基于LabVIEW的数据采集系统设计.pdf

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1、N I 专栏电子技术2 0 0 4 年第12 期基于L a b V lE W 的数据采集系统设计江西理工大学机电工程学院(3 4 l o o o)曾璐陆荣双摘要随着计算机技术及虚拟仪器技术的迅速发展，虚拟仪器正逐渐成为测试领域的发展方向。文章介绍了一种利用数据采集卡L a b J a c ku 1 2 基于L a b V I E W 进行数据采集的系统设计方法，该系统数据采集方便，精度高。关键词数据采集L a b J a c kU 1 2 虚拟仪器随着计算机技术的广泛应用和电子技术的高速发展，数字系统已被广泛应用于国民经济、国防建设和科学实验的各个领域。与模拟系统相比，数字系统有精度高、稳定性

2、好等优点。外部的各种被检测量，如温度、压力、位移、角度等都是模拟信号，因此要将这些模拟信号转换为便于处理和存储的数字信号【。1数据采集卡L a b J a c kU 12 的介绍数据采集卡L a b J a c kU 1 2 是美国L a b J a c k 公司研发、生产的产品，是个U S B 接口的、多功能数据采集控制器，能很好与L a b v I E W、M a t l a b、V B、V C 连接，并有大量的应用程序用于L a b v I E W 教学。它使计算机轻而易举地和外部物理世界联系起来，被广泛地应用于测试仪器，工业过程控制，数据监视等各种数据采集和控制场合。它还是一个理想的高

3、校教学和实验工具。其主要性能和特点介绍如下【2】：(1)8 路单端，4 路差分，1 2 位模拟量输入；(2)模拟输入范围：1 0V；(3)可编程增益：l、2、4、5、8、1 0、1 6，或2 0 V 倍；(4)瞬态采样速率：每秒8 1 9 2 采样点，；或连续采样速率每秒1 2 2 8 采样点：(5)软件或硬件支持定时捕捉；(6)支持触发捕捉；(7)2 路模拟量输出；(8)2 0 路数字输入输出(每路采样速率5 0 H z)；(9)3 2 位计数；(1 0)看门狗定时功能；(1 1)易用的即插即用U S B 接口模块；(1 2)一个u s B 口能连接8 0 个模块；(1 3)完全由软件控制，

4、无须跳线或开关；(1 4)无需电源支持。1 62虚拟仪器及L a b V I E W 简介虚拟仪器(v i r t u a li n s t r u m e n t s，V I)的概念是由美国国家仪器公司(N I)最先提出的。它是以个人计算机为核心的、通过测量应用软件支持的(若干独立仪器功能由软件实现)、具有虚拟仪器面板、足够的仪器硬件以及通信功能的测量信息处理设备。在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪器系统的关键，任何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便的改变、增减仪器系统的功能和规模。由于P C 强大的数据处理能力，借助于一台通用的数字化仪表(数据采集卡

5、)，用户可以通过软件构造出几乎具有任何功能的仪器。“软件就是仪器”是虚拟仪器带给仪器工业的一次革命4】1 5 1。L a b V I E W 是虚拟仪器领域中最具有代表性的图形化编程开发平台，是目前国际上首推并应用最广的数据采集和控制开发环境之一，主要应用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示等领域，并适用于多种不同的操作系统平台。与传统程序语言不同，L a b V m w 采用强大的图形化语言(G 语言)编程，面向测试工程师而非专业程序员，编程非常方便，人机交互界面直观友好，具有强大的数据可视化分析和仪器控制能力等特点【3】。使用L a b V I E w 开发环境，用户可以创建3 2 位

6、的编译程序，从而为常规的数据采集、测试、测量等任务提供了更快的运行速度。L a b V I E w是真正的编译器，用户可以创建独立的可执行文件，能够脱离开发环境而单独运行。3 数据采集系统设计3 1 数据采集系统构成数据采集系统由传感器、信号调理电路、数据采集卡、计算机几部分组成。本设计基于第三方数据采孛圜簧藤器”、h 嘲：跏聊；s e 略o r c 帆m 万方数据电子技术2 0 0 4 年第12 期N l 专栏集L a b J a c kU 1 2 卡及仪器开发软件L a b V I E W 开发出了一套性价比较高的数据采集系统。对外围接口电路进行了简单的设计，平台可用于实验室的研究开发用。

