防灾科技学院虚拟仪器实验指导书

1、北京君合泰科技有限公司 labview虚拟仪器教学实验系统前言本实验系统是为本科生、研究生开设的测控技术与虚拟仪器课程提供的实验设备。它提供验证性、设计性、创新性的各种典型实验。通过实验了解和掌握常用的物理量如位移、速度、力、温度、浓度、湿度等检测方法，并能初步分析典型测控系统中传感器的工作原理及其在检测与控制中的作用于地位：认识到传感器技术在信息技术应用的重要性。训练具有根据被测对象及测量要求合理选用传感器及相应测量电路的能力。并能构建相应的测控系统。了解仪器接口的规范和技术，懂得如何建立特定测试目的的自动化测量系统。懂得编写仪器控制软件，了解虚拟仪器技术的概念，体验虚拟仪器环境的实验研究。

2、了解labview软件及相应的虚拟仪器技术，了解传感器技术与计算机技术、通信技术及微电子技术等相关技术结合的现状与发展趋势，从而提高学生们毕业后独立设计自动化检测系统和智能化仪器仪表的能力。实验系统使用说明一. 本系统所用u1802数据采集卡资源如是，16路数字输入、16路数字输出，16路模拟输入、4路模拟输出，3路定时计数器，底板上50针插座接口为数字量接口，37针插座接口为模拟量接口。io1与io2两列接线端子指示do0至do15为数字输出端，di0至di15为数字输入端，ch0至ch15为模拟输入端，da0至da3为模拟输出端（其中do0可进行波形输出）。采集卡其他用法详见u1802 u

3、sb采集卡说明书。二主板中压力测量与步进电机控制与霍尔元件位置检测有两种接线方法：第一种，xt1跳线帽全部使用，然后接好37针与50针电缆即可。第二种，xt1跳线帽取下，然后通过xt2接线孔（纵向两插孔相通）与io1和io2两端子列对应相连。例如取下xt1跳线座的ch2处的跳线帽表明压力的输出端与37针并口断开，那么在其下方对应的xt2两纵向插孔即是压力输出端，然后通过导线再连接到io2这一列接线端子的ch2端即是。使用xt1跳线帽时，采集卡di0di7、do3do13以及ch2端口已经被主板实验占用，所以做其他模块实验时应取下xt1跳线帽，以避免因采集卡端口被占用而造成对实验结果的影响。三、

4、连接和变更连接硬件之前，安全起见，必须先断开电源；硬件电路连接完成，检查无误后方接通电源，运行程序。实验系统不能处于潮湿、高温（或严寒）环境中，否则会影响实验结果，甚至损坏硬件系统；电路板上不可有金属等导电物体以防短路；导线连接时不可有裸露松动端；主板上有+12v、-12v和+5v电源接线柱，不要误将导线搭接，否则可能损坏采集卡等设备。目录第一部分 传感器模块实验实验一 磁场信号的采集 1实验二 热释电人体感应检测4实验三 压力的测量6实验四 可燃性气体检测8实验五 湿度的测量10实验六光强检测与控制12实验七红外传输控制14实验八步进电机控制16实验九温度测量与报警控制（开环）20实验十温度

5、测量与控制（闭环pid）23实验十一电机调速与测速（开环）25实验十二电机调速与测速（闭环pid）27实验十三电梯载重控制（组合模块）29实验十四遥控电风扇控制（组合模块）32实验十五自动窗帘控制（组合模块）34第二部分 简易仪器实验实验十六波形数据记录仪的使用和设计37实验十七频谱分析仪的使用和设计39实验十八任意波形发生器的使用和设计41实验十九数字存储示波器的使用和设计 45实验二十 万用表的设计与制作实验50实验一 磁场信号的采集1、 实验目的1.初步认识采集卡，了解采集卡ad采集功能。2.学会读取、运算数据，并使用各种控件显示采集卡采集到的数据。2、 实验内容1.利用“u1802磁场

