)量，所以本設(shè)計(jì)采用全橋電路，能夠有比較好的靈敏度，并且不存在非線性誤差。3放大電路原理主要放大電路采用如圖13-3所示的儀用放大電路。該放大電路具有很強(qiáng)的共模抑制比。它由兩級(jí)放大器組成，第一級(jí)由集成運(yùn)放A1、A2組成，由于采用同一型號(hào)的運(yùn)放，所以可進(jìn)一步降低漂移。電阻R1、R2和R3組成同相輸入式并聯(lián)差分放大器，具有非常高的輸入阻抗。第二級(jí)是由A3和4個(gè)電阻R4、R5、R6和R7組成的反相比例放大器，它將雙端輸入變成單端輸出。阻值：R1=R3，R4=R5，R6=R7。根據(jù)運(yùn)算電路基本分析方法，可得到輸出電壓 （13-19）為了方便調(diào)節(jié)，再加一級(jí)比例放

8、大器，同時(shí)將儀用放大電路輸出的信號(hào)反相，如圖13-4所示。RW為調(diào)零電阻。 圖13-3 儀用放大電路 圖13-4 比例放大電路4綜合電路設(shè)計(jì)至此，基于金屬電阻應(yīng)變片的壓力測(cè)量電路設(shè)計(jì)完成，如圖13-5所示。圖中U1、U2、U3、U4指的是同一電壓U（因考慮電路繪制的方便及電路元件的符號(hào)不能重復(fù)，所以分開標(biāo)號(hào)），它用來模擬物體質(zhì)量m。由以上分析可知采用全橋電路能夠有比較好的靈敏度，并且不存在非線性誤差，所以由4個(gè)應(yīng)變片中2個(gè)受拉，2個(gè)受壓，可組成全橋電路，應(yīng)變片的受拉受壓情況如圖中標(biāo)注。在圖13-5中，RW1為一調(diào)零電位器，用來調(diào)節(jié)電橋平衡。由于被測(cè)應(yīng)變片的性能差異及引線的分布電容的容抗等原因，

9、會(huì)影響電橋的初始平衡條件和輸出特性，因此必須對(duì)電橋預(yù)調(diào)平衡，圖中用了電阻并聯(lián)法進(jìn)行電橋調(diào)零。電阻R5決定可調(diào)的范圍，R5越小，可調(diào)的范圍越大，但測(cè)量誤差也大。R5可按下式確定： （13-20）圖13-6 阻容調(diào)零法式中，r1為R2與R4的偏差；r2為R1與R3的偏差；此處的電阻值指應(yīng)變片的初始阻值。此外，當(dāng)采用交流電供電時(shí)，由于導(dǎo)線間存在分布電容，這相當(dāng)于在應(yīng)變片上并聯(lián)了一個(gè)電容，為消除分布電容對(duì)輸出的影響，可采用電容調(diào)零。圖13-6所示為采用阻容調(diào)零法的電橋電路，該電橋接入了“T”形RC阻容電路，可調(diào)節(jié)電位器使電橋達(dá)到平衡狀態(tài)。圖13-5中，RW2為增益調(diào)節(jié)電位器；RW4是放大電路調(diào)零電位器

10、。電路中所選用的放大器是OP07CP，它是一種低噪聲、低偏置電壓的運(yùn)算放大器。此外，二極管VD3、VD4可對(duì)電路起到保護(hù)作用。5綜合電路仿真將儀用放大電路的兩個(gè)輸入端接地，滑動(dòng)變阻器RW2調(diào)到最小值，即使放大電路的放大倍數(shù)調(diào)到最大，然后調(diào)節(jié)RW4，使電路的輸出近似為零。放大電路部分調(diào)零完成后，再和電橋電路相連，將模擬物體質(zhì)量的電壓源的值設(shè)為零，調(diào)節(jié)RW1，使電路的輸出為零，從而完成電橋調(diào)零。電路參數(shù)調(diào)好以后，即可對(duì)電路進(jìn)行仿真。1）直流工作點(diǎn)分析 當(dāng)將電路中模擬物體質(zhì)量的電壓源的值設(shè)為零，選擇菜單欄“Simulate”/“Analyses”下的直流工作點(diǎn)分析，觀察此時(shí)綜合電路中輸出端42和儀用

