基于Labview的数据采集系统设计

基于Labview的数据采集系统设计
基于Labview的数据采集系统设计

武汉工程大学邮电与信息工程学院

毕业设计(论文)说明书

论文题目基于Labview的数据采集系统设计

2013年5月25日

目录

摘要........................................................................................................................................ I I Abstract .................................................................................................................................... III 第一章绪论........................................................................................................................ - 1 -

1.1背景.......................................................................................................................... - 1 -

1.2国内外技术现状...................................................................................................... - 1 -

1.3数据采集技术的介绍............................................................................................. - 2 -

1.4虚拟仪器的介绍...................................................................................................... - 9 - 第二章PCI8602的硬件结构及性能.................................................................................. - 13 -

2.1 功能概述............................................................................................................... - 13 -

2.2元件布局图及简要说明........................................................................................ - 15 -

2.3信号输入输出连接器............................................................................................ - 17 -

2.4 各种信号的连接方法........................................................................................... - 18 -

2.5各种功能的使用方法............................................................................................ - 21 -

2.6 CNT定时/计数功能.............................................................................................. - 22 - 第三章PCI8602的编程函数........................................................................................... - 23 -

3.1 编程纲要............................................................................................................... - 23 -

3.2 PCI设备操作函数接口......................................................................................... - 25 - 第四章数据采集的程序设计............................................................................................ - 33 -

4.1 前面板设计........................................................................................................... - 33 -

4.2 程序后面板设计................................................................................................... - 33 -

4.3 vi层次结构............................................................................................................ - 40 - 第五章采集实验结果及总结.......................................................................................... - 41 -

5.1 实验结果............................................................................................................... - 41 -

5.2 总结与展望........................................................................................................... - 42 - 致谢...................................................................................................................................... - 43 - 参考文献.............................................................................................................................. - 44 -

摘要

本设计介绍了一种基于Labview编程软件的数据采集系统设计方案。Labview是一种图形化的编程语言和开发环境,它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受,被公认为是标准的数据采集和仪器控制软件。Labview尽可能利用工程技术人员所熟悉的术语、图标和概念,是一种面向最终用户的开发工具,增强了工程人员构建自己的科学和工程系统的能力,为实现仪器编程和数据采集系统提供了方便的途径。该设计系统是以阿尔泰公司的数据采集卡PCI-8602为硬件平台,对数据进行实时的高效保存。实验结果表明,该系统能够有效的完成对信号的实时采集,存储、信号分析和实时图形显示等功能,同时该实验结果也表明,该系统具有程序设计简单、通用性好、可移植性高、界面设计简单大方、易于操作等优点。

关键词:Labview;数据采集;PCI-8062

Abstract

This design introduces a design scheme of data acquisition system based on Labview programming software. Labview is a graphical programming language and development environment, it is widely accepted by the industry, academia and research laboratory, is recognized as the standard of data acquisition and instrument control software. Labview as far as possible using the engineering and technical personnel are familiar with the terms, ICONS and concepts, is a development tool for the end user, enhances the engineering personnel's ability to build your own system of science and engineering, in order to realize instrument programming and data acquisition system provides a convenient way. The design system is based on the altai company's data acquisition card PCI - 8602 for the hardware platform, the data stored in real-time and efficiently. The experimental results show that the system can effectively complete the signal of real-time acquisition, storage, signal analysis and real-time graphic display function, at the same time the experimental results also show that the system has a simple programming, good versatility, high portability, simple interface design generous, easy to operate, etc.

Keywords:Labview;data collection;PCI-8602

第一章绪论

1.1背景

随着计算机技术和智能仪器仪表的深入发展,数据采集处理技术作为数字信号处理的前期工作之一,被广泛应用于军事、工业、通信、消费电子、医疗等测控领域。然而当今的测控领域面临三大挑战:测控成本不断增加;测控系统越来越庞大;对测控投资的保护要求越来越强烈。面对这些挑战,用户最可能的做法是选用标准化硬件平台。硬件的标准化可以部分降低测试成本,但作用是非常有限的,而使用虚拟仪器则可以大大缩短用户软件的开发周期,增加程序的可复用性,从而降低测控成本,而且由于虚拟仪器是基于模块化软件标准的开发系统,用户可以选择最合适于其应用要求的任何测试硬件。

而Labview作为第一个借助于虚拟面板用户界面和方框图建立虚拟仪器的图形程序设计系统,它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受,被视为一个标准的数据采集仪器和仪器控制软件。

Labview是美国国家一起公司开发的机遇图形编译语言(G语言)的实验室虚拟仪器集成环境,它具有十分强大的功能,包括函数数值运算、数据采集、数据分析、信号生成、信号处理、输入/输出控制,以及图像获取、处理和传输等等。与传统编程编程采取的文本语言相比,Labview使用图形语言G语言,界面友好直观,都是人们熟悉的开关、旋钮、波形图等,是一种直觉式图形程序语言。传统的编程语言如C、Fortran等用于虚拟仪器控制,需要工程人员有相当丰富的编程经验,他们必须将自己有关仪器和应用的知识转化成一行行的程序代码,以形成程序测试。而Labview编程无须太多的编程经验,只要以很直觉的方式建立前面板人机界面和方块图程序,便可完成编程过程,这样就可以使没有丰富编程经验的工程师从繁重的程序文字编码中解脱出来,把更多的精力放在试验和测试上。不像传统的编程语言程序必须逐行地执行,Labview的执行顺序是依方块图间数据的传递来决定的,因此可以设计出可同时执行多个程序的流程图。

数据采集是Labview的核心技术之一。Labview提供了与NI公司的数据采集硬件相配的丰富软件资源,使得它能够方便地将现实世界中各种物理量数据采集到计算机中,从而为计算机在测量领域发挥其强大的功能奠定了基础。

数据采集是所有测试测量的首要工作,实验测试产品的物理信号通过传感器转换为电压或者电流一流的电流号,然后通过数据采集卡将电信号采集传入PC机,借助软件控制数据采集卡进行数据分析、处理,Labview以其简便的程序编写、不同数据采集卡的支持、强大的数据处理、友好的人机界面使其成为控制、开发数据采集卡的最佳软件。

1.2国内外技术现状

虚拟仪器的突出特点之一在于在很大程度上用系统软件的升级替代了仪器设备硬

件的更换,这将节省大量的资金投入,代表了仪器仪表技术的发展方向。目前,虚拟仪器技术在国外已经得到了长足的发展,但是在国内,虚拟仪器技术的开发和应用尚属于起步阶段。如今,虚拟仪器已在超大规模集成电路测试、模拟/数字电路测试、现代家用电器测试、电子元件、电力电子器件测试以及军事、航天、生物医学、工厂测试、电工技术等领域的可移动式现场测试工作中得到应用。

贾佳基于虚拟仪器的PCI8735数据采集系统,利用Labview提供的动态链接库调用函数完成了数据采集卡的驱动,实现了数据实时显示、通道上限设定、超限报警指示灯和数据存储控制等功能]1[。赵易彬等人利用NI公司的NI PCI-MIO-16E多功能数据采集卡对一种新型高效除雾器进行设置和测试]2[。曾璐等人利用美国LabJack公司研发、生产的产品LabJack U12及仪器开发软件Labview开发出了一套性价比较高的数据采集系统]3[。向科峰利用具有16路单端/8路差分模拟输入,采样率可达200K/V,转换精度为16位,输入范围可从(5.0

±)~(10

±)V,具有8条(5V/TTL)数字I/O线,两个2位定时器的PCI6013完成了数据采集系统的研究与设计]4[。任璐娟等人采用虚拟仪器(Labview)和高速数字化仪NI PCI5124设计了一种可以长时间连续采集、实时存储的数据采集系统]5[。孟武胜等人采用研华推出的一种高性能多功能的数据采集卡PCI818L 及Labview的数据处理完成了对信号的采集、处理、显示、存储和回放]6[。张军峰等人采用研华公司推出的具有16位高速ADC采样速率可达100KS/s的高速数据采集卡PCI816以及借助Labview软件实现了对模拟信号的高速数据采集,并将采集结果以图形显示出来]7[。

任何基于虚拟仪器技术的设备仍然需要利用数据采集卡实现数据的采集工作,以供系统进行进一步的分析处理。

1.3数据采集技术的介绍

数据采集,是利用某种设备从系统外部采集数据并输入到系统内部的某接口。该技术被广泛采用于各个领域。如摄像头,麦克风都是一种常用于日常生活的数据采集设备。被采集的数据是已被转换为电信号的各种物理量,如温度,水位,风速,压力等,其形式可以是模拟量,也可以是数字量。

数据采集过程的第一步是将连续变换的模拟线号在时域上离散化,也就是采样。采样过程中,由于对连续信号采样会出现频率混叠的问题,从而会导致得到的信号失真。第二步是将得到的时间离散,幅值连续的信号转变为时间幅度上均为离散的数字信号,即量化。量化,将引入量化噪声,当信/噪比过小时,无法从量化后的信号内恢复