6、场强仪”采集磁场信号。2.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。3、 实验仪器、设备及器材虚拟仪器测控实验实训平台实验箱一台、u1802采集卡一块、usb线一根、37针并口线一根、磁场强度传感器与调理电路模块一块、导线若干、磁性螺丝刀一把。4、 实验原理美国物理学家霍尔（a.h.hall，18551938）于1879年在研究金属的导电机构时发现，当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。这个电势差也被叫做霍尔电势差。利用此特性即可检测场强。本实验利用allegro microsystems公司推出a1301线性

7、感应器作为敏感元件，a1301是连续的时间，比例，线性霍尔效应传感器，能够提供准确的与磁场强度成正比的电压输出，最高灵敏度为2.5mv/g。a1301感应产生的信号通过放大电路处理转化为u1802采集卡准确采集范围内的电压，然后利用u1802采集卡采集输入计算机，最后通过labview编程运算和显示采集到的信号。电路原理图如下图：5、 实验步骤1.将采集卡通过37针并口线连接实验箱。2.将采集卡通过usb线连接计算机。3.将磁场强度传感器与调理电路模块装上实验箱，拧上彩色螺母固定。4.将模块上out端（或tp4）用导线连接至采集卡ch0端(实际接线以程序中设置的通道为准，以后不再说明），模块上

8、gnd端连接至采集卡agnd端。5.接通电源，打开“u1802磁场场强计.vi”程序，运行。6.用带磁性的螺丝刀靠近模块上a1302霍尔传感器元件，改变方位，观察采集到的信号。7.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。6、 实验截图7、 实验注意事项1.采集卡硬件上保持单端输入方式。（详见u1802 usb采集卡说明书）2.为了方便实验，实验箱在设计时已经将电源地与采集卡agnd和dgnd连接，故地线也可不必连接。实验二 热释电人体感应检测1、 实验目的1.进一步认识采集卡，了解采集卡ad采集功能。2.学会读取、运算数据，并使用各种控件显示采集卡采集到的数据，同时学会利用采集

9、的数据做其他处理。2、 实验内容1. 利用“u1802热释电人体感应系统”采集人体热源信号。2. 仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。3、 实验仪器、设备及器材虚拟仪器测控实验实训平台实验箱一台、u1802采集卡一块、usb线一根、37针并口线一根、热释电人体感应系统电路模块一块、导线若干。4、 实验原理当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能表现出来。当温度变化时，晶体结构中的正负电荷重心相对移位，自发极化

10、发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比于极化程度，下图表示了热释电效应形成的原理。热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件，其常用的材料有单晶(litao3 等)、压电陶瓷（pzt等）及高分子薄膜（pvfz等）。热释电元件感应产生的信号通过放大电路处理转化为u1802采集卡准确采集范围内的电压，然后利用u1802采集卡采集输入计算机，最后通过labview编程运算处理和显示采集到的信号，进而判断人（热源）的靠近和远离。电路原理图如下图：5、 实验步骤1.将采集卡通过37针并口线连接实验箱。2.将采集卡通过usb线连接计算机。3.将热释电电路模块装上实验箱，拧上彩色螺母固定。4

11、.将模块上out端（或tp3）用导线连接至采集卡ch1端，模块上gnd端连接至采集卡agnd端。5.接通电源，打开“u1802热释电人体感应系统.vi”程序，运行。6.人靠近传感器，观察采集到的信号；远离传感器，再观察采集到的信号。7.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。6、 实验截图7、 实验注意事项1.采集卡硬件上保持单端输入方式。（详见u1802 usb采集卡说明书）2.为了方便实验，实验箱在设计时已经将电源地与采集卡agnd和dgnd连接，故地线也可不必连接。实验三 压力的测量1、 实验目的1.熟练掌握采集卡ad采集功能。2.学会利用软件修正采集卡采集到的数据，即定

12、标。2、 实验内容1. 利用“u1802电子秤”采集压力信号2. 仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。3、 实验仪器、设备及器材虚拟仪器测控实验实训平台实验箱一台、u1802采集卡一块、usb线一根、37针并口线一根。4、 实验原理通过力敏传感器将压力信号转化为电压信号，再将电压信号通过电路处理成u1802采集卡准确采集范围内的电压，然后利用u1802采集卡采集输入计算机，最后通过labview编程运算和显示采集到的信号。电路原理图如下图：5、 实验步骤1.将采集卡通过37针并口线连接实验箱。2.将采集卡通过usb线连接计算机。3.接通电源，打开“u1802电子秤.vi”程