11、放大電路兩輸入端4和15的直流電壓值，如圖13-7所示。電路調(diào)零后，當(dāng)重物的質(zhì)量為0時(shí)，電路的輸出節(jié)點(diǎn)42處的電壓近似為零。2）直流掃描分析 再來分析當(dāng)質(zhì)量逐漸增加時(shí)，輸出電壓與質(zhì)量的關(guān)系。對(duì)于本設(shè)計(jì)也就是當(dāng)模擬質(zhì)量m的電壓源的值U變化時(shí)，觀察電路輸出電壓的變化情況。打開菜單欄“Simulate”/“Analyses”下的直流掃描分析，彈出掃描設(shè)置對(duì)話框，如圖13-8所示。在圖13-8（a）中選擇要掃描的直流源。在電路中把U1U4用一個(gè)直流源U代替，所以直流源就選“vv”。在圖13-8（b）中選擇觀察輸出點(diǎn)，輸出節(jié)點(diǎn)應(yīng)選節(jié)點(diǎn)42。參數(shù)設(shè)置好后，單擊仿真按鈕，可得圖13-9的直流傳輸特性，即質(zhì)量

12、變化時(shí)輸出電壓的變化曲線。由圖可知，輸出電壓的線性度較好。圖13-7 綜合電路直流工作點(diǎn)分析結(jié)果 （a）掃描源選擇 （b）輸出節(jié)點(diǎn)選擇圖13-8 直流掃描設(shè)置圖13-9 質(zhì)量變化時(shí)輸出電壓的變化曲線3）交流分析 將儀用放大電路的輸入端改接交流源，電路的輸出節(jié)點(diǎn)仍然選擇節(jié)點(diǎn)42，觀察電路的交流特性，如圖13-10所示，可以看到放大電路的通帶放大倍數(shù)約為100倍，在輸入信號(hào)的頻率大于約1kHz時(shí)，放大倍數(shù)有所下降。4）傅里葉分析 設(shè)放大電路的輸入端接的信號(hào)源為50Hz，100mV的交流源，對(duì)放大電路進(jìn)行傅里葉分析，傅里葉分析的設(shè)置如圖13-11所示，輸出節(jié)點(diǎn)仍然選擇節(jié)點(diǎn)42，仿真結(jié)果如圖13-12

13、所示，電路的總諧波失真THD很小，各次諧波的幅值都很小。 圖13-10 放大電路交流分析結(jié)果 圖13-11 傅里葉分析設(shè)置當(dāng)交流源的幅值改為1V以后，再對(duì)電路進(jìn)行傅里葉分析，結(jié)果如圖13-13所示。當(dāng)交流源幅值增加后，各諧波的幅值明顯增加，電路總諧波失真也明顯增加。圖13-12 100mV交流源的傅里葉仿真結(jié)果圖13-13 1V交流源的傅里葉分析結(jié)果5）噪聲分析 設(shè)放大電路的輸入端接100mV、50Hz的交流源，對(duì)電路進(jìn)行噪聲分析，其設(shè)置如圖13-14所示，輸入噪聲參考源為接入的交流源，參考節(jié)點(diǎn)為接地端，觀察輸入和輸出的噪聲譜密度曲線如圖13-15所示。 圖13-14 噪聲分析設(shè)置 圖13-1

14、5 噪聲分析結(jié)果6）參數(shù)掃描分析 對(duì)電路進(jìn)行參數(shù)掃描，分析當(dāng)電阻R10變化時(shí)，對(duì)放大電路放大倍數(shù)的影響。參數(shù)掃描的設(shè)置如圖13-16所示。輸出變量選擇輸出節(jié)點(diǎn)電壓與放大電路兩輸出節(jié)點(diǎn)電壓之差的比值，即為該放大電路的放大倍數(shù)，仿真結(jié)果如圖13-17所示，可見差分運(yùn)放中間電阻的阻值越大，放大倍數(shù)越小。 （a）分析參數(shù)設(shè)置 （b）輸出變量設(shè)置圖13-16 參數(shù)掃描設(shè)置圖13-17 參數(shù)掃描仿真結(jié)果7）溫度掃描分析 對(duì)電路進(jìn)行溫度掃描分析，分析當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，對(duì)電路的影響。溫度掃描的設(shè)置如圖13-18所示，掃描分析的結(jié)果如圖13-19所示，可見當(dāng)溫度變化時(shí)，電路的輸出電壓也隨著有微小的變化。6實(shí)驗(yàn)數(shù)