原始信号。

要将数据采集到计算机里,并对其进行合理的组织,需要构建一个完整的数据采集(Data AcQuisition,DAQ)系统。它包括:传感器和变换器、信号调理设备、数据采集卡(或装置)、驱动程序、硬件配置管理软件、应用软件和计算机等。使用不同的传感器和变换器可以测量各种不同的物理量,并将它们转换为电信号;信号调理设备可以对采集到的电信号进行加工,使它们适合数据采集卡等设备的需求;计算机通过数据采集卡等获得测量数据;软件则控制着整个测量系统,它告诉采集设备什么时候从哪个通道获取数据,同时还对原始数据作分析处理,并将最后结果表示成容易理解的方式,例如图表或文件等等。

1.3.1数据采集系统的构成

数据采集系统的基本构成:数据采集是模拟信号经过低通滤波后,经由多路模拟通道进入程控放大器,后送入A/D转换器进行模数转换。转换后的结果进入FIFO送给EZ_USB FX芯片,最后经过USB接口传输给上位机进行显示处理。

据此,我们可以画出数据采集系统的基本构成图如下图1.1:

图1.1 数据采集系统构成图

信号调节

信号调节包括模拟信号的放大,滤波,阻抗变换等,使得输入模拟信号适合于模数变换。一般有如下几部分:

低通滤波:滤去高频噪声,提高信噪比

程控放大器:扩大数据采集系统的动态范围

信号变换:阻抗变换,电流一电压变换等

多路切换

多路切换的主要作用是提高模数转换电路的效率。当多路信号同时输入时,模数转换器分时复用,从而实现对多路模拟信号的处理。一般的,对信号变化慢,数据高精度系统,模拟多路切换可用继电器实现,而信号变化快,数据精度又无特殊要求的应用系统,采取模拟电子开关来切换较合适。

采样/保持

对模拟信号采样并进行转换的过程中,为了保证输入信号在采样时刻暂时稳定,在电路中加入保持电路。现常用的A /D 转换芯片,都集成有该电路,无需单独设计。 模拟/数字转换

模拟/数字转换器(Analog Digital Converter)简称ADC ,是数据采集系统的核心电路,采集速度,转换精度等关键技术指标取决于此。

数据采集过程

模拟信号f(t)通过开关K ,K 只在特定时刻瞬时导通(t=T ,2T,3T,……) 这样开关输出端得到的采样信号)(*1t f ,)(*2t f ,……。若K 按周期闭合,即等周期采样,则采样信号)(*t f 为一脉冲序列f (T ),f (2T ),f (3T )……,其中T 为采样周期。当开关K 导通时间与采样周期相比可以忽略小计时,采样信号)(*t f 可看成是模拟信号f (T )对开关K 产生的理想脉冲序列进行幅度调制的结果。

采样定理

从采样信号)(*t f 中,要无失真的恢复原始信号f(t),则采样频率s f 必需满足以下条件: 限带为m f 的信号f(t),若以s f ≥2m f 进行均匀抽样,则可与失真的恢复原信号f(t)。这就是奈奎斯定理。理论上,采样频率为被采信号中最高频率的2倍时就不会发生混叠,但是,实际应用中为了更好的还原波形,选用更高的倍数,一般为5—10倍。另外为了提高频谱分析的分辨率,根据频率分辨率N f f s =?,在确定的采样频率下,增加采样长度N 。

高的采样率系统开销大,因此,需根据实际情况选择合适的采样频率s f 及采样点数N 。

测量系统

一般的,有两种不同的测量系统:差分测量系统(differential ,DIFF)和单端测量系统(signle-ended ,SE)。

① 差分测量系统

差分测试系统中,信号的正负极分别接入两个通道,且有各自的参考值。这是一种较为理想的的测试系统,不仅能抑制接地回感应误差,而且能在一定程度上抑制环境噪声。理想的差分测量系统只读取两极信号的势差,不会受共模电压的影响。但是,差分测试系统所要求的端口数是单端测量的两倍。

一般的,当被采样信号电平偏低时或者噪声比较大或者有一个输入信号要求单独的参考点时选择差分测试的方法来对信号进行测量。

② 单端测量系统

单端测试系统所有信号所有信号都参考一个公共的参考值也即是设备放大器的负极。

若信号满足一下条件,则一般选取单端测量系统:信号电平比较高,通常大于lV;环境噪声较小:所有信号可共享一个公共参考值。

1.3.2数据采集卡简介

数据采集卡是虚拟仪器进行必不可少的核心硬件设备,它将出入进来的标准模拟信号经过一系列的信号调理,数据转换输入到虚拟仪器的采集系统。

(1)数据采集卡的结构原理

数据采集卡作为虚拟仪器的核心硬件设备,其主要功能有三:一是由衰减器和增益可控放大器进行量程自动变换;二是由多路转换(MUX)完成对多点通道信号的分时采样;三是将信号的采样值由A/D转换器转换为幅值离散化的数字量,或由V/F转换器转换为脉冲频率,以适应计算机工作,或者由D/A转换器输出控制信号。

数据采集卡的基本结构框图如图1.2所示。与数据采集系统相对应,数据采集卡本身将模拟输入通道、信号调理电路、采样/保持、A/D转换以及控制逻辑单元的时钟、总线接口和控制器集为一体,从而实现了一个完整测量系统的硬件电路。下面分别介绍这些组成单元的原理和作用。

图1.2 数据采集卡的结构框图

模拟输入通道:数据采集卡的模拟输入通道也叫多路转换器(MUX),它是由一类受控制而将模拟信号接通或断开的模拟开关构成的。一般采用的是半导体器件构成的无触电式电子模拟开关。通过模拟开关的控制电路可以来选择任意通道的开合。

从而实现多路或单路采集的功能。

信号调理器:通常数据采集卡自身就带了信号调理电路,其主要包括:增益、偏移和滤波。传感器输入时提供激励电压,输入的模拟信号通过信号调理器,经过放大、滤波之后变成了标准信号,进入采样/保持和A/D转换器。

采样/保持和A/D转换:这是数据采集卡的核心电路,是数据采集系统的关键组成单元。采样/保持电路将输入的连续标准模拟信号变换成时间上离散的采样信号。A/D 转换则是将经过了采样/保持后,将幅值仍然在采样时间内是连续的模拟信号转换成数字信号,将采样信号的幅值用二进制代码来表示。

FIFO(先进先出缓冲器):经过A/D转换后,数字值先通过FIFO。FIFO保证了数据的完整性,有效地减小了在完成了A/D变换后数据丢失的可能性。

总线接口和控制器:总线接口是各种采集卡与PC相连接的方式,目前数据采集卡的接口方式有:PCI、PXI、SCXI、PCMCIA以及USB等。控制器是采样/保持、A/D转换器和D/A转换器等电路的核心。它完成采样/保持、A/D转换器和D/A转换器的控制 功能。根据对采样速率的要求,其控制方式为:无条件采样、中断方式、查询方式和直接存储器存取(DMA)方式。在高速率数据采集卡中,一般都采用DMA控制方式。 D/A转换器:将A/D转换后的数字信号转换成电压或电流等模拟信号,可将转换后的模拟信号融送入执行机构进行控制或调节。

(2)数据采集卡的性能指标

由于不同的数据采集卡具有不同的性能指标,在科学实验或工程测量中如何选择数据采集卡就成了测量的首要任务。数据采集卡的选择要考虑的因素很多,所以必须从信号处理的原理和电路原理上来考虑,根据应用经验,总结得出主要的数据采集卡的性能指标有:模拟输入部分;A/D转换和采样/保持部分;D/A转换部分。

模拟信号输入部分:

模拟信号输入部分有五个性能参数:模拟输入通道数、信号输入方式、模拟信号的输入范围(量程)、放大器增益、模拟输入阻抗。

模拟输入通道数表明了数据采集卡所能采集的最多信号路数。

信号输入方式则一般可分为:单端输入(信号的其中一个端子接地);差动输入(信号两端均浮地);单极性(信号幅值范围为[0,A],A为信号最大幅值);双极性(信号幅值范围为[-A,A])。

模拟信号的输入范围一般根据信号输入极性而定。如单极性输入,典型值为0~10V;

双极性输入,典型值为-5~5V。

增益放大器则用来增大或减小输入模拟信号,并且能够减小所有不同输入范围模拟信号的稳定时间,从而保证A/D转换器的分辨率得到最大的利用。

模拟输入阻抗是数据采集卡固有参数,一般不能自行设定。

A/D 转换和采样/保持部分:

