電子科大LabVIEW課件第十二章

《虛擬儀器》－12電子科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院詹惠琴zhanhq@第十章多功能數(shù)據(jù)采集卡第十一章數(shù)據(jù)采集第十章多功能數(shù)據(jù)采集卡虛擬儀器硬件的基本組成：數(shù)據(jù)采集卡（DAQ:DataAcquisition)數(shù)據(jù)采集卡：具有模擬輸入/輸出、數(shù)字輸入/輸出和定時(shí)/計(jì)數(shù)等多種功能，并且?guī)в?jì)算機(jī)通信接口。通信接口種類：ISA總線、PCI總線、CPCI總線、RS232串口、打印機(jī)并口、USB總線、GPIB總線、VXI總線等根據(jù)是否插入計(jì)算機(jī)內(nèi)又分為有外置式和內(nèi)置式兩種。習(xí)慣上把虛擬儀器所用的基本硬件電路統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)采集卡，即便有些卡沒(méi)有模擬輸入功能。PCI-1200多功能采集卡

主要性能：1．模擬輸入通道數(shù)：8路單端輸入或4路雙端輸入，DC耦合。A/D轉(zhuǎn)換器：逐次逼近型，12位，100KS/S。輸入范圍：±5V（雙極性）、0~10V（單極性）劃分為七檔每檔通道增益分別為：1、2、5、10、20、50、100FIFO緩存容量：4096次采樣值。2．模擬輸出通道數(shù)：2路電壓輸出分辨力：12位、1/4096典型更新速率：20S/S~1KS/S輸出范圍：0~10V，±5V電壓輸出，DC耦合3．?dāng)?shù)字I/O通道數(shù)：24I/OTTL電平4．定時(shí)I/O通道數(shù)：3路計(jì)數(shù)器/定時(shí)器分辨力：16位基本時(shí)鐘：2MHzPCI-1200卡的組成原理DRQ11M1244124188161238地址5數(shù)據(jù)8控制4中斷1數(shù)據(jù)地址37接口控制6錯(cuò)誤報(bào)告2判優(yōu)2系統(tǒng)信息2中斷1PCI總線PCI總線接口芯片數(shù)字控制邏輯I/O連接器FIFO12-BitA/D程控增益輸入多路器高頻抖動(dòng)電路校準(zhǔn)82C53A82C5512-BitD/A12-BitD/A82C53B分頻器10M12PCI-1200卡I/O連接器引腳說(shuō)明引腳信號(hào)名方向參考說(shuō)明1-8ACH<7..0>AIAGND8個(gè)A/D通道——模擬輸入通道9AISENSE/AIGNDI/OAGND模擬輸入地10DAC0OUTAOAGNDD/A通道——模擬輸出通道0。11AGNDN/AN/A模擬輸出地12DAC1OUTAOAGNDD/A通道——模擬輸出通道1。13，50DGNDN/AN/A數(shù)字地14～37PA<7..0>、B<7..0>PC<7..0>DIODGND24根數(shù)字I/O端口——端口A、B、C的雙向數(shù)據(jù)線38～40EXTTRIG、UPDATECONVDIDGND用于A/D外部觸發(fā)、外部更新、外部轉(zhuǎn)換41~48OUTB、GATB、CLKBDO、DIDGND3個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)、門控信號(hào)、外部時(shí)鐘信號(hào)。49+5VDODGND+5V第十一章數(shù)據(jù)采集§11-1DAQ配置在啟動(dòng)計(jì)算機(jī)時(shí)，自動(dòng)加載數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動(dòng)程序。但在使用數(shù)據(jù)采集卡之前，必須先進(jìn)行配置?？蛇\(yùn)行MAX（Measurement&AutomationExplorer）來(lái)對(duì)采集卡進(jìn)行通道配置，如設(shè)置通道名、輸入輸出類型、測(cè)量類型等等進(jìn)行DAQ配置的步驟如下：1．新建一個(gè)通道2．選擇通道類型，可以選擇通道類型如模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字I/O等。3.定義通道名。4．選擇測(cè)量類型，如電壓、電流、電阻、頻率等5．定義單位和范圍。6．定義刻度模式。7.指定DAQ設(shè)備及通道號(hào)。

例：1.新建一個(gè)模擬輸入通道2.通道類型AnalogInput,3.通道名Ain14.測(cè)量類型Voltage5.單位：V,范圍－5V～＋5V6.刻度模式NoScaling7.設(shè)備：PCI-1200通道：0ACH0例：對(duì)已配置好的PCI1200卡的模擬輸入0通道進(jìn)行測(cè)試，輸入一個(gè)正弦波信號(hào)§11-2數(shù)據(jù)采集函數(shù)DataAcquisition模板分成六個(gè)子模板：AnalogInput（模擬輸入），AnalogOutput（模擬輸出），DigitalI/O（數(shù)字I/O），Counter（計(jì)數(shù)器），CalibrationAndConfiguration（校準(zhǔn)器和配置），SignalConditioning（信號(hào)調(diào)理）。11.2.1模擬輸入