7、系统的原理框图如图l 所示。图l 系统的原理框图3 2 软件系统的设计与实现软件系统就是在L a b v I E w 对L a b J a c ku 1 2 数据采集卡自带L a b V I E W 子v I(L a b J a c ku 1 2 提供的L a b v I E w 环境下的驱动程序)进行调用的基础上，分别实现数据采集、信号输入、处理及信号输出功能。该系统的软件结构可分为主模块、虚拟信号源模块、虚拟示波器模块、虚拟信号调理模块、虚拟信号采集器模块、虚拟数字表模块及现场监视模块等几个主要组成部分，各模块程序流程图如图2 所示。在以上各模块中，除了必要的硬件之外，主要靠软件实现它的功

8、能，因此简化了硬件资源，它们既相互独立又相互联系，通过应用程序提供的仪器硬件接口，用户可以以透明的方式来操作仪器硬件1】f 6 1【7】。当运行程序时，首先出现的是主模块界面。在此界面里，明确显示了主系统各功能按钮的分布情况。由于本程序采用的软件平台是图形化的编程语言L a b V I E w，可通过交互式的图形面板对系统进行控制，在该软件的前面板体现的是软件的界面，在图表开始主模块工循环开始虚拟信号调理子模块耋翼ll 蓁萋耋萋Il 粪耋停止图2 程序流程图板中则是实际的程序设计，程序通过前面板上各种按钮的响应执行相应的子例程，两个示波器控件，准确的显示采集到的信号波形，右边的设置一栏，分别可

9、以设置采样的通道、采样点数和信号频率，同时反应在软件前面板上，主界面是一个总控模块，它运行时一直循环等待数据的输入。程序不断在扫描前面板的按钮，当E X】T 按钮按下时，程序就执行该按钮所对应的子模块例程，执行完后就会退回到编辑界面上。该虚拟仪器测控平台有较强的可移植性，L a b v I E w 代码的移植性也简化了该平台的维护与配置。3 3 实验数据采集系统程序界面如图3 所示，根据所设计的数据采集系统，分别进行了数据采集、数据输入，数据存储及波形显示等实验，结果理想。图3 模拟的图3 数据采样系统晃面圈1 7 万方数据计算机应用电子技术2 0 0 4 年第12 期CPL D 在多频连续波

10、雷达数据采样控制中的应用国防科技大学电子科学与工程学院信号处理研究室(4 l 0 0 7 3)曹延伟欧建平摘要文章介绍了一种用c P L D 实现对多频连续波雷达回波数据信号进行采样控制的方法，详细介绍了它的原理，给出了c P L D 内部的逻辑结构和实现方法，并进行了仿真，结果表明该方法较好地完成了设计的各项任务，达到了系统设计的要求。关键词多频连续波雷达数据采样计数1概述多频连续波雷达l l】以它精度高、可同时测速测距等优点广泛地应用在靶场等领域。由于雷达工作在连续波状态，接收机需不停地采集数据，而这些数据只有部分是我们感兴趣的。同时，在实际雷达系统中，为了提高雷达测距测速的精度和实时跟踪

11、住目标，在一个较长的测量周期如1 0 0 m s 内，需要对目标回波多普勒信号进行多次采样，多次F f 叮运算，这就要求一个测量周期内的R 吓次数及F F l l 点数是可变的。另外，在进行多频测距时，多频的两组不同频率进行切换时系统需要定的准备时间，加之从雷达发射信号到接收到回波信号之间有一定的时间延迟，因此要求从测量周期开始到接收到回波信号之间有一定的保护时间，并且这个时间要根据目标的运动情况设置不同的值。最后，由于采样点数不同，雷达完成F f 叩运算、解模糊求距离所需的运算时间自然不同。这样，在一个测量周期内部，就产生了四个要求可变的采样控制参数，即：保护时间参数、一个测量周期内F F

12、T 的次数、F F r 的点数和两次采样之间进行处理所需时间参数。c P L D 强大而灵活的功能使得我们在进行硬件系统设计时可以很方便地完成上述功能。2C P L D 在数据采样控制中的实现为了灵活地完成对雷达数据的采样控制，我们采用如图1 所示的系统结构来实现。从天线头上下来的模拟多普勒信号经过刖D 转换采样和低通滤波后，被数据锁存器锁存，随后这些数据被送至F I F O，我们所j c X X X j c j c j c X X j c j c j c X 冀X X X，c X X X X j c X，c X j c X X j c X X j c X X X j c X X X，c X

13、X j c c 冀X X X X X j c，c X X j c X 冀X X X，c j c c X j c j c X X X j c X是通道A 采样一个6 0 H Z 的心电信号，通道B 不采样的情况，实验证明，用此方法来采样人体心电信号，是完全可行的。与v C、v B 等其他软件相比，有其特有的优势，其中包括L a b V m W 强大的信号分析及处理模板。L a b V I E W 是一个功能强大的虚拟仪器编译环境，它简化了编程过程，给予用户更多的灵活性。编程者无须知道数据采集卡的硬件知识，只要了解和掌握其驱动程序的功能，就能利用L a b V I E w 进行数据程序的开发，同时