采样速率

它是指在单位时间内数据采集卡对模拟信号的采集次数,是数据采集卡的重要技术指标。为了使采样后输出的离散时间序列信号能无失真地复现原输入信号,由采样定理可知采样频率max f 的2倍,否则会出现频率混淆误差。实际系统为了保证数据采样精度,一般有下列关系:

s f =(7~10)max f ×N

式中,N 为多通道采集系统的通道数。

分辨率与位数n

分辨率是指A/D 转换器所能分辨模拟输入信号的最小变化量。设A/D 转换器的位数n ,满量程电压为FSR ,则A/D 转换器的分辨率定义为

分辨率=1LSB=n FSR 2

式中1LSB 即为量化单位,可以看出A/D 转换器分辨率的高低取决于位数的多少。 D/A 模数转换部分

分辨率:当输入数字发生单位数码变化,即1LSB 时,所对应输出模拟量的变化量,

通常也是用D/A 转换数n 表示。

标称满量程:指相当于数字量标称值2n 的模拟输出量。

响应时间;指数字量变化后,输出模拟量稳定到相应数值范围内(LSB 21)S 所经历

的时间。

1.3.3数据采集卡的选择与使用

(1)数据采集卡的选择

现在市场上数据采集卡的种类繁多,如何选择一个适合测量要求的数据采集卡则成了首要的步骤,也是得到满意的测量结果的重要一步。

首先,选择数据采集卡接口方式。从数据传输可靠性和速度角度考虑,首选PCI 总线接口方式。在工业领域,为了达到99.9999999%的数据可靠性,需要选择CompactPCI 总线接口方式,常有3U 和5U 两种物理形式。如果需要测量系统具有即插即用或者追求便携性,则可以考虑USB 总线的接口类型。

其次,确定输入和输出指标。这些指标包括:输入和输出的模拟量精度和速率;输入和输出的数字量电平和要求;输入和输出的数字传输协议方式。模拟量采样有高精度和高速率两个方向,如果对测量系统的要求很高,可以将二者结合起来,选择高速率和高精度数据采集卡。然而高精度和高速率在一块数据采集卡上往往不能兼顾其两者的性能,所以选择时要折中考虑。

这里还要讨论下选择时对数据采集卡精度的理解。精度是反映一个实际n位A/D转换器与一个理想n位A/D转换器差距的重要指标之一。为分绝对精度和相对精度两种。通常以误差的形式来给出精度。但是精度和分辨率是两个不太那个的概念。精度是指转换后所得结果相对于实际值的准确度;分辨率是指转换器所能分辨的模拟信号的最小变化值。

如果对于同一n位分辨率的不同数据采集卡,其精度是不同的,这就是精度和分辨率概念不同的所在。例如,一块具有12位A/D转换的数据采集卡,它的最佳分辨率就是12

1=4096

2

1,也就是说,当输入电压范围为 10V(即PP

V=20V)时,它能分辨的最小电压就是4096

20V=4.88mV。理论上,分辨率越高,分割信号的点就越密,从而还原出来的信号也就越真事、越平滑。而绝对精度的概念是指测量值和“真实”值之间的最大偏差的绝对值,在待测信号进入模数转换器之前,它还必须经过数据采集板上的多路转换器(MUX),可编程增益放大器等其他的器件。在这个过程中都可能引入随即噪声,并且随着时间、温度变化参考源所发生的漂移,以及增益前后引入的非线性误差等,都会对测量结果产生影响,综合以上各种误差就是我们所说的绝对精度。

因此对于用户而言,选择时,除了A/D转换器的位数,更重要的是了解自己所选数据采集卡的绝对精度指标。以免所选的具有高分辨率的数据采集卡的精度不如一块具有低分辨率的数据采集卡的精度。

最后,选择驱动软件和数据采集处理软件的编程语言。目前市场上的数据采集卡都有专门配套的驱动程序,甚至有的驱动程序可以在不同的高级语言中被调用,就可以实现数据采集卡的知识与数据传输。这就在使用上大大减少了使用的难度以及复杂性。而测量系统界面的开发可以使用VB、VC、LabVIEW、C/C++、Bordland C++ Builder、Java 等来编写数据控制处理软件。

(2)数据采集卡的使用

数据采集卡使用是否得当,也是造成其使用寿命长短以及影响测量系统精度的一个重要方面。

数据采集卡的售价较高,所以使用中对其保护也是应该考虑的。在高电压测量中,脉冲电流会将数据采集卡打坏。虽然数据采集卡本身带有一些保护电路,但从安全与保护方面考虑,还是应该采取一些保护措施。可以在模拟信号的输入部分采用电压跟随器,以起到缓冲和隔离。在数字信号的输出部分采用光电隔离,以免高电压串入,导致数据采集卡的损坏。

在测量时,各种内、外部因素都会影响到测量的精度。测量误差的来源是很多方面的,内部因素除了数据采集卡A/D转换器本身的各种误差外,前端的信号调理和整个板卡的布局都会影响到总的测量精度。此外,还有大量的外部因素,如:环境的噪声、工作温度、电磁干扰、数据采集卡进行多路采集时各通道间信号的耦合等。

所以,在数据采集卡使用中,要做好系统的冷却和散热。一些专业的测量总线标准,如PXI总线,在冷却和散热方面作了严格的规范。另外,选择高质量的电缆,如屏蔽电

缆或同轴电缆,和合适的连接方式,可以有效地去除电线源噪声、电磁干扰噪声以及可以减小因数据采集卡多路测量通道耦合所带来的信号失真。

数据采集卡的连接方式以及各种不同连接方式之间的差异。当数据采集卡采用单端输入时,是判断信号与GND的电压差;采用差分输入时,是判断两个信号线的电压差。信号受干扰时,差分输入的两线会同时受影响,但是电压差变化不大,即抗干扰性较好。而单端输入时,只有一条接线变化,而GND不变,所以电压变化较大,则抗干扰性差。

1.4虚拟仪器的介绍

1.4.1虚拟仪器的概念与特点

虚拟仪器(Virtual Instruments),简称VI,是通用计算机平台上,根据用户需求定义和设计仪器的测试功能,使用户在操作这台仪器室。

随着计算机技术的飞速发展,计算机与传统的仪器仪表结合成为一种趋势,其强大的功能是传统仪器所无法比拟的;虚拟仪器是在通用计算机平台上,用户根据自己的需求来定义和设计测试功能的仪器系统。也就是说虚拟仪器是由用户利用一些基本硬件及软件编程技术组成的各种各样的仪器系统。概括的说,它主要有一下特点:

1、软件是虚拟仪器的核心。虚拟仪器的硬件确立后,它的功能,如抗混淆滤波、小波分析等软件就是仪器。

2、虚拟仪器的性价比高。一方面,虚拟仪器能同时对多个参数进行实时高效的测量,同时,由于信号的传送和数据的处理几乎都是靠数字信号或软件来实现的,所以还大大降低了环境干扰和系统误差的影响。此外,用户也可以随时根据需要调整虚拟仪器的功能,大大缩短了仪器在改变测量对象时的更新周期;另一方面,采用虚拟仪器还可以减少测试系统的硬件环节,从而降低系统的开发成本和维护成本,一次,应用虚拟仪器比传统仪器经济。

3、虚拟仪器具有良好的人机界面。

4、虚拟仪器具有和其它设备互联的能力。如和VXI总线或现场总线等的接口能力,此外,还可以将虚拟仪器接入网络,如IN-TRANET等,以实现对现场生产的监控和管理。作为新型仪器,它有许多传统仪器无法比拟的地方。这使得虚拟仪器的应用领域非常广泛。

1.4.2虚拟仪器的优势

虚拟仪器相比于传统能够一起具有明显的优势,如下表1-1:

表1-1 传统仪器和虚拟仪器的对比传统仪器虚拟仪器

功能由仪器厂商定义功能由用户自己定义

与其它仪器设备的连接十分有

限可方便地与网络外设及各种

仪器连接

图形界面小,人工读取数据信

息量小界面图形化,计算机直接读取数据并分析处理

数据无法编辑数据可编辑、存储、打印硬件是关键部分软件是关键部分

价格昂贵价格低廉,是串通一气的五至

十分之一

系统封闭、功能固定、可扩展

性差甚至计算机技术开放的功能模块可构成多种仪器

技术更新慢技术更新快

开发和维护费用高甚至软件体系的结构可大大

节省开发费用

1.4.3虚拟仪器的组成原理

虚拟仪器充分利用了当代先进的科技产品和技术,如计算机、模块化的数据采集调理电路及总线技术等。虚拟仪器主要由硬件和软件两大部分组成。从下图1.3可以看出它主要由硬件和软件两大部分组成。

图1.3

(1)虚拟仪器的硬件

硬件是虚拟仪器工作的基础,它主要功能是完成对被测信号的采集、传输和显示测量的结果。

虚拟仪器的硬件主要由计算机和信号采集调理部件组成的,其中计算机包括微处理器、存储器和显示器等,它主要用来提供实时高效的数据处理性能。而信号采集调理部件可以是GPIB仪器模块、VXI仪器模块、PXI仪器模块或数据采集卡,它主要用来采集、传输信号。目前用得比较多的是数据采集卡和VXI仪器模块,尤其是数据采集卡特别为广大科技人员所钟爱。