13、序，运行。4.按照前面板上的“实验步骤”操作。5.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。6、 实验截图7、 实验注意事项1.采集卡硬件上保持单端输入方式。（详见u1802 usb采集卡说明书）2.压力模块已经集成到实验箱上，无需另外连接导线。3.实验箱集成版上ch2采集压力信号。实验四 可燃性气体检测1、 实验目的1.进一步认识采集卡，掌握采集卡ad采集功能。2.巩固前面所学知识，会读取、运算数据，并使用各种控件显示采集卡采集到的数据。2、 实验内容1. 利用“u1802可燃性气体检测系统”检测酒精在空气中的浓度2. 仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。3

14、、 实验仪器、设备及器材虚拟仪器测控实验实训平台实验箱一台、u1802采集卡一块、usb线一根、37针并口线一根、可燃性气体检测电路模块一块、导线若干。4、 实验原理以酒精为例，当传感器遇酒精气体时，电压生高；当浓度降低时，电压降低。传感器产生的信号通过电路处理后利用u1802采集卡采集输入计算机，最后通过labview编程运算和显示采集到的信号。电路原理图如下图：5、 实验步骤1.将采集卡通过37针并口线连接实验箱。2.将采集卡通过usb线连接计算机。3.将可燃性气体电路模块装上实验箱，拧上彩色螺母固定。4.将模块上tp1用导线连接至采集卡ch3端，模块上gnd端连接至采集卡agnd端。5.

15、接通电源，打开“u1802可燃性气体检测系统.vi”程序，运行。6.用酒精靠近传感器，观察采集到的信号；移开酒精，再次观察采集到的信号。7.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。6、 实验截图7、 实验注意事项1.采集卡硬件上保持单端输入方式。（详见u1802 usb采集卡说明书）2.为了方便实验，实验箱在设计时已经将电源地与采集卡agnd和dgnd连接，故地线也可不必连接。3.由于酒精扩散需要时间，所以观察实验现象需要等待一定时间。实验五 湿度的测量1、 实验目的1.初步掌握采集卡计数器功能。2.学会利用采集卡计数器检测脉冲信号频率。2、 实验内容1. 利用“u1802湿度

16、测量计”采集大气湿度信号2. 仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。3、 实验仪器、设备及器材虚拟仪器测控实验实训平台实验箱一台、u1802采集卡一块、usb线一根、50针并口线一根、湿度传感器与调理电路模块一块、导线若干。4、 实验原理水是一种极强的电解质。水分子有较大的电偶极矩，在氢原子附近有极大的正电场，因而它有很大的电子亲和力，使得水分子易吸附在固体表面并渗透到固体内部。利用水分子这一特性制成的湿度传感器称为水分子亲和力型传感器。而把与水分子亲和力无关的湿度传感器称为非水分子亲和力型传感器。在现代工业上使用的湿度传感器大多是水分子亲和力型传感器，它们将湿度的变化转换为

17、阻抗或电容值的变化后输出。本实验中采用水分子亲和力型传感器hs1101作为敏感元件，控制tlc555输出频率，达到检测湿度的目的湿度传感器感应的湿度信号通过电路转化为脉冲信号，再将脉冲信号然后利用u1802采集卡计数器功能采集输入计算机，最后通过labview编程运算和显示采集到的信号。电路原理图如下图：5、 实验步骤1.将采集卡通过50针并口线连接实验箱。2.将采集卡通过usb线连接计算机。3.将湿度传感器与调理电路模块装上实验箱，拧上彩色螺母固定。4.将模块上out端（或tp3）用导线连接至采集卡clk1端，模块上gnd端连接至采集卡dgnd端。5.接通电源，打开“u1802湿度测量计.v

18、i”程序，运行。6.程序稳定后，对着传感器吹一口气，观察信号变化；待湿气耗散后，再观察信号变化。7.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。6、 实验截图7、 实验注意事项大气湿度受实验环境影响严重，可重新定标，程序上已给出定标输入口。实验六 光强的检测与控制1、 实验目的1. 进一步熟练掌握采集卡ad采集功能。2.初步学会使用da功能。2、 实验内容1. 利用“u1802光强检测与控制系统”采集光强信号，并调节控制光强。2. 仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。3、 实验仪器、设备及器材虚拟仪器测控实验实训平台实验箱一台、u1802采集卡一块、usb线一根

