LabVIEW编程及虚拟仪器设计(第六讲).ppt
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1、 字符串控件:字符串控件: 字符串输入控件、字符串输入控件、显示控件显示控件 ;组合框;表格组合框;表格 和和Express 表格;表格; 树形。树形。 字符串的显示方式:字符串的显示方式: 正常显示;正常显示; 代码显示;密码显示;代码显示;密码显示; 十六进制显十六进制显示示 字符串的操作函数:字符串的操作函数: 有多种。有多种。 上上 堂堂 课课 内内 容容 小小 结结一、字符串一、字符串 是是ASCIIASCII字符的集合。在对基于字符的集合。在对基于LabVIEW的的虚拟仪器进行虚拟仪器进行控制操作时,控制命令和数据等大多是按字符串格式传送的。控制操作时,控制命令和数据等大多是按字符
2、串格式传送的。二、文件二、文件I/O 1.文件文件I/O函数的功能函数的功能: 打开打开/ /新建新建/ /替换替换; ;读取读取/ /写入写入( (多种多种) );关;关 闭并释放句柄。闭并释放句柄。 2. 高层和低层文件高层和低层文件I/O函数函数: 执行上述执行上述3 3个或仅其中个或仅其中1 1个基本操作个基本操作; ;高、高、 低层低层I/OI/O函数各有千秋,适于不同应用。函数各有千秋,适于不同应用。 3. LabVIEW有六种文件格式有六种文件格式: 文本文件、二进制文件、数据记录文文本文件、二进制文件、数据记录文 件、波形文件、测量文件、件、波形文件、测量文件、NINI数据交换
3、文数据交换文件)。件)。本堂课内容数据采集(上)一、一、 测试系统简介测试系统简介DAQ - Data Acquisition被测对象传感器信号调理数据采集信号处理仪器面板1. 测试系统组成测试系统组成 在基于计算机构建的虚拟仪器及自动测试在基于计算机构建的虚拟仪器及自动测试系统中,软件起着重要作用。具体包括所用到系统中,软件起着重要作用。具体包括所用到硬件(典型硬件如数据采集卡,等等)的驱动硬件(典型硬件如数据采集卡,等等)的驱动程序(程序(NI-DAQmx;NI-VISA,等);应用程,等);应用程序编程接口序编程接口; ; 再上层的,是再上层的,是 LabVIEW 等编程等编程环境软件;
4、最后环境软件;最后, , 还有用户根据自己需求所构还有用户根据自己需求所构建(编制)的应用程序。建(编制)的应用程序。 虚拟仪器及系统的软件虚拟仪器及系统的软件用户编制的测量应用程序用户编制的测量应用程序应用软件编程环境应用软件编程环境LabVIEW, LabWindows/CVI, Measurement Studio 配置软件配置软件Measurement and Automation Explorer (MAX)应用程序编程接口应用程序编程接口(API)硬件驱动程序硬件驱动程序NI-DAQmx现实世界的信号和物理量现实世界的信号和物理量信号调理信号调理数据采集与模块化仪器数据采集与模块化
5、仪器传感器和变换器传感器和变换器硬件实现的有硬件实现的有源低通滤波器源低通滤波器独立运放独立运放电位器和开关电位器和开关两路模出两路模出开关在左开关在左 模入模入函数发生器和直流电压源函数发生器和直流电压源函数发生器和直流电压函数发生器和直流电压源电源开关源电源开关函数发生器开关函数发生器开关2. 信号分类信号分类3. 测量系统信号输入方式测量系统信号输入方式 实验中所构建的测量系统,采用实验中所构建的测量系统,采用如图所示的差分式输入方式。如图所示的差分式输入方式。输入信号输入信号+- 至于测量系统的信号至于测量系统的信号“参考地参考地单端(单端(RSERSE)”和和“无参考地单端无参考地单