(2)虚拟仪器的软件

虚拟仪器软件组成有两部分:应用程序和I/O接口仪器驱动程序。其中应用程序包含两方面内容:一部分是实现虚拟面板功能和定义测试功能流程图软件程序。另一部分是I/O接口仪器驱动程序实现特定外部硬件设备的扩展,驱动和通信。

虚拟仪器软件开发工具有如下两类:

①文本式编程语言:如Visual C++,Visual Basic,LabWindows/CVI等

②图形化编程语言:如用NI公司的labview(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench,实验室虚拟仪器工作平台)或HP公司的VEE等这些软件开发工具为用户设计虚拟仪器应用软件提供了方便的条件和良好的开发环境。本论文中采用LabVIEW设计虚拟仪器。采用图形化编程的优势是软件开发周期短、编程容易,特别适合不具有专业编程水平的工程技术人员使用。

作为一种流行的G语言,使用LabVlEW时,基本上不用编写程序代码,而是通过画程序流程图来实现具体功能。它有如下特点:

①丰富的数据采集,分析以及存储库函数

②继承并发展了传统程序调试手段。提供设置断点,单步运行等调试方法。同时提

供动画式程序运行,便于观察运行时的细节。

③提供支持PCI,GPIB,PXI,VXI,RS,232/485,USB等多种总线标准的功能函数,

使得驱动不同总线标准的设备接口更为简便。

④32位编译器编译生成32位编译程序,保证用户程序执行速度。

⑤提供与外部代码或软件链接的机制,如DLL,DDE等。

⑥支持常用网络协议,便于远程测控仪器的开发。

⑦有运行于Windows,UNIX和Linux的多种版本。

1.4.4 LabVIEW的开发环境

LabVIEW设计的程序称为虚拟仪器程序(Vietual Instrument,简称VI),主要由三部分组成:前面板(Panel),框图程序(Diagram Programme)和图标/连接端口(Icon/Terminal)。

(1)前面板设计窗口

前面板设计窗口是与用户直接接触的图形用户界面,即是VI的虚拟仪器面板。界面上有用户输入控制,输出显示两大类对象,用于模拟真实仪表的外观。这些对象被称为控件(Contr01),指示器(Indicator)和装饰(Decoration)。

①控件:控件是用户设置和修改VI程序输入量的接口,用于设置输入数据。在某种意义上可被类比于C语言中的输入语句。用户可以通过使用滑动条,开关,按钮等。可通过鼠标和键盘更改控件中的数值,就像操作真实仪器一样。

②指示器:指示器用于显示由VI程序运行产生的数据,类似于C语言的输出语句。

③装饰:装饰没有实质性作用,只是让前面板更美观。在装饰子模板中,有各种装饰图形。也可以直接将外部图片(JPEG或者BMP)粘贴到前面板中作为装饰。

(2)框图程序编辑窗口

每一个前面板都是有一个框图程序与之对应的。框图程序用图形化编辑语言(G语言)进行编写。可以理解成传统编程语言中的源代码。

框图程序由端口,节点,框图和连线构成。

①端口:节点与节点之间,节点与前面板对象之间是通过数据端口和数据连线来进行数据传递的。端口是数据在前面板对象与框图程序之间交换数据的接口,是数据在框图程序内节点之间传输的接口,LabVIEW有三种类型的端口:前面板对象端口,全局变量与局部变量端口以及常量端口。前面板对象端口用于与前面板上控件和显示器传递数据,是前面板对像与程序框图之间交换数据的接口。在程序框图中,每一个前面板对象又有一个唯一的端口且名称与前面板对象的名称相同。当前面板对象被创建或者删除时,框图程序自动创建或删除与之相对应的端口。

②节点:节点是VI程序中执行命令的实体,类似于传统编程语言的函数或子程序。节点之间通过逻辑关系相互连接。一共有四种类型的节点:

功能函数:提供具体的数据,对象操作。如逻辑运算,数值运算等。

结构:控制程序执行顺序以及方式。包括顺序结构,循环结构,选择结构,事件结构等。.

外部代码接口节点:LabVIEW与外部程序的接口,包括调用函数节点,代码接口节点,动态数据交换节点等。

子VI-相当于传统编程语言中的子程序调用,将一个以编写好的VI程序以子程序的方式进行调用。

其中前两种节点是由LabVIEW提供的,不可以对其进行修改,而后两种节点可由用户根据实际的需求进行修改。

(3)图标/连接端口

图标/连接端口的作用是把VI变成一个对象,也即一个字VI。这样该程序能被其他VI程序所调用。再次被调用时,图标代表被调用子程序的所有框图程序,而连接口表示与主调用程序之间进行数据交换的接口。

第二章PCI8602的硬件结构及性能

2.1 功能概述

PCI8602数据采集卡是北京阿尔泰科技发展有限公司研制的,该公司推出的PCI8602数据采集卡综合了国内外同类产品的优点,以其使用的便捷、稳定的性能、极高的性价比,获得多家试用客户的一致好评,是一款真正有可比性的产品。PCI8602是一种基于PCI总线的数据采集卡,可直接插在IBM-PC/AT或与之兼容的计算机内的任一PCI插槽中,构成实验室、产品质量检测中心等各种领域的数据采集、波形分析和处理系统。也可构成工业生产过程监控系统。它的主要应用场合为:

电子产品质量检测

信号采集

过程控制

伺服控制

AD模拟量输入功能

转换器类型:AD7663

输入量程(InputRange):V

±、V5.2

±、0~10V、0~5V

±、V5

10

转换精度:16位(Bit)

采样速率(Frequency):1Hz~250KHz

说明:各通道实际采样速率=采样频率/采样通道数

分频公式:采样频率=主频/分频数,其中主频=40MHz,32位分频,分频数的取值范围:最低为160,最高为40000000

模拟输入通道总数:32路单端,16路双端

采样通道数:软件可选择,通过设置首通道(FistChannel)和末通道(LastChannel)来实现的

说明:采样通道数=LastChannel—FistChannel+1

通道切换方式:首末通道顺序切换

数据读取方式:非空和半满查询方式、DMA方式

存储深度:8K字(点)FIFO存储器

存储器标志:满、非空、半满

异步与同步(ADMode):可实现连续(异步)与分组(伪同步)采集

组间间隔(Grouplnterval):软件可设置,最小为采样周期(Frequency

1),最大为419430us

组循环次数(LoopsGroup):软件可设置,最小为1次,最大为255次

时钟源选项(ClockSource)板内时钟和板外时钟软件可选

板内时钟输出频率:单签AD实际采样频率

触发模式(TriggerMode):软件内部触发和硬件后触发(简称外触发)

触发类型(TriggerType):数字边沿触发和脉冲电平触发

触发方向(TriggerDir):负向、正向、正负向触发

触电源(TriggerSource):ATR(模拟触发信号)和DTR(数字触发信号)

触发源ATR输入范围:低于低触发电平(AO0),高于高触发电平(AO1)(AO1>AO0) 触发源DTR输入范围:标准TTL电平

AD转换时间:<10us

程控放大器类型:默认为AD8251,兼容AD8250、AD8253

程控增益:1、2、4、8倍(AD8251)或1、2、5、10倍(AD8250)或1、10、100、1000倍(AD8253)

模拟输入阻抗:10Ω

M

放大器建立时间:785nS(%

.0)(max)

001

非线性误差:±3LSB(最大)

系统测量精度:%

.0

01

工作温度范围:0℃~+50℃

存储温度范围:-20℃~+70℃

DA模拟量输出功能

转换器类型:DAC7613

输出量程:±10V、±5V、0~10V、0~5V

转换精度:12位(Bit)

建立时间:10uS(%

.0精度)

01

通道数:4路

非线性误差:±1LSB(最大)

工作温度范围:0~±50℃

存储温度范围:-20~±70℃

DI数字量输入功能

通道数:8路

电气标准:TTL兼容

高电平的最低电压:2V

低电平的最高电压:0.8V

DO数字量输出功能

通道数:8路

电气标准:TTL兼容

高电平的最低电压:3.8V

低电平的最高电压:0.44V

上电输出:低电平

CNT定时/计数功能

最高时基为20MHz的16位计数器/定时器

功能模式(FunctionMode):计数器(包括单计数和缓冲计数)和脉冲发生器

时钟源(CLK):本地时钟(620Hz~20MHz)和外部时钟(最高频率为20MHz) 门控:(GATE):上升沿、下降沿、高电平和低电平

计数器输出(OUT):高电平、低电平

脉冲发生器输出(OUT):脉冲方式和占空比设定波形方式

其他指标

板裁时钟振荡器:40MHz

板卡尺寸

板卡尺寸:136.5mm(长)×108.2mm(宽)×16mm(高)