14、L a b V I E w 简单的编写语言和易于掌握的控制控件，使用户从繁重程序编写中解脱出来，将更多的精力投入到试验测试、数据分析和处理中 8 1。参考文献1 梁永绯，王新华，马玉真基于l _ 瓜 V 瞧w 的虚拟振动实1 8验系统的设计【J 1 济南大学学报(自然科学版)，2 0 0 3，1 7(1)2L a b J a c k _ U 1 2-U s e r s G u i d e L a b J a c kC o 印o r a t i o n，2 0 0 23 杨乐平，李海涛，肖相生等L a b V w 程序设计与应用 M】北京：电子工业出版社，2 0 0 1 4 刘君华，员惠芹，丁晖

15、等虚拟仪器图形化编程语言L 抽V I E w 教程【M】西安：电子科技大学出版社，2 0 0 l5 张小牛，侯国屏，赵伟虚拟仪器技术回顾与展望【J】测控技术，2 0 0 0，1 9(9)：2 2 2 46 邱健，杨冠玲，何振江实现波形和数据采样的虚拟仪器技术【J】国外电子测量技术，2 0 0 2(3)：2 4 2 7 7 刘思久，膝岩峰基于u S B 总线的测试系统开发 J】电测与仪表2 0 0 2，1 3 9(4 3 7)：4 5 4 68 杨忠仁，饶程，邹建，彭珍莲基于L a b v 皿w 的数据采集系统f J】重庆大学学报，2 0 0 4，2 7(2)：3 2 3 4中圜传感嚣h 雌：釉

16、骶k s e m 昏嗤c n 万方数据基于LabVIEW的数据采集系统设计基于LabVIEW的数据采集系统设计作者：曾璐，陆荣双作者单位：江西理工大学机电工程学院,341000刊名：电子技术英文刊名：ELECTRONIC TECHNOLOGY年，卷(期)：2004，31(12)引用次数：10次 参考文献(8条)参考文献(8条)1.梁永绯.王新华.马玉真 基于LabVIEW的虚拟振动实验系统的设计期刊论文-济南大学学报(自然科学版)2003(1)2.LabJack_U12_Users_Guide 20023.杨乐平.李海涛.肖相生 LabVIEW程序设计与应用 20014.刘君华.员惠芹.丁晖

17、虚拟仪器图形化编程语言LabVIEW教程 20015.张小牛.侯国屏.赵伟 虚拟仪器技术回顾与展望期刊论文-测控技术 2000(9)6.邱健.杨冠玲.何振江 实现波形和数据采样的虚拟仪器技术期刊论文-国外电子测量技术 2002(3)7.刘思久.滕岩峰.冯玉贵.张礼勇 基于USB总线的测试系统开发期刊论文-电测与仪表 2002(5)8.杨忠仁.饶程.邹建.彭珍莲 基于LabVIEW数据采集系统期刊论文-重庆大学学报(自然科学版)2004(2)相似文献(0条)相似文献(0条)引证文献(11条)引证文献(11条)1.杨然.殷祥超.李磊 基于虚拟仪器技术的振动测试系统及模块设计期刊论文-煤矿机械 20

18、09(9)2.王燕燕.张军峰 EST法测量机床导轨直线度的虚拟测量仪期刊论文-制造技术与机床 2009(3)3.张军峰.王燕燕 基于PCL-816和LabVIEW的高速数据采集系统设计期刊论文-机械设计与制造 2007(07)4.王燕燕.刘北英.张军峰 基于LabVIEW的车床导轨坐标值自动检测系统的设计开发期刊论文-机械制造与自动化2007(01)5.王燕燕 卧式车床非标精度检验项目的研究溜板偏摆误差检验项目的研究学位论文硕士 20076.范焱.赵福堂 基于LabVIEW的汽车电控发动机信号采集与分析系统期刊论文-仪器仪表用户 2006(04)7.汪铁保.陈跃东 基于LabVIEW与单片机的频谱分析仪的实现期刊论文-安徽工程科技学院学报（自然科学版）2006(01)8.黄建新 多传感器数据融合技术在轴承故障诊断中的应用研究学位论文硕士 20069.张仁亮 基于LabVIEW的旋转工作台定位检测的实验研究学位论文硕士 200610.刘洋 基于PC机声卡的双通道无线数据传输研究学位论文硕士 200511.郭倩.李惊东.宋大维.刘章发 多通道信号遥测系统数据采集与显示研究期刊论文-测控技术 2009(12)本文链接：http:/