19、、37针并口线一根、光强传感器与控制电路模块一块、导线若干。4、 实验原理通过光敏电阻将光强信号转化为电压信号，再将电压信号通过电路处理成u1802采集卡准确采集范围内的电压，然后利用u1802采集卡采集输入计算机，最后通过labview编程运算和显示采集到的信号。通过程序输出控制信号给采集卡，采集卡da输出信号给电路驱动发光二极管发光，从而达到调节控制光强的目的。电路原理图如下图：5、 实验步骤1.将采集卡通过37针并口线连接实验箱。2.将采集卡通过usb线连接计算机。3.将光强传感器与控制电路模块装上实验箱，拧上彩色螺母固定。4.将模块上out端（或tp4）用导线连接至采集卡ch4端，in

20、端（或tp1)连接至采集卡da0，gnd端连接至采集卡agnd端。5.接通电源，打开“u1802光强检测与控制系统.vi”程序，运行。6.调节“光强控制”控件值，观察硬件上光强变化，同时观察采集信号的变化。7.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。6、 实验截图7、 实验注意事项1. 采集卡硬件上保持单端输入方式。（详见u1802 usb采集卡说明书）2. 采集卡硬件上保持da输出-5+5v电压范围。（详见u1802 usb采集卡说明书）实验七 红外传输控制1、 实验目的1. 进一步掌握采集卡数字io功能。2.了解红外传输原理及工作过程。2、 实验内容1. 利用“u1802红

21、外传输系统”采集红外光信号。2. 仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。3、 实验仪器、设备及器材虚拟仪器测控实验实训平台实验箱一台、u1802采集卡一块、usb线一根、50针并口线一根、红外数据传输与控制电路模块一块、导线若干。4、 实验原理labview程序输出信号给采集卡，控制采集卡do口输出数字信号驱动红外发光二极管工作，实现do控制。发出的红外光由hs0038红外光传感器门电路接收，转换成ttl电平信号传输给采集卡di口，采集卡将采集到的数字信号进一步传输给计算机，计算机通过labview程序判断和处理接受的信号，实现di采集。电路原理图如下图：5、 实验步骤1.将

22、采集卡通过50针并口线连接实验箱。2.将采集卡通过usb线连接计算机。3.将红外数据传输与控制电路模块装上实验箱，拧上彩色螺母固定。4.将模块上out端（或tp7）用导线连接至采集卡di10端，in端（或tp1）连接至采集卡do15，gnd端连接至采集卡dgnd端。5.接通电源，打开“u1802红外传输系统.vi”程序，运行。6.在“发送”控件内输入任意0-65535范围内数值，观察结果。7.单击“输入类型”控件，改变“传输数组”控件值，观察结果。8.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。6、 实验截图7、 实验注意事项1.保证周围环境没有红外干扰。2.红外发光二极管与hs0

23、038传感器之间不要有障碍物。实验八 步进电机控制1、 实验目的1. 学习掌握采集卡di、do功能，掌握labview的数字通信。2.了解步进电机的控制方法。2、 实验内容1. 利用“u1802步进电机控制系统”模拟电梯工作。2. 仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。3、 实验仪器、设备及器材虚拟仪器测控实验实训平台实验箱一台、u1802采集卡一块、usb线一根、50针并口线一根。4、 实验原理 本实验使用的步进电机用直流+12v 电压，电机线圈由a、/a、b、/b 四相组成。 驱动方式为四相四拍方式,各线圈通电顺序如下表。表中首先向a 线圈输入驱动电流， 接着/a、b、/