产品安装核对表

打开PCI8602板卡包装后,你将会发现如下物品:

1、PCI8602板卡一个

2、ART软件光盘一张,该光盘包括如下内容:

(a)本公司所有产品驱动程序,用户可在PCI目录下找到PCI8602驱动程序:(b)用户手册(pdf格式电子文档)

安装指导

一、软件安装指导

在不同操作系统下安装PCI8602板卡的方法一致,阿尔泰科技发展有限公司提供的光盘中含有安装程序Setup.exe,用户双击此安装程序按界面提示即可完成安装。

二、硬件安装指导

在硬件安装前首先关闭系统电源,待板卡固定后开机,开机后系统会自动弹出硬件安装向导,用户可选择系统自动安装或手动安装。

注意:不可带电插拔板卡。

2.2元件布局图及简要说明

主要元器件布局如下图2.1:

基于LabVIEW的虚拟仪器外文翻译

基于LabVIEW的虚拟仪器 模拟风力太阳能系统混合动力站(节选) 介绍 在最简单的层面上,数据采集可以手动完成如使用纸笔记录读数或任何其他工具。对于某些应用这种形式的数据采集是足够的。然而,数据记录中的应用这需要大量的数据读数,非常频繁的录音是有必要的,它包括了仪器或微控制器获取和记录数据准确(1995里格比和多尔比,)。急诊化验室虚拟仪器工程平台(LabVIEW)是一个功能强大的灵活的仪器仪表和分析应用软件工具,(美国国家仪器仪表,2002)在今天这新兴技术并被广泛采用的学术界,工业LabVIEW已成为一个重要的工具,已代替了政府实验室数据的标准采集,仪器控制和分析软件。 现有的1.5千瓦的额定风力太阳能混合动力站显示(图1)。设计与施工的可再生能源发电系统报告(磐诚,等铝,2000)。在大学校园的平台上,有良好的教育机会本科生和研究生以现有的风力太阳能知识,学生们在协同研究基于风力太阳能发电站的传统的电网火力发电厂。特别是在一些组件可再生能源如蓄电池和直流电源逆变器,可导致供电质量和电网出现一些问题,当太阳风稳定性出现问题时,根据汽轮机和发电机(帕特尔,1999)的电力系统与化石燃料这些相互作用都是由于大量的不同动力学参与的风力涡轮机和蒸汽涡轮机。图1显示了photovol TAIC(PV)与太阳能电池板120个W评级,mastmounted1千瓦的风力涡轮机,和风速计,包括风方向和速度传感器的风能太阳能发电站并行运作,并收取12 V电池组包括六个深循环铅酸电池。太阳面板安装在机架上的轨道,白天太阳光从320个0度的初始位置度。该系统还包括基于固态器件的一个1.5kVA额定直流到交流电源逆变器,保护设备如交流和直流电路断路器,熔断器,避雷器,一套线性和非线性负载,连接电缆,和接线盒。在国家的电压和电流系统学生们介绍了稳定的研究,说明了电能质量由于小的线性和非线性负荷的影响(磐诚和蒂默曼,1999)。太阳风混合发电

(整理)基于LabVIEW和DAQmx的温度采集与控制系统1.

基于LabVIEW和DAQmx的温度采集与控制系统 学院:工程学院 专业:电子信息工程 姓名: 学号: 指导教师:

摘要 虚拟仪器的技术基础是计算机技术,核心是计算机软件技术。随着现代测试技术的不断发展,以LABVIEW为软件平台虚拟仪器测量技术正在现代测控领域占据越来越重要的位置。本次设计报告首先给出了虚拟温度测量系统总体方案的设计,然后对数据采集模块和LABVIEW的软件模块进行了设计。基LabVIEW为软件平台,通过热电偶冷端补偿的方法进行温度测量。有效地运用了LabVIEW虚拟仪器技术,将诸多重要步骤都在配备硬件的普通PC电脑上完成,与传统的温度测量仪表相比,该系统具有结构简单、成本低、构建方便、工作可靠等特点.具有较高应用价值,是虚拟仪器技术应用于温度测量领域的一个典型范例。 关键词:温度测量;LabVIEW虚拟仪器;热电偶;冷端补偿

目录 一、设计任务 (4) 二、设计所需设备 (5) 三、设计要求: (5) 四、设计步骤 (6) 五、总体方案的设计................................................................................... 错误!未定义书签。 六、LABVIEW软件模块的设计 (7) 6.1 温度信号处理的设计 (7) 6.1.1 前面板设计 (7) 6.1.2 框图程序设计(这里要根据我们的图描述) (7) 七、系统调试及结果分析 (10) 结论及尚存在的问题..................................................................................... 错误!未定义书签。课程设计感想 (12)

基于虚拟仪器LABVIEW万用表的课程设计

沈阳工程学院 课程设计任务书 课程设计题目:基于Labview的万用表的设计 系别自控系班级测控本091 学生姓名学号 指导教师职称教授 课程设计进行地点:实训F430 任务下达时间: 2012年 2月27日 起止日期:2012年2月27日起——至2012年3月2日止 教研室主任年月日批准

摘要 虚拟仪器技术的实质是利用最新的计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能,在许多方面具有传统仪器所没有的优越性,在实验教学和工程领域具有极大的应用潜力。实验表明,设计的虚拟函数信号发生器输出信号性能优于普通传统的信号源。 虚拟仪器是1986年美国国家仪器公司(NI)提供的一种新型一起概念。它是计算机技术介入仪器领域所形成的一种新型的、富有生命力的仪器种类。在虚拟仪器中计算机处于核心地位,计算机软件技术和测试系统更紧密地结合成一个有机整体,仪器的结构概念和设计观点都发生了根本变化。 虚拟仪器技术的实质是利用最新的计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能。其基本构成包括计算机、虚拟仪器软件、硬件接口模块等。在这里,硬件仅是为了解决信号的输入输出,软件才是整个系统的关键。当基本硬件确定后,就可以通过不同的软件实现不同的功能。虚拟仪器应用软件集成了仪器的所有采集、控制、数据分析、结果输出和用户界面等功能。使传统仪器的某些硬件甚至整个仪器都被计算机软件所代替。因此从某种意义上说,计算机既是仪器,软件即是仪器。 虚拟仪器的软件是其最核心、最关键的部分,其主要功能是对硬件执行通信和控制,对信号进行分析和处理,以及对结果进行恰当的表达和输出等。虚拟仪器的软件开发平台目前主要有两类:第一类是基于传统语言的Turbo C,Microsoft公司的Visual Basic ,Borland公司的Delphi,Sybase公司的PowerBuilder。这类语言具有适应面广、开发灵活的特点,但开发人员需有较多的编程经验和较强的调试能力;第二类用专业图形化编程软件进行开发。如HP公司的VEE,NI公司的LabVIEW和Lab Windows/CVI等。NI公司的LabVIEW软件开发平台是一种专业图形化编程软件,采用图形化编程方式,结构流程清晰,但缺点是对硬件的要求较高,比较依赖NI的专用产品,对信号控制方式不够灵活。而Lab Windows/CVI以ANSI C为核心。将功能强大,使用灵活的C语言平台与数据采集,分析和表达的测控专业工具有机地接合起来。它的集成化开发平台,交互式编程方法,丰富的控件和库函数大大增强了C语言的功能,为熟悉C语言的开发人员建立检测系统,自动测量环境,数据采集系统,过程监控系统等提供了一个理想的软件开发环境。 关键词函数信号发生器, 数据采集卡,LabVIEW,DAQ卡,示波器

基于labview的虚拟仪器 毕业设计(论文)开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告 课题:基于Labview虚拟 示波器的设计 院系:电气信息学院 专业:测控技术与仪器 学生姓名:彭成和学号:200801200106指导教师:李亚 2012年1月16日

开题报告填写要求 1.开题报告(含“文献综述”)作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。 2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式(可从电气系网页或各教研室FTB上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见。 3.“文献综述”应按论文的格式成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于10篇(不包括辞典、手册),其中至少应包括1篇外文资料。 4.统一用A4纸,并装订单独成册,随《毕业设计论文》等资料装入文件袋中。