6、端(NRSENRSE)” 输入接线方式及相应用输入接线方式及相应用途,可参考教材或途,可参考教材或“帮助帮助”文件,文件,或测量技术原理有关的教材等。或测量技术原理有关的教材等。 具体实现上是:输入信号接具体实现上是:输入信号接在在CH0+CH0+和和CH0-CH0-之间。之间。CH0+CH0+,即实,即实验箱上的模入验箱上的模入0 0通道通道CH0CH0;CH0-CH0-,则是模入则是模入8 8通道通道CH8CH8。输入信号输入信号4. 采样率采样率 采样率采样率每秒(单位时间)采集被测信号的次数。每秒(单位时间)采集被测信号的次数。 以较高采样率采集到的信号样本,能更真实地反映原信号。以较
7、高采样率采集到的信号样本,能更真实地反映原信号。 采样率过低,采样率过低,采得的数字信号看起来其频率可能与实际频采得的数字信号看起来其频率可能与实际频 率不同,称为频率混叠(率不同,称为频率混叠(aliasingaliasing) (抗混叠(抗混叠LPLP)被采信号频被采信号频率为率为fs以以fs采样采样以以2fs采样采样以以4fs/3采样采样采样定理:采样定理:采样频率至少是被测信号中最高频率采样频率至少是被测信号中最高频率成分频率的两倍。实际采样时,常取成分频率的两倍。实际采样时,常取510倍。倍。5. 分辨率分辨率 3bit3bit的数据采集卡将的数据采集卡将010V010V的被测信号划
8、分为的被测信号划分为2 2的的3 3次方份。次方份。显显然,如此采得的信号已非原被测信号。然,如此采得的信号已非原被测信号。16bit16bit的数据采集的数据采集卡将卡将010V010V划分为划分为2 2的的1616次方份(仔细次方份(仔细看)。看)。 本教学实验室所使用本教学实验室所使用PCI-PCI-MIO-16E-4MIO-16E-4数据采集卡的位数为数据采集卡的位数为1212,即,即12bit12bit。 数字化测量仪器能够检测到的被测模拟信号的最小电平的变数字化测量仪器能够检测到的被测模拟信号的最小电平的变化量,由数据采集卡的位数(化量,由数据采集卡的位数(bitbit数)决定。数
9、)决定。 6. 输入范围输入范围3bit的采集卡将的采集卡将010V划分为划分为2的的3次方份次方份 测量仪器能够数字化地表征测量仪器能够数字化地表征被测信被测信号相应的电压信号号相应的电压信号的大小范围,由最小的大小范围,由最小值和最大值确定。在数据采集卡已确定值和最大值确定。在数据采集卡已确定即其位数确定前提下,应尽可能使输入即其位数确定前提下,应尽可能使输入范围刚好容纳被测信号的变化范围。范围刚好容纳被测信号的变化范围。3bit的采集卡将的采集卡将-1010V划划 分为分为2 2的的3 3次方份次方份输入范围输入范围-1010V输入范围输入范围010V 在右侧给出的示例中,第一个被测在右
10、侧给出的示例中,第一个被测信号是信号是0 08.75V8.75V(输入范围是(输入范围是0-10V0-10V); ;第第二个被测信号是二个被测信号是0 07.5V7.5V(输入范围是(输入范围是10V-+10V10V-+10V)。显然,前者的采样效果更)。显然,前者的采样效果更好一些。好一些。 MAX中的驱动程序中的驱动程序DAQmx 为为确立确立经哪个采集通道去采集被测信号这一经哪个采集通道去采集被测信号这一任务任务,要利用,要利用LabVIEWLabVIEW的的“测量及自测量及自动化浏览器动化浏览器” ” (Measurement and Automation Explore - MAXM
