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1、第十章 数据采集10.1 数据采集的基本概念10.2 DAQ卡的安装与配置10.3 模拟输入10.4 模拟输出10.5 DAQmx第十章 数据采集第十章 数据采集10.1 数据采集的基本概念 10.1.1 数据采集系统的构成上图表示了数据采集的结构。在数据采集之前，程序 将对采集板卡初始化，板卡上和内存中的Buffer是数据 采集存储的中间环节。第十章 数据采集缓冲（Buffers）这里的缓冲指的是PC内存的一个区域（不是 数据采集卡上的FIFO缓冲），它用来临时存放 数据。下列情况需要使用Buffer I/O：需要采集或产生许多样本，其速率超过了 实际显示、存储到硬件，或实时分析的速度。需要
2、连续采集或产生AC数据（10样本 秒），并且要同时分析或显示某些数据。采样周期必须准确、均匀地通过数据样本 。下列情况可以不使用Buffer I/O：数据组短小，例如每秒只从两个通道之一 采集一个数据点。需要缩减存储器的开支。第十章 数据采集触发（Triggering）：触发器通常是一个数字或模拟信号，其状态 可确定动作的发生。触发有软件触发和硬件触 发。下列情况使用软件触发：用户需要对所有采集操作有明确的控制， 且事件定时不需要非常准确。下列情况使用硬件触发：采集事件定时需要非常准确。用户需要削减软件开支。采集事件需要与外部装置同步。第十章 数据采集10.1.2 数据采集卡的功能一个典型的数
3、据采集卡的功能有模拟输入 、模拟输出、数字I/O、计数器/计时器等。 因此LabVIEW中DAQ模板设计也围绕这4大功 能组织。 模拟输入是采集最基本的功能。它一 般由多路开关（MUX）、放大器、采样保持 电路以及A/D来实现，通过这些部分，一个 模拟信号就可以转化为数字信号。 模拟输出通常是为采集系统提供激励。 输出信号受数模转换器（D/A）的建立时间 、转换率、分辨率等因素影响。 第十章 数据采集 数字I/O通常用来控制过程、产生测试信 号、与外设通信等。它的重要参数包括：数字 口路数（line）、接收 (发送 )率、驱动能力 等。一般的数字I/O板卡均采用TTL电平。需要 强调的是，对大
4、功率外部设备的驱动需要设计 专门的信号处理装置。 许多场合都要用到计数器，如精确时间 控制和脉冲信号产生等。计数器最重要的参数 是分辨率和时钟频率，分辨率越大，计数器位 数越大，计数值也越高。第十章 数据采集10.1.3 DAQ VIs的功能模板LabVIEW中DAQ VIs都包含在 FunctionsData Acquisitions子模板中。 共包含6个子模板，每个子模板完成不同的 数据采集任务。第十章 数据采集各子模板的主要功能如下： Analog Input子模板，完成模拟信号进 行A/D转换，并采集到计算机； Analog Output子模板,将计算机产生 的数字信号进行D/A转换，
5、并输出； Digital I/O子模板,用于控制DAQ设备的 数字I/O功能； Counter子模板,用于控制DAQ设备的计 数器功能； Calibration and Configuration子模板 ,用于校准和配置DAQ设备，用户较少用到该 功能；Signal Conditioning子模板，将从温 度传感器或应变片中采集的模拟电压信号转 化为相应的应力单位或温度单位。第十章 数据采集10.1.4 DAQ VIs的组织结构LabVIEW 中对于数据采集模块按照难易程 度做了分类 。简易模入VIs中级模入VIs高级模入VIs通用模入VIs第十章 数据采集 简易VIs (Easy VIs)该
6、行的四个模块执行简单的DAQ操作。它们可 以作为单独的VI，也可以作为subVI来使用。这 些模块可以自动发出错误警告信息，在对话框中 你可以选择中断运行或忽略。但是比较复杂的应 用需要使用下面的类型。 中级VIs (Intermediate VIs)简易Easy VIs相比，中级VIs具有更多的硬件 功能，用户可以更加有效、更加灵活地开发应用 程序。在Easy VIs里操作一个AI Input，这里细 分为AI Config, AI Start, AI Read, AI Single Scan以及AI Clear。它可以描述更加细 致、复杂的操作。第十章 数据采集 通用模入VIs (Util
7、ity VIs)这里提供了三个常用的VIs，AI Read One Scan，AI Waveform Scan，及AI Continuous Scan。使用一个VI就可以解决一个普通的DAQ问 题，方便但缺乏灵活性。 高级模入VIs ( Advanced VIs)这些VIs是NI-DAQ数据采集软件的界面，是上 面三种类型VIs的基础。一般情况下，用户不需 要直接使用这个功能。第十章 数据采集10.1.5 DAQ VIs常用参数简介LabVIEW 中通用DAQ参数的定义有： 设备号和任务号(Device ID and Task ID)在模拟I/O、数字I/O以及计数器VIs中，每 个设备都有唯
8、一的编号，在配置DAO设备时， 编号由用户指定。输出参数TaskID是相同给 特定的I/O操作分配的一个唯一的编号，贯串 以后DAQ操作的始终。 通道（Channels）Analog Input和Analog Output VIs中有一 个输入参数叫通道 (channels)，用于指定 DAQ读写操作的通道。数字I/O和计数器VIs中 ，也有类似参分别称为Digital chanel list 和counter list。 第十章 数据采集 通道命名(Channel Name Addressing)当采用DAQ Channel Wizard配置DAQ卡的 I/O通道时，可以在channels中
9、输入一定物 理意义的名称来确定通道的地址。在Easy VIs中，可以在channels参数的数组元素中 的填写一个通道的名称，也可将多个通道的 名称写在一个元素中，编号之间用逗号隔开 。 通道编号命名(Channel Number Addressing)如果用户不使用通道名称来确定通道地 址，那么还可以在 channels中使用通道编 号来确定通道的地址。可以将每个通道编号 作为一个数组中的元素，也可以将多个通道 编号写入一个数组元素中，编号之间用逗号 隔开。第十章 数据采集 I/O范围设置(Limit Settings)Limit Settings 是指DAQ卡所采集或输出 的模拟信号的最大
10、/最小值。一对最大/最小 值组成一个簇，每个通道对应一个簇，多个 簇形成一个簇的数组。 采集数据的构成在多通道数据采集中，采集到的数据以二 维数组的形式保存。即以行(row)或以列 (column)的形式来组织二维数组中的数据。第十章 数据采集 扫描次数(Numbers of Scan to Acquire)用户指定的一组通道进行数据采集的次数 。 采样点数(Number of Samples)对一个通道采样点的个数。 扫描速率(Scan Rate)一秒内完成的一组指定通道数据采集的次 数，它决定了一定时间内所进行数据采集次 数的总合。第十章 数据采集10.2 DAQ卡的安装与配置 10.2.