毕业设计(论文)开题报告1.文献综述:结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,撰写2500字以上的文献综述,文后应列出所查阅的文献资料。 文献综述 一、引言 随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展,仪器技术领域发生了巨大的变化,美商国家仪器公司(National Instruments)于八十年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器的概念,把虚拟测试技术带入新的发展时期,随后研制和推出了基于多种总线系统的虚拟仪器。虚拟仪器就是在通用计算 机上加上软件和(或)硬件,使得使用者在操作这台计算机时,就象是在操作一台他自己设计的专用的传统电子仪器。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,很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模,所以有“软件就是仪器”之说。虚拟仪器技术的出现,彻底打破了传统仪器由厂家定义,用户无法改变的模式,虚拟仪器技术给用户一个充分发挥自己的才能、想象力的空间。用户(而不是厂家)可以随心所欲地根据自己的需求,设计自己的仪器系统,满足多种多样的应用需求。虚拟仪器系统概念是对传统仪器概念的重大突破,是计算机系统与仪器系统技术相结合的产物。它利用计算机系统的强大功能,结合相应的硬件,大大突破传统仪器在数据处理、显示、传送、处理等方面的限制,使用户可以方便地对其进行维护、扩展、升级等。 虚拟仪器技术已成为测试、工业I/O和控制和产品设计的主流技术,随着虚拟仪器技术的功能和性能已被不断地提高,如今在许多应用中它已成为传统仪器的主要替代方式。随着PC、半导体和软件功能的进一步更新,未来虚拟仪器技术的发展将为测试系统的设计提供一个极佳的模式,并且使工程师们在测量和控制方面得到强大功能和灵活性。 基于此本次毕业设计就是通过虚拟仪器来完成的,以下是对该软件的一些介绍。

基于labview温度数据采集文献综述

基于LabVIEW温度数据采集文献综述 摘要:本课题介绍了虚拟仪器概况及其发展背景;通过对虚拟仪器的学习和研究,运用软件工具,实现温度显示系统的模拟。实现系统软件设计思路是:利用LabVIEW中的各种控件,实现温度数据采集显示。利用虚拟仪器的优越性实现了基于操作系统下的交通终端服务系统的展示部分。 关键字:labVIEW,温度,数据采集 引言 美国国家仪器公司推出的LabVIEW不仅是一个图形化编程语言,而且是一个广泛应用于虚拟测控系统的虚拟仪器平台,它与数据采集卡一起构成虚拟测试仪器,其测试系统的构建可以通过图形化的语言描述,组态容易,设计简单,广泛应用于测量与控制[2] 。 LabVIEW是虚拟仪器领域中最具有代表性的图形化编程开发平台[1] ,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,LabVIEW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。使用LabVIEW 开发环境,用户可以创建32位的编译程序,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。LabVIEW是真正的编译器,用户可以创建独立的可执行文件,且该文件能够脱离开发环境而单独运行[4] 。 1.1虚拟仪器的优势 1.经济实惠 2.方便适用 3.提高测试效果 4.开放且灵活 远程虚拟仪器的优势在于不受地域限制,功能可由用户自己定义,且构建容易,所以使用面极为广泛,是科研、开发、测量、检测、计量、测控等领域不可多得的好工具,更值得一提的是它可应用在高危险的区域进行在线的数据采集和检测[5]。使测量人员的工作不但摆脱了地理位置和条件的限制,还可以通过Intcrnet把所采集到的数据自动地转送到另一台计算机进行评估[8]。 1.2 VI及相关知识 使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序,简称为VI。VI包括三个部分:程序前面板、框图程序和图标/ 连接器。程序前面板用于设置输入数值和观察输出量,用于模拟真实仪表的前面板。在程序前面板上,输入量被称为控制(Controls),输出量被称为显示(Indicators)。控制和显示是以各种图标形

基于labview虚拟仪器平台的温度检测系统设计

Labview考试报告 题目:基于Labview虚拟仪器平台的智能温度控制系统 班级:50910 学号:5091030 姓名:李玲娜

引言 虚拟仪器是计算机技术和仪器测量技术相结合的产物。虚拟仪器技术,就是用户在通用计算机平台上,根据测试任务的需要来定义和设计的测试功能,其实质是充分利用计算机来实现和扩展传统仪器功能。“软件就是仪器”反映了虚拟仪器技术的本质特征。美国国家仪器公司生产的NI-LabVIEW是目前最为成功,应用最广泛的虚拟仪器软件开发系统。它一种基于G语言的32位编译型图形化编程语言,其图形化界面可以方便的进行虚拟仪器的开发。它充分利用计算机强大的运算处理功能,突破了传统仪器在数据处理、显示、传输、存储等方面的限制。本文利用虚拟仪器平台,通过编写Labview 软件对温度进行智能测量,减少硬件的开发,有利于系统的维护,也便于系统软件升级。 一、虚拟仪器 1. 1虚拟仪器概述 虚拟仪器是在以计算机为核心的硬件平台上, 其功能由用户设计和定义, 具有虚拟面板, 其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板, 以多种形式表达输出检测结果; 利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理; 利用I /O 接口设备完成信号的采集与调理, 从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。 1. 2虚拟仪器的图形化开发平台 LabVIEW ( Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一种图形化的编程语言, 它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受, 视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS- 232和RS- 485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/

基于Labview的虚拟仪器计算器设计

研究生课程考核试卷 (适用于课程论文、提交报告) 科目:虚拟仪器教师: 姓名:学号: 专业:类别:学术型上课时间: 考生成绩: 阅卷评语: 阅卷教师(签名) 重庆大学研究生院制

通过对虚拟仪器课程的学习和撑握,本次实验设计了一个简易计算器,可以用来模拟真实计算器而进行一些简单的基本运算。利用Labview软件平台编写计算器程序,可以实现“+、-、×、÷、平方、开方、x^y”这七种基本运算,并且可以对上面的七种基本操作连续运算,另外实现了对输入的错误数据进行清除的功能。达到了本次实验的要求。 关键词:Labview,七种基本运算,清除

摘要 .................................................................................................................................................. I 1、引言 (1) 2、整体方案设计 (2) 2.1、簇和前面板控件的说明 (2) 2.2、程序流程图 (3) 3、具体实现过程 (4) 3.1、前面板设计 (4) 3.2、初始化和键的感应 (4) 3.2.1、数字0-9的输入 (6) 3.3、输入的第一个数 (6) 3.3.1、多零问题 (6) 3.3.2、小数点问题 (7) 3.4、四则运算和x^y (7) 3.5、开方计算 (8) 3.6、倒数计算 (9) 3.7、输入正负数 (9) 3.8、去掉小数点后面0的功能 (9) 3.9、清除功能(Clear) (10) 3.10、退格功能 (10) 4、总结 (12) 参考文献 (13) 附录A (14) 1、初始化程序 (14) 2、总程序 (14) 3、x^y的幂程序 (15)

基于Labview的数据采集系统设计

武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计(论文)说明书 论文题目基于Labview的数据采集系统设计 2013年5月25日

目录 摘要........................................................................................................................................ I I Abstract .................................................................................................................................... III 第一章绪论........................................................................................................................ - 1 - 1.1背景.......................................................................................................................... - 1 - 1.2国内外技术现状...................................................................................................... - 1 - 1.3数据采集技术的介绍............................................................................................. - 2 - 1.4虚拟仪器的介绍...................................................................................................... - 9 - 第二章PCI8602的硬件结构及性能.................................................................................. - 13 - 2.1 功能概述............................................................................................................... - 13 - 2.2元件布局图及简要说明........................................................................................ - 15 - 2.3信号输入输出连接器............................................................................................ - 17 - 2.4 各种信号的连接方法........................................................................................... - 18 - 2.5各种功能的使用方法............................................................................................ - 21 - 2.6 CNT定时/计数功能.............................................................................................. - 22 - 第三章PCI8602的编程函数........................................................................................... - 23 - 3.1 编程纲要............................................................................................................... - 23 - 3.2 PCI设备操作函数接口......................................................................................... - 25 - 第四章数据采集的程序设计............................................................................................ - 33 - 4.1 前面板设计........................................................................................................... - 33 - 4.2 程序后面板设计................................................................................................... - 33 - 4.3 vi层次结构............................................................................................................ - 40 - 第五章采集实验结果及总结.......................................................................................... - 41 - 5.1 实验结果............................................................................................................... - 41 - 5.2 总结与展望........................................................................................................... - 42 - 致谢...................................................................................................................................... - 43 - 参考文献.............................................................................................................................. - 44 -

基于labview的虚拟仪器 毕业设计(论文)开题报告

毕业设计(论文)开题报告 课 题: 基于Labview 虚拟 示波器的设计 院 系: 电气信息学院 专 业: 测控技术与仪器 学生姓名: 彭成和 学 号: 200801200106 指导教师: 李 亚 2012年 1月 16 日

开题报告填写要求 1.开题报告(含“文献综述”)作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。 2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式(可从电气系网页或各教研室FTB上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见。 3.“文献综述”应按论文的格式成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于10篇(不包括辞典、手册),其中至少应包括1篇外文资料。 4.统一用A4纸,并装订单独成册,随《毕业设计论文》等资料装入文件袋中。