11、easurement and Automation Explore - MAX)对数据采集)对数据采集卡进行配置。卡进行配置。MAXMAX也称也称“数据采集卡配置软件数据采集卡配置软件”。对基于计算机构建的虚拟仪器测量。对基于计算机构建的虚拟仪器测量系统而言,计算机要与仪器硬件打交道,需要相应的硬件驱动程序。在本实验室虚拟系统而言,计算机要与仪器硬件打交道,需要相应的硬件驱动程序。在本实验室虚拟仪器设计环境下,仪器设计环境下, “ “NI-DAQmxNI-DAQmx设备设备”是是数据采集卡驱动程序数据采集卡驱动程序。 路径:桌面上路径:桌面上Measurement and Automation
12、 设备和接口设备和接口 二、数据采集任务确立及测量硬件驱动二、数据采集任务确立及测量硬件驱动关于数据采集卡的驱动程序关于数据采集卡的驱动程序 一般而言,每种、每块数据采集卡均有自一般而言,每种、每块数据采集卡均有自己的驱动程序,它的作用就是去控制数据己的驱动程序,它的作用就是去控制数据采集卡的硬件操作。采集卡的硬件操作。 数据采集卡的驱动程序由供应商提供,用数据采集卡的驱动程序由供应商提供,用户一般无需对其编写原理等做过多了解,户一般无需对其编写原理等做过多了解,而只要能正确使用该驱动程序实现对数据而只要能正确使用该驱动程序实现对数据采集卡硬件的控制,使其正确地完成了自采集卡硬件的控制,使其正
13、确地完成了自己希望的数据采集操作即可。己希望的数据采集操作即可。 MAX的主界面的主界面 MAXMAX可实现如下功能:可实现如下功能:(1 1)浏览系统中接有的数据采集卡,并快速检测、配)浏览系统中接有的数据采集卡,并快速检测、配置数据采集卡及相应软件;(置数据采集卡及相应软件;(2 2)通过测试面板,验证和诊断数据采集卡工作)通过测试面板,验证和诊断数据采集卡工作情况;(情况;(3 3)创建新的采集通道、任务、接口和比例参数等。具体地,)创建新的采集通道、任务、接口和比例参数等。具体地, MAXMAX会会给每块数据采集卡分配一个逻辑设备号,以供给每块数据采集卡分配一个逻辑设备号,以供LabV
14、IEWLabVIEW调用时使用。在调用时使用。在MAXMAX主界主界面左栏面左栏“我的系统我的系统”下有下有三个子目录三个子目录,其中,其中,“数据邻居数据邻居”存储了有关配置和存储了有关配置和修改任务、虚拟通道的信息;而通过修改任务、虚拟通道的信息;而通过“设备和接口设备和接口”,可配置本地或远程的数,可配置本地或远程的数据采集卡、串口及并口等硬件设备;最后的据采集卡、串口及并口等硬件设备;最后的“换算换算”则用于标定运算。则用于标定运算。二、二、1. 1. 测量及自动化浏览器测量及自动化浏览器MAXMAX的功能的功能 通道通道 物理通道:物理通道:连接被测信号的实际端子(对差分输入方式而言
15、,连接被测信号的实际端子(对差分输入方式而言,每个物理通道对应每个物理通道对应2 2个端子;数字端口对应于个端子;数字端口对应于8 8条线);条线); 虚拟通道:虚拟通道:是是一组属性设置的集合一组属性设置的集合,包含虚拟通道名、对应的,包含虚拟通道名、对应的物理通道、输入接线方式(差分物理通道、输入接线方式(差分/RSE/NRSE/RSE/NRSE等)、输入范围、等)、输入范围、缩放比例等。缩放比例等。 NI-DAQmxNI-DAQmx任务任务,是一个或多个虚拟通道的集合,此外,它还包是一个或多个虚拟通道的集合,此外,它还包含了定时、触发等属性。它代表了所要实施的一次信号测量或含了定时、触发