15、據(jù)處理表13-1為由仿真實(shí)驗(yàn)而得的數(shù)據(jù)，包括電阻變化量和輸出電壓值。 圖13-18 溫度掃描設(shè)置 圖13-19 溫度掃描分析結(jié)果表13-1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果m（kg）R=0.004185mUo（V）0.020.00008379.9131030.040.000167419.8251030.060.000251129.7381030.080.000334839.6511030.100.000418549.5641030.120.000502259.4771030.140.000585969.391030.160.000669679.3031030.180.000753389.2161030.200.000

16、83799.129103使用最小二乘法對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，設(shè)擬合直線方程式為y=Kx+b （13-21）式中，y表示輸出電壓Uo，x表示電阻變化R。實(shí)際校準(zhǔn)測(cè)試點(diǎn)有11個(gè)，第i個(gè)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)yi與擬合直線上相應(yīng)值之間的殘差為 （13-22）最小二乘法擬合直線原理是使為最小值，也就是使對(duì)K和b的一階偏導(dǎo)數(shù)等于零，即 （13-23） （13-24）從而得到 （13-25） （13-26）代入數(shù)據(jù)，近似求得K118.4 , b0即y=118.4x。換為電壓Uo和電阻變化R的關(guān)系為Uo=118.4R （13-27）再根據(jù)電阻變化與壓力的關(guān)系 （13-28）便可以得出電阻變化與壓力關(guān)系，即 （13-29）把

17、式（13-29）代入式（13-27）中可得輸出電壓變化與壓力之間的關(guān)系為 （13-30）將E=16300，S=100，R=348，k0 =2，K=118.4等常數(shù)代入，得到 （13-31） （13-32）13.3 LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)1數(shù)據(jù)顯示子程序設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，在顯示模塊中需要顯示電子電路的輸出電壓Uo，應(yīng)變片受壓后電阻的變化的絕對(duì)值R（受拉為+R，受壓為R）和最終度量的量重物的質(zhì)量m。此外，在顯示模塊中，又加入一些參數(shù)的顯示，如靈敏系數(shù)k0、彈性模量E、應(yīng)變片截面積S和電阻值R0。由上面的分析可知 （13-33） （13-34）根據(jù)以上兩個(gè)式子和第12章中對(duì)LabVIEW的基本

18、介紹，可建立一個(gè)子VI，具體步驟如下。 （1）從開始菜單中運(yùn)行“National Instruments LabVIEW 8.2”，在“Getting Started”窗口左邊的Files控件里，選擇Blank VI建立一個(gè)新程序。（2）框圖程序的繪制。如圖13-20所示，Uo是Multisim中所設(shè)計(jì)的電路圖的輸出電壓。添加方法為在前面板中單擊鼠標(biāo)右鍵打開控制模板，如圖13-21所示，選數(shù)型結(jié)構(gòu)下的數(shù)字控制元件，修改名稱為Uo，它在框圖面板下以圖標(biāo)形式顯示，從節(jié)省空間的考慮，在圖標(biāo)上單擊鼠標(biāo)右鍵，取消選擇“View As Icon”，則顯示形式如圖13-20所示，以下框圖都采用非圖標(biāo)顯示形式

19、。圖13-20 子VI設(shè)計(jì)常量9.8是重力加速度g（單位m/s2），程序中除以9.8后輸出為質(zhì)量，單位是kg，再乘以1000后，輸出單位為g。其他各常量如圖13-20所示，在各常量上單擊鼠標(biāo)右鍵選擇創(chuàng)建指示器，并相應(yīng)改變名稱，如彈性模量E、應(yīng)變片面積S等。運(yùn)算函數(shù)可在功能面板中選擇，如乘除運(yùn)算等，如圖13-22所示。放置好元件后，根據(jù)功能完成連線，最后輸出端接圖13-21中所示的meter指示器，作為質(zhì)量的顯示儀表。以上各模塊均為橘黃色，表示數(shù)據(jù)類型為雙精度類型。 圖13-21 控制模板Numeric子模板 圖13-22 運(yùn)算函數(shù)（3）定義圖標(biāo)與連接器。雙擊右上角圖標(biāo)進(jìn)行編輯后，用鼠標(biāo)右鍵單擊