毕业设计(论文)开题报告 1.文献综述:结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,撰写2500字以上的文献综述,文后应列出所查阅的文献资料。 文献综述 一、引言 随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展,仪器技术领域发生了巨大的变化,美商国家仪器公司(National Instruments)于八十年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器的概念,把虚拟测试技术带入新的发展时期,随后研制和推出了基于多种总线系统的虚拟仪器。虚拟仪器就是在通用计算机上加上软件和(或)硬件,使得使用者在操作这台计算机时,就象是在操作一台他自己设计的专用的传统电子仪器。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,很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模,所以有“软件就是仪器”之说。虚拟仪器技术的出现,彻底打破了传统仪器由厂家定义,用户无法改变的模式,虚拟仪器技术给用户一个充分发挥自己的才能、想象力的空间。用户(而不是厂家)可以随心所欲地根据自己的需求,设计自己的仪器系统,满足多种多样的应用需求。虚拟仪器系统概念是对传统仪器概念的重大突破,是计算机系统与仪器系统技术相结合的产物。它利用计算机系统的强大功能,结合相应的硬件,大大突破传统仪器在数据处理、显示、传送、处理等方面的限制,使用户可以方便地对其进行维护、扩展、升级等。 虚拟仪器技术已成为测试、工业I/O和控制和产品设计的主流技术,随着虚拟仪器技术的功能和性能已被不断地提高,如今在许多应用中它已成为传统仪器

在LabVIEW中利用DLL实现数据采集

在LabVIEW中利用DLL实现数据采集Realization of Data Acquis ition with DLL in LabVIEW 班级学号:0704114-23 姓名:杨鹏

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。本文介绍了在LabVIEW 环境下驱动普通数据采集卡的重要方法- - 动态链接库机制(DLL), 并结合具体实例介绍了一种利用LabVIEW 提供的Call LibraryFunction (CLF)节点实现对动态链接库(DLL)调用的关键技术及步骤, 实现LabV IEW 与普通数据采集卡的结合, 丰富LabVIEW 对硬件的控制能力。并将数据库技术应用于虚拟测试系统中, 建立了Access 数据库, 实现数据的存储和自动管理,从而拓展了虚拟测试系统的功能。 关键词:动态链接库(DLL); 数据采集; 1 绪论

目前, 电子测试仪器的发展方向正在从简单功能组合向以个人计算机(PC)为核心的通用虚拟测试平台过渡, 从硬件模块向软件包形式过渡。建立在PC 机和数据采集设备上的虚拟仪器系统, 由于其特有的灵活和强大的功能, 也越来越广泛的应用于实验室研究和工业控制中的测试及测量领域。从简单的仪器控制, 数据采集到尖端的测试和工业自动化, 从大学实验室到工厂, 从探索研究到技术集成, 人们都可以发现LabVIEW 应用的成果和开发的产品。LabVIEW采用基于流程图的图形化编程方式, 也被成为G 语言(graphical language)。 G 语言编程和虚拟仪器技术已经成为工业界和学术界关注的热点技术之一。数据采集是LabVIEW 的核心技术之一, 也是LabVIEW 与其他编程语言相比的优势所在。使用LabVIEW 的DAQ 技术,可以编写出强大的DAQ 应用软件。NI 公司生产的系列数据采集卡借助LabVIEW 内部的DAQ 库的驱动,可以在LabVIEW环境下运行。但由于NI 公司的采集卡价格比较昂贵,但是选择第三方的数据采集卡, 就需要解决LabVIEW 与非NI 数据采集卡的兼容和驱动的问题。 2 LabVIEW 调用外部程序代码的途径之一———动态链接库机制 LabVIEW 具有强大的外部接口能力, 可以实现LabVIEW与外部的应用软件, C 语言, Windows API 以及HiQ 等编程语言之间的通信, 在LabVIEW 中可用的外部接口包括:DDE,CIN,DLL,MATLAB Script 以及HiQ Script 等。合理地使用这些接口,充分利用其他软件的功能, 弥补LabVIEW 自身的不足, 可以编 写出功能更加强大的LabVIEW应用软件。 动态链接库(Dynamic Link Libraries,简称DLL)是一个可执行模块, 但不接受任何消息, 所以并不可以直接运行, 只是提供一群函数供Windows 应用程序或其他的动态链接函数库调用。动态链接库只有在别的模块中调用了它的某个函数以后才发生作用。由于动态链接库在应用程序运行期间被连接起来的,故称为动态链接库。动态链接库(DLL)一直是基于Windows 程序设计的一个非常重要的组成部分。DLL 是一种基于Windows的程序模块, 它可以在运行时刻被装入和连接。为了实现LabVIEW对普通数据采集卡的支持, 用户可以使用LabVIEW 提供的调用库函数节点CLF (Call Library Function)和代码接口节点CIN(Code Interface)将编程灵活的C 语言和直观方便的LabVIEW程序结合起来。但是比较调用库函数节点CLF 和代码接口节点CIN 这两种方法, 使用CLF 节点访问动态链接库DLL 更具优势:首先, DLL 是外部模块, 自行开发一个DLL 比使用CIN 节点易于实现且便于维护。其次, CIN

基于LabVIEW的温度采集系统实验报告

南通大学计算机科学与技术学院 《虚拟仪器技术》课程作业 报告书 课题名:基于LabVIEW的温度采集系统 班级:软件工程 姓名: 学号: 2014年6月 18 日

1 设计目标 随着工业的不断发展,对温度测量的要求越来越高,而且测量范围也越来越广。本设计用LabView软件在PC机上编程实现了多点温度采集、动态图形显示、数据存储、报警、数据分析等功能。 2 设计内容 本温度采集系统的设计采用软件代替了数据采集卡,在数据采集过程中,实时地显示数据。当采集的温度值大于设定的高限报警数值时,就会点亮高报警红色灯,同时触发条件结构里的事件发生,使系统发出蜂呜声。当采集过程结束后,在图表上画出数据波形,并算出最大值、最小值,并自动产生数据文件,以供查询。 3 前面板设计

4 程序框图 温度采集总程序框图 实现步骤: 1、从结构工具模板选择条件循环结构“while循环”放入框图程序窗口,调整该条件循环框的大小,把节点放入循环框内。 2、使用随机数产生功能,用于产生随机温度值。添加温度控件,并将实时温度显示出来。

3、在前面板内再放置一个趋势图,标注为“温度历史趋势”,该图表将实时地显示温度值。 4、使用定时子模板中的等待下一个整数倍毫秒函数,再加上时间常数,把它设置为500。

5、该程序使用了条件结构,右边的TRUE Case与图中的FALSE Case同属于一个Case结构。根据输入端上的数值,来决定执行哪一个Case程序。如果产生的随机温度值大于高限数值,将执行True Case程序,反之则执行False Case 程序。 6.该程序框图还使用了写入电子表格文件函数(在文件 I/O子模块)。该模块把一个二维或者一维单精度数组转换成字符串,并把字符串写入一个新文件或者附回在一个已存在的文件后面。在本系统中,它将由温度采集数据和上限值组成的二维数组附加在一个默认路径为d:testdata.xls数据文件后面

基于LabVIEW计算器的设计

基于LabVIEW计算器的设计 专业:电子信息科学与技术 班级: XXXXX 学号:XXXXXX 姓名:XXXXX

基于LabVIEW计算器的设计 摘要:本次课程设计是基于LabVIEW虚拟仪器系统开发与实践等原理与技术而设计的计算器,可以用来模拟真实计算器而进行一些简单的基本运算。编程的思想是完成一种运算的完整过程是:输入第一个数,存储并显示输入要进行运算的类型并存储输入第二个数,存储并显示按“=”或则按其它运算符号“+、-、*、/”进行连续的运算时显示运算结果。 关键词:LabVIEW,计算器,四则运算,函数功能。 前言:创建3个字符串显示控件num1,num2,num3,其中:第一个输入数据存储在num1中,第二个输入数据存入num2中,将其赋给num3,并使num2为空,以便输入的数据存入num2,所有的运算是在num1和num3间进行,运算结果都赋给result,同时赋给num1,用于下一次的运算。创建4个布尔开关按钮change,change1,change2,change3,其中: Change的真假用来判断是第一个数据还是第二个数据,change1的功能是在输入=,运算完后,不需要初始化即可进行下一次运算,change2用来去掉数据小数末尾的0, change3用来保证backspace键仅对输入的数据有效,对运算结果无效。创建2个数值显示控件type1,type2,并分别在其后面板的属性——数据类型——表示法中选择U8其中:type1用来存储运算符号,type2用来保证连续“+、-、*、/”的正确性,所有的运算结果都赋给result,result 经过去零处理后得到result1,将数据显示在前面板上。此计算器可以实现基本的加减乘除以及开方、取倒、取反功能,可以进行数据的连续运算以及简单的报错、纠错功能,在此计算器模版上,可以继续添加条件分支,实现更多功能的运算,但是不支持第二个数位为开方、取反、取倒的功能。 一、LabVIEW简介 LabVIEW是一种程序开发环境,由美国国家仪器(NI)公司研制开发的,类似于C 和BASIC开发环境,但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是:其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码,而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序,产生的程序是框图的形式。与C和BASIC一样,LabVIEW也是通用的编程系统,有一个完成任何编程任务的庞大函数库。LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储,等等。LabVIEW也有传统的程序调试工具,如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序(子VI)的结果、单步执行等等,便于程序的调试。虚拟仪器(virtualinstrumention)是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式,一种是将计算机装入仪器,其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小,这类仪器功能也越来越强大,目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托,实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。