11、1 安装PCI6024E数据采集卡PCI6024E 数据采集卡是一块基于32位PCI 总线的多功能数据采集控制卡，支持DMA方式和 双缓冲区模式，保证了实时信号的不间断采集 和存储。它支持8路单极和4路差动模拟输入，信号为0 10V和-1010V；2路独立的D/A输出通道；16 线TTL数字I/O；3各16位的定时计数器等多种功 能。将PCI6024E 数据采集卡插到计算机主板上 的一个空闲PCI插槽中，接好各种附件，包括一 条50芯的数据线和一个转接板。第十章 数据采集10.2.2 PCI6024E卡I/O配置PCI6024E卡同NI公司的绝大部分数据采 集卡一样是即插即用型的设备，硬件正确
12、安 装后，如果机器安装了LabVIEW和NIDAQ， 就会出现在Measurement & Automation Explorer的ConfigurationMysystem Devices and Interfaces列表中。在设备名PCI-6024E上单击右键，就会出 现如下对话框.第十章 数据采集右键对话框.第十章 数据采集Properties配置对话框.第十章 数据采集自我测试.第十章 数据采集单击“Test Panels”按钮出现测试面板。第十章 数据采集AO测试.第十章 数据采集DI/O测试.第十章 数据采集Counter I/O 测试.第十章 数据采集复位设备.第十章 数据采集创
13、建任务。第十章 数据采集10.2.3 PCI6024E卡通道配置在使用DAQ设备的模拟I/O或数字I/O功能时， 必须首先配置设备的通道。在Measurement & Automation Explorer中配置通道步骤如下： 右键单击Data Neighbourhood图标，选择 弹出菜单中的Create New对话框。第十章 数据采集第十章 数据采集 在弹出的Create New Channel对话框中， 选择NI-DAQmx Task，出现如下界面，选择通 道类型Analog Input，单击下一步。第十章 数据采集 选择传感器或测量信号类型，单击下一步。第十章 数据采集 选择tunne
14、l，单击下一步。第十章 数据采集 输入任务名称，单击Finish完成。第十章 数据采集 双击建立好的任务，进行Voltage设置。第十章 数据采集 按Test，出现test窗口。 第十章 数据采集 Add Tunnel。 第十章 数据采集 通道连接方式。 第十章 数据采集10.3 模拟输入 10.3.1 简易模拟输入（Ease Analog VIs） 这是LabVIEW提供的一组标准的、简单易用的 采集 VI。个VI的功能为：从指定通道获得一个样本。从通道组获得一个样本。这些样本返回到 一个样本数组由一个通道得到一个波形，这些样本返回 到一个waveform 数组。从通道组获得一个波形。这些样
15、本返回到 一个波形的维数组，顺序由通道号和采样周 期决定。通道数据的每个点占列，时间增量 由行决定 第十章 数据采集例10.3.1 采集一个直流电压信号 准备一个直流电源（例如0.5V）作为信号 源连接到数据采集卡的0通道模入端。 构造前面板和框图如下面所示。 运行程序。可得到Meter指示0.5V。第十章 数据采集例10.3.2 多通道数据采集 准备一个方波信号源和一个正弦波信号源 。分别连接到模入通道和。 设置前面板与框图如下。 设置scan速率、通道号、每通道样本数如 前面板所示。 运行该程序。 保存为Acquire Multiple Channels.vi。 该程序是无缓冲、软件触发的
16、。第十章 数据采集第十章 数据采集10.3.2 中级模入(Intermediate Analog Input)上面介绍的简单模入在每一次调用AI Sample Channel，都必须进行硬件设置，告诉它采样率 等。一个典型的情况是连续采集，需要在程序 中采用循环结构，按照简单模入，每次采集前 都在设置参数，不仅多余，而且造成了采集过 程的不连续。中级模入有更好的功能与灵活性，可以更有效 地开发你的应用。它的特点包括控制内部采样 率，使用外部触发，执行连续外部触发等。第十章 数据采集中级模入有5个VI，应该注意：其大量输入、 输出端子中的部分内容一般是不必理会的。有 效地使用这些VI只需要关注你需