20、前面板窗口中的圖標(biāo)窗格，在快捷菜單中選擇“Show Connector”，然后圖標(biāo)變?yōu)閳D13-23所示形式。接下來是建立前面板上的控件和連接器窗口的端子關(guān)聯(lián)。輸入與Uo關(guān)聯(lián)，輸出的6個(gè)端子分別與輸出質(zhì)量顯示、靈敏度k0、彈性模量E、R、R、應(yīng)變片面積S相關(guān)聯(lián)，完成上述工作后，將設(shè)計(jì)好的VI保存。下次調(diào)用該VI時(shí)，圖標(biāo)與端口如圖13-24所示。 圖13-23 連接器窗格圖 圖13-24 子VI圖標(biāo)與端口2接口電路的設(shè)計(jì)與編譯關(guān)于接口的研究及LabVIEW儀器向Multisim的導(dǎo)入的原理請(qǐng)參照第12章的內(nèi)容。本設(shè)計(jì)中接口電路的設(shè)計(jì)與編譯分以下幾個(gè)步驟。（1）把Multisim安裝目錄下“Samp

21、ling”/“LabVIEW Instruments”/“Templates”/“Input”文件夾復(fù)制到另外一個(gè)地方。（2）在LabVIEW 中打開步驟中所復(fù)制的StarterInputInstrument .lvproj工程，如圖13-25所示。接口電路的設(shè)計(jì)是在Starter Input Instrument.vit中進(jìn)行的。圖13-25 StarterInputInstrument .lvproj工程圖（3）打開Starter Input Instrument.vit的框圖面板，完成接口框圖的設(shè)計(jì)。在數(shù)據(jù)處理部分，選擇CASE結(jié)構(gòu)下拉菜單中的“Update DATA”選項(xiàng)進(jìn)行修改。按框

22、圖中的說明，在結(jié)構(gòu)框中用鼠標(biāo)右鍵選擇“Select a VI”，把在LabVIEW完成的子VI添加在“Update DATA”框中即可。此時(shí)只是添加，不可修改框圖面板的原狀，如圖13-26所示。由圖13-26可知，子VI輸出端有6個(gè)輸出端口，在每個(gè)端口處用鼠標(biāo)右鍵單擊選擇創(chuàng)建指示器。在輸入端口，需要解決數(shù)據(jù)類型的匹配問題。由于系統(tǒng)原始的接口的設(shè)置，從Multisim 10向LabVIEW中虛擬儀器輸入的是一個(gè)多維數(shù)組（它的數(shù)據(jù)類型是不能改變的），為了和設(shè)計(jì)的子模塊輸入數(shù)據(jù)的類型相匹配，需要加一些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，把兩個(gè)數(shù)據(jù)端口正確地連接起來，如圖13-26所示，“data”后的第一個(gè)程序模塊是波形建

23、立模塊，接著的是提取Y值模塊。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)類型的匹配還有另外兩種方法，這將在以后章節(jié)的設(shè)計(jì)實(shí)例中介紹。圖13-26 顯示儀板的程序框圖程序框圖設(shè)計(jì)好后，要進(jìn)行前面板的設(shè)計(jì)，除了要完成功能外，還要兼顧美觀。設(shè)計(jì)好的前面板如圖13-27所示。完成后選擇重命名，保存為proj1.vit。（4）編譯之前，要對(duì)虛擬儀器進(jìn)行基本信息設(shè)置。打開subVIs下的Starter Input Instrument_multisimInformation.vi的后面板，如圖13-28所示，在儀器ID中和顯示名稱中填入唯一的標(biāo)志，如一起設(shè)為“Plotterhxx11”。同時(shí)把輸入端口數(shù)設(shè)為“1”，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)電壓輸入；把

24、輸出端口設(shè)為“0”，此模塊不需要向Multisim輸出信號(hào)。設(shè)置完后另存為proj1_multisimInformation.vi，注意前半部分的名字和接口程序部分的命名必須一致。 圖13-27 前面板設(shè)計(jì) 圖13-28 虛擬儀器的設(shè)置（5）打開Build Specifications，用鼠標(biāo)右鍵單擊“Source Distribution”，選擇屬性設(shè)置，在保存目錄和項(xiàng)目目錄中，都將編譯完成后要生成的庫文件重命名，如proj1（.lib）。同時(shí)在原文件設(shè)置中選擇總是包括所有包含的條目，如圖13-29所示。屬性設(shè)置完成并對(duì)工程進(jìn)行保存后，再在Source Distribution上單擊鼠標(biāo)右鍵