基于LabVIEW温度监测虚拟仪器设计课程设计

摘要: (2) 1. 虚拟仪器 (3) 1.1虚拟仪器概述 (3) 1.2虚拟仪器的通用仪器硬件平台 (5) 1.3虚拟仪器的软件层次结构 (5) 2. LaVIEW 的程序构成与模块简介 (6) 2.1前面板 (7) 2.2程序框图 (7) 3. 设计要求及设计方案 (8) 3.1设计要求 (8) 3.2设计方案 (8) 4. 设计内容 (9) 4.1基于虚拟仪器的数据采集设计 (9) 4.2基于虚拟仪器的温度检测设计 (9) 4.3显示及记录软件设计 (10) 5.程序的运行与调试 (11) 5.1程序的运行 (11) 5.2程序调试技术 (12) 5.3运行结果 (13) 5.4总程序框图 (14) 6. 设计体会 (14) 7. 参考文献 (15)

摘要: 虚拟仪器(virtual instrumention)是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内,使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。LabVIEW(Laboratory Virtual instrument Engineering)是一种图形化的编程语言,它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受,视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。 LabVIEW开发环境集成了工程师和科学家快速构建各种应用所需的所有工具,旨在帮助工程师和科学家解决问题、提高生产力和不断创新。随着科学技术的发展,人们在监控与监测生产过程、居住环境、生活质量等过程中,制造了各种各样科学仪器。本文设计就是建立在VI基础上,在此平台上完成对温度实时监测。 关键词:虚拟仪器LaVIEW 温度监测

LabView数据采集

第一节概述 LabVIEW的数据采集(Data Acquisition)程序库包括了许多NI公司数据采集(DAQ)卡的驱动控制程序。通常,一块卡可以完成多种功能 - 模/数转换,数/模转换,数字量输入/输出,以及计数器/定时器操作等。用户在使用之前必须DAQ卡的硬件进行配置。这些控制程序用到了许多低层的DAQ驱动程序。本课程需要一块安装好的DAQ卡以及LabVIEW开发系统。 数据采集系统的组成: DAQ系统的基本任务是物理信号的产生或测量。但是要使计算机系统能够测量物理信号,必须要使用传感器把物理信号转换成电信号(电压或者电流信号)。有时不能把被测信号直接连接到DAQ卡,而必须使用信号调理辅助电路,先将信号进行一定的处理。总之,数据采集是借助软件来控制整个DAQ系统–包括采集原始数据、分析数据、给出结果等。

上图中描述了插入式DAQ卡。另一种方式是外接式DAQ系统。这样,就不需要在计算机内部插槽中插入板卡,这时,计算机与DAQ系统之间的通讯可以采用各种不同的总线,如USB,并行口或者PCMCIA等完成。这种结构适用于远程数据采集和控制系统。 模拟输入: 当采用DAQ卡测量模拟信号时,必须考虑下列因素:输入模式(单端输入或者差分输入)、分辨率、输入范围、采样速率,精度和噪声等。单端输入以一个共同接地点为参考点。这种方式适用于输入信号为高电平(大于一伏),信号源与采集端之间的距离较短(小于15英尺),并且所有输入信号有一个公共接地端。如果不能满足上述条件,则需要

使用差分输入。差分输入方式下,每个输入可以有不同的接地参考点。并且,由于消除了共模噪声的误差,所以差分输入的精度较高。 输入范围是指ADC能够量化处理的最大、最小输入电压值。DAQ卡提供了可选择的输入范围,它与分辨率、增益等配合,以获得最佳的测量精度。 分辨率是模/数转换所使用的数字位数。分辩率越高,输入信号的细分程度就越高,能够识别的信号变化量就越小。下图表示的是一个正弦波信号,以及用三位模/数转换所获得的数字结果。三位模/数转换把输入范围细分为23或者就8份。二进制数从000到111分别代表每一份。显然,此时数字信号不能很好地表示原始信号,因为分辩率不够高,许多变化在模/数转换过程中丢失了。然而,如果把分辩率增加为16位,模/数转换的细分数值就可以从8增加到216即65536,它就可以相当准确地表示原始信号。

基于LabVIEW的数据采集系统的设计与实现

基于LabVIEW的数据采集系统的设计与实现 李延 (陕理工物理系电信专业072班,陕西汉中 723001) 指导教师:卢进军 [摘要]:利用图形化编程工具LabVIEW和EDA工具Proteus设计了一个温度数据采集仿真系统。该系统中上位机与下位机通过虚拟串口进行通信,下位机将采集到的现场数据传送到上位机后,上位机即可显示并判断是否超限报警。设计表明,基于该两种软件建立一个仿真系统可以有效验证项目设计的正确性,从而缩短项目开发时间,降低项目开发成本。 [关键词]:LabVIEW;Proteus;单片机;数据采集;仿真 The Design and Realization of Data Acquisition System Based on LabVIEW Liyan (Grade07,Class02,MajorElectronic Information Science and Technology,PhysicsDept.,Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723001 Shaanxi) Tutor:LuJinju n Abstract:Use of LabVIEW graphical programming tools and EDA tools Proteus designed a data acquisition simulation system. The system of upper computer and lower computer through a virtual serial communication, the next crew will be collected on-site data to the host computer, the host computer to display and to determine whether the limit alarm. Design showed that the two software based on a simulation system can verify the correctness of the project design to reduce project development time, reduce project development costs. Key words:LabVIEW; Proteus; MCU; data collection; Simulation

基于LabVIEW的虚拟仪器

国内统一刊号CN31-1424/TB 2017/4 总第260期基于LabVIEW的虚拟仪器 * 刘娜 / 辽宁机电职业技术学院 摘 要 介绍在LabVIEW 软件平台设计虚拟温湿度大气压仪的过程。在软件环境中,通过使用Modbus 通信协议和RS485通信接口,采集温湿度大气压仪的相关数据,并对数据进行管理和显示。文中给了硬件连接示意图、数据采集时温湿度大气压变送器模块串口通信参数的设置,并详细阐述了在软件平台上实现温湿度大气压参数的设置方法,分析了虚拟仪器可视显示界面设计过程,并给出了虚拟仪器的软件流程图。 关键词 LabVIEW ;温湿度大气压变送器;指示仪;Modbus 0 引言 温湿度大气压指示仪(以下简称指示仪)是基于RS485 接口符合Modbus 协议的温湿度大气压力变送器模块设计而成。该模块是北京某公司生产的HD3213M。基于LabVIEW 软件较少,国内目前对此类模块的数据管理一般都采用高级语言或组态软件制作上位机管理程序。本文阐述该模块与计算机硬件连接方法,在LabVIEW 平台上如何实现指示仪各种参数的采集及管理。 1 指示仪的硬件原理 1.1 HD3213M 模块与计算机硬件接线 计算机管理指示仪,经常采用串行口通信,主要有S232、RS422、RS485等多种接口标准。指示仪的连接如图1 所示。 1—计算机;2—RS232与RS485转换模块;3、4、5—温湿度大气压力变送器模块 图1 计算机与温湿度大气压力变送器模块接线图 指示仪的数据使用RS485总线进行传输,再通过RS232与RS485电平转换装置进入计算机,再由 LabVIEW 管理这些数据。1.2 HD3213M 模块原理 温湿度大气压力变送器接线如图2所示。 1(A)—RS485 串行通信A; 2(B)—RS485 串行通信B;3(G)—直流电源公共端;4(V)—直流电源正极输入端;5(X)—外部传感器信号1;6(Y)—外部传感器信号2;7(P)—外部传感器电源输出 图2 温湿度大气压力变送器接线 模块内部集成了高精度的大气压力传感器和温湿度传感器。压力传感器测量范围300~1 100 hPa;压力传感器准确度:±4 hPa。湿度传感器测量范围:0~100%RH、湿度传感器准确度:最高可达到±2.0%RH。温度传感器测量范围:-20~65 ℃;温度传感器准确度:最高可达到±0.3 ℃。还提供两路多功能外部传感器接口,可以通过配置作为两路温度传感器接口[1-2],或配置作为1路温湿度传感器 接口和1路温度压力传感器接口。 模块内部完成温度、湿度、压力计算,可以直接读出温度值、相对湿度值、压力值。1个完整检测周期为2 s [3]。温度、湿度、大气压参数采用标准Modbus RTU 通信协议和RS485串行接口传输到计算 * 基金项目:辽宁机电职业技术学院教研课题(JYLX2017029)

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