連續(xù)單通道輸入連續(xù)多通道輸入單點(diǎn)單通道輸入單點(diǎn)多通道輸入AISampleChannel.vi該函數(shù)可以對(duì)指定通道的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，并返回測(cè)量的電壓值。device端口可指定DAQ板的設(shè)備號(hào)，為一個(gè)數(shù)字（整型）；channel端口可指定所使用的模擬輸入通道的通道號(hào)，為一個(gè)字符串；highlimit和lowlimit可指定輸入信號(hào)的范圍，默認(rèn)的輸入是＋5V和－5V；sample端口可輸出采樣到的電壓值，為一個(gè)數(shù)字（浮點(diǎn)型）。問(wèn)題：多點(diǎn)采樣時(shí)怎樣保證每個(gè)采樣點(diǎn)之間的采樣間隔相等？答案：硬件時(shí)鐘控制采集－存儲(chǔ)－讀數(shù)。AIAcquireWaveform.vi函數(shù)以指定的采樣速率采集一定數(shù)目的采樣點(diǎn)，并以數(shù)組的形式輸出采集到的電壓值。numberofsamples端口可指定采樣點(diǎn)數(shù)，為一個(gè)數(shù)字（整型）；samplerate端口可指定采樣速率，即每秒采樣的點(diǎn)數(shù)，為一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)；waveform端口以一維數(shù)組的形式輸出采集到的電壓值actualsampleperiod端口是實(shí)際采樣周期，單位是秒。實(shí)驗(yàn)連線圖數(shù)據(jù)采集舉例YB1634函數(shù)發(fā)生器輸出頻率為305Hz，幅度（峰值）約4V的正弦波信號(hào)，送給PC1200采集卡的模擬輸入0通道。使用數(shù)據(jù)采集模板的模擬輸入子模板中的”AIAcquireWaveform”進(jìn)行采集，采樣率設(shè)為100kHz，采樣點(diǎn)數(shù)為1000。采集結(jié)果用波形圖形和波形數(shù)組顯示。采集的周期數(shù)＝（采樣點(diǎn)數(shù)×被測(cè)信號(hào)頻率/采樣頻率）多路模擬輸入單A/D，模擬開(kāi)關(guān)進(jìn)行多路輸入的分時(shí)切換和轉(zhuǎn)換例如4個(gè)通道掃描的序列為：CH3、CH2、CH1、CH0、CH3、CH2、CH1、CH0、CH3、……AIAcquireWaveforms.vi函數(shù)以指定的采樣速率對(duì)多路通道進(jìn)行采樣，并返回采集到的數(shù)據(jù)。channels端口可指定模擬輸入通道的通道號(hào)，為一個(gè)字符串，不同的通道用逗號(hào)分開(kāi)，如1，2，4；numberofsamples/ch端口可指定每個(gè)通道的采樣點(diǎn)數(shù)，為一個(gè)整數(shù)；waveforms端口將輸出采集到的多路模擬輸入的電壓數(shù)據(jù)（單位為伏特），為一個(gè)數(shù)字型的二維數(shù)組，數(shù)組的一列為一個(gè)通道的采樣數(shù)據(jù)；11.2.2模擬輸出

DataAcquisition模板中的AnalogOutput（模擬輸出）子模板中含有可以完成D/A轉(zhuǎn)換或其他多種轉(zhuǎn)換的函數(shù)。連續(xù)單通道輸出連續(xù)多通道輸出單點(diǎn)單通道輸出單點(diǎn)多通道輸出單點(diǎn)輸出AOUpdateChannel.vi

AOGenerateWaveform.vi函數(shù)以指定的更新速度在模擬輸出通道產(chǎn)生一個(gè)電壓波形。

11.2.4數(shù)字信號(hào)的輸入和輸出DataAcquisition模板中的DigitalI/O（數(shù)字輸入輸出）子模板中含有可以對(duì)數(shù)字端口或數(shù)字位線進(jìn)行讀寫的函數(shù)。輸入（讀）一根線輸入（讀）一個(gè)口（多根線）輸出（寫）一根線輸出（寫）一個(gè)口（多根線）WriteToDigitalPort函數(shù)可以把一個(gè)十進(jìn)制數(shù)以二進(jìn)制的模式輸出到指定的數(shù)字端口。portwidth端口可指定數(shù)字端口的位數(shù)，為一個(gè)整數(shù)，默認(rèn)為8；device端口可指定DAQ板的設(shè)備號(hào)，為一個(gè)整數(shù)；digitalchannel端口可指定數(shù)字端口的通道號(hào)，為一個(gè)字符串；pattern端口可指定要輸出到數(shù)字端口的數(shù)據(jù)（十進(jìn)制整數(shù)）。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、利用DAQCHANNELWIZARD配置PCI-1200卡的模擬輸入和輸出通道。2、利用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)，用PCI-1200卡完成信號(hào)