25、，在彈出的菜單中選擇“Build”即可。（6）編譯完成后，在“Input”文件夾下生成一個(gè)“Build”文件夾，打開后把里面的文件復(fù)制到“Electronics WorkbenchEWB9”下的“l(fā)vinstruments”文件夾中，這樣就完成了虛擬儀器的導(dǎo)入，當(dāng)再打開Multisim時(shí)，在LabVIEW儀器下拉菜單下就會(huì)顯示設(shè)計(jì)的模塊（plotterhxx11）。圖13-29 屬性設(shè)置圖13-30 顯示模塊圖標(biāo)到這里所有關(guān)于此稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完成，打開Multisim10，導(dǎo)入后的顯示模塊如圖13-30所示。把設(shè)計(jì)好的電路和顯示模塊連接，電路調(diào)零后，進(jìn)行仿真，驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)及顯示模塊的設(shè)計(jì)是否合

26、理。圖13-31所示為20g和120g重物的仿真，可以看出設(shè)計(jì)基本符合要求。 （b）圖13-31 設(shè)計(jì)結(jié)果13.4將Multisim導(dǎo)入Labview1在Multisim中添加LabVIEW交互接口：這些Multisim中的接口是分級(jí)模塊(Hierarchical Block)和子電路(Sub-Circuit)接口(Hierarchical connector)，用來與LabVIEW仿真引擎之間進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。1）右鍵點(diǎn)擊鼠標(biāo)并從彈出的快捷菜單中選擇Place on schematic/Hierarchical connector。如圖13-32所示。放置一個(gè)接口在電路圖的左上方，另一個(gè)放置在右

27、上方。按照?qǐng)D13-32將電路與接口連接起來。圖 13-32 選擇交互接口圖 13-33 接口電路2）設(shè)置接口：打開View菜單下的LabVIEW Co-simulation Terminals窗口，設(shè)置針對(duì)LabVIEW的輸入或者輸出。為了將各個(gè)接口配置為輸入或者輸出，在模式設(shè)置中選擇所需要的選項(xiàng)，然后可以在類型設(shè)置中將各個(gè)接口設(shè)置為電壓或者電流輸出/輸出。最后，如果你想將放置的輸入輸出接口設(shè)置為不同的功能對(duì)，你可以選擇Negative Connection。將IO1配置為輸入，然后將IO2配置為輸出。如圖13-34所示為設(shè)置好的LabVIEW Co-simulation Terminals窗

28、口，圖13-35為即將被Labview調(diào)用的Multisim design VI preview圖標(biāo)。圖13-34設(shè)置接口圖13-35設(shè)置好的Multisim design VI preview2.在Labview中創(chuàng)建一個(gè)數(shù)字控制器：要在LabVIEW和Multisim之間傳送數(shù)據(jù)，首先需要使用LabVIEW中的控制與仿真循環(huán)(Control & Simulation Loop)。這里需要注意的是，Multisim安裝包中沒有這個(gè)模塊，需要從/labview/cd-sim/zhs/網(wǎng)站下載，然后安裝在Multisim的安裝路徑下。1）打開Labview的程序框圖（后面板），右鍵點(diǎn)擊，打開函數(shù)

29、選板，瀏覽到Control Design & SimulationSimulationControl & Simulation Loop。左鍵點(diǎn)擊，并將其拖放到程序框圖上。如圖13-36所示。圖 13-36放置控制與仿真模塊2）要修改控制仿真循環(huán)的求解算法和時(shí)間設(shè)置，雙擊輸入節(jié)點(diǎn)，打開Configure Simulation Parameters窗口。輸入如圖13-37的參數(shù)；在這些選項(xiàng)中使用本文后面提供參數(shù)，可以有效地在LabVIEW的波型圖表中顯示數(shù)據(jù)。也可以根據(jù)自己的需求圖13-37 節(jié)點(diǎn)參數(shù)設(shè)置3）在VI中添加仿真掛起(Halt Simulation)函數(shù)來停止控制仿真循環(huán)。右鍵點(diǎn)擊，打開函數(shù)選板，瀏覽到Control Design & SimulationSimulationUtilitiesHalt Simulation。左鍵點(diǎn)擊，并將其拖放到程序框圖上，然后在