16、等属性。它代表了所要实施的一次信号测量或信号发生的操作。信号发生的操作。 NI-DAQmxNI-DAQmx任务分为两种:任务分为两种: 一种是独立于程序而存在、可以被各个程序所使用的,且可一种是独立于程序而存在、可以被各个程序所使用的,且可长长期保存期保存的任务(用的任务(用MAXMAX创建,且保存在创建,且保存在MAXMAX中);中); 另一种是仅存在于某程序中且只能供该程序使用的所谓另一种是仅存在于某程序中且只能供该程序使用的所谓临时任临时任务务(用(用DAQDAQ助手助手Express VIExpress VI或或DAQmxDAQmx函数在框图面板上创建)。函数在框图面板上创建)。d)d
17、)虚拟通道分为两种虚拟通道分为两种:局部局部(LocalLocal)和)和全局全局(GlobalGlobal)虚拟通)虚拟通道。局部虚拟通道仅存在于某个道。局部虚拟通道仅存在于某个DAQmxDAQmx定义的任务中(其生存定义的任务中(其生存期长短由期长短由任务任务决定);而全局虚拟通道可长期保存在决定);而全局虚拟通道可长期保存在MAXMAX中,中,且可被多个任务所使用。且可被多个任务所使用。二、二、2. 2. 用驱动程序用驱动程序DAQmxDAQmx配置测量通道和任务配置测量通道和任务 数据采集卡驱动程序数据采集卡驱动程序DAQmx定义的任务、虚拟通道与物理通道间的关系定义的任务、虚拟通道与
18、物理通道间的关系虚拟通道虚拟通道包含物理通道、输入范围、端子配置(差分包含物理通道、输入范围、端子配置(差分/RSE/NRSE)和缩放比例)和缩放比例等多个属性;等多个属性;任务任务包含一个或多个虚拟通道,且它除包含每个虚拟通道的属性包含一个或多个虚拟通道,且它除包含每个虚拟通道的属性外,还包含这些虚拟通道共用的采样和触发等属性(信息)。外,还包含这些虚拟通道共用的采样和触发等属性(信息)。 物理通道物理通道ai0差分接法对应两个差分接法对应两个端子端子CH 0和和CH 8虚拟通道虚拟通道电压电压_0虚拟通道名虚拟通道名“电压电压_0”端子连接方式端子连接方式差分接法差分接法输入范围输入范围-
19、5V5V自定义缩放比例自定义缩放比例物理通道物理通道ai1差分接法对应两个差分接法对应两个端子端子CH 1和和CH 9虚拟通道虚拟通道电压电压_1虚拟通道名虚拟通道名“电压电压_1”端子连接方式端子连接方式差分接法差分接法输入范围输入范围0V10V自定义缩放比例自定义缩放比例NI-DAQmx任务任务我的电压任务我的电压任务(包含两个虚拟通道包含两个虚拟通道 )定时设置定时设置采样模式采样模式/ /待读取采待读取采样样/ /采样率采样率触发触发开始触发开始触发/参考触发参考触发任务的测量类型任务的测量类型 :模拟输入模拟输入- - 电压电压 使用使用MAX(数据采集卡配置软件)创建一个任务(数据
20、采集卡配置软件)创建一个任务 首先,在首先,在MAXMAX界面的界面的“我的系统我的系统” - “- “数据邻居数据邻居”快捷菜单快捷菜单中选择中选择“新建新建”,打开了新建的,打开了新建的“数据邻居数据邻居”对话框。对话框。用用MAX创建任务的第一步创建任务的第一步:建立:建立“数据邻居数据邻居” 路径:桌面路径:桌面Measurement and Automation . 在对话框中,选择在对话框中,选择“NI-DAQmx 任务任务”作为创建任务的目作为创建任务的目标,之后,点击标,之后,点击“下一步下一步”,进入下一层对话框。,进入下一层对话框。用用MAX创建任务的第二步创建任务的第二步
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- LabVIEW 编程 虚拟仪器 设计 第六
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