24、b 线圈驱动，最后又返回到a 线圈驱动，按这种顺序切换，电机轴按顺时针方向旋转。若通电顺序相反，则电机轴按逆时针方向旋转。（注：为提高步进电机负载能力和运行平稳可使用四相八拍驱动方式。）电机带动磁铁转动，磁铁的位置代表“电梯”的位置，利用霍尔元件检测“电梯”的位置，即“电梯”处于某个霍尔元件位置时，相应霍尔传感器通过电路传出ttl高电平信号，信号由采集卡di采集传给计算机，通过labview程序判断“电梯”的“当前楼层”，此即实现di采集功能。由labview程序判断“当前楼层”后，输出数字信号给采集卡，控制采集卡输出数字控制信号，一部分信号传递给uln2003芯片电路驱动步进电机转动，一部分

25、信号驱动数码管，在硬件上显示“当前楼层”，此即实现do控制。电路原理图如下图：5、 实验步骤1.将采集卡通过50针并口线连接实验箱。2.将采集卡通过usb线连接计算机。3.接通电源，打开“u1802步进电机控制系统.vi”程序，运行。4.增大“楼层选择”控件的值，观察“电梯”运行状态，同时观察程序界面显示信息；减小“楼层选择”控件的值，再次观察“电梯”运行状态，同时观察程序界面显示信息。5.改变“驱动方式”控件值，重复步骤4。比较电机运行有何异同。6.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。6、 实验截图7、 实验注意事项1.步进电机控制模块已经集成到实验箱上，无需另外连接导线

26、。2.实验箱集成版上di0-di7采集“楼层”信号，do3-do6控制步进电机转动，do7-do13驱动数码管显示。实验九温度测量与报警控制（开环）一、实验目的1.熟练掌握采集卡ad采集功能。2.进一步掌握利用软件修正采集卡采集到的数据，即定标。二、实验内容1.利用“u1802温度测量与报警”采集温度信号，判断是否报警。2.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。三、实验仪器、设备及器材虚拟仪器测控实验实训平台实验箱一台、u1802采集卡一块、usb线一根、37针模拟并口线一根、50针数字并口线一根、温度测量与控制电路模块一块、导线若干、热源一个（电烙铁或热水）。四、实验原理1

27、.本实验的热敏电阻阻值与温度关系为其中： r1、r2 为绝对温度下t1、t2 时的电阻值（k）；b：b值（k）实验所用热敏电阻 b=3470(k)，t=298k时，r=5k。与一3k电阻分压得对上式进行曲线拟合可近似得到温度与电压的线性关系t=23.68*v-19.59 (oc)2.热敏电阻rt1构成的测温电路图如下图所示：热敏电阻rt1与r1串联分压，电路输出电压与温度成正比。3.测量电路输出的模拟电压通过u1802 接口转化为数字信号输入pc机，这一ad 转换功能由u1802 硬件平台提供，u1802软件内的u1802 软件功能模块实现硬件接口的驱动和通信及信号处理等基本功能的实现。4.如

28、图所示，当温度变大时，热敏电阻rt1电阻变小，在分压点产生一线性电压，经电压跟随器保持后，经过lm324进行一级和二级放大，输出一个正向、与温度变化大小成正比的线性电压。五、实验步骤1.将采集卡通过37针模拟并口线和50针数字并口线连接实验箱。2.将采集卡通过usb线连接计算机。3.将温度测量与控制电路模块装上实验箱，拧上彩色螺母固定。4.将模块上out端和in2连接至采集卡对应ch0和do1端。5.接通电源，打开“u1802温度测量与报警.vi”程序，运行。6.程序稳定后，单击“采集”，采集卡开始读入温度数据，“采集”指示灯亮，显示“正在采集”；波形图表实时绘制温度曲线；“温度计”也显示当前

29、温度但是由于没有校准，此时的温度值可能不准确。7.设置“校准温度1”和“校准温度2”值；温度传感器温度达到“校准温度1”时，单击“温度1”；温度传感器温度达到“校准温度2”时，单击“温度2”；单击“温度校准”。8.设置报警。鼠标拖动“报警温度”，设置“报警温度”值。当采集的温度高于“报警温度”（例如加热的烙铁靠近）时，“报警”指示灯亮，同时风扇启动。9.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。六、实验截图七、实验注意事项1.采集卡硬件上保持单端输入方式。（详见u1802 usb采集卡说明书）实验十 温度测量与控制（pid系统）1、 实验目的1. 进一步熟练掌握采集卡ad采集功能

30、与da功能。2.了解pid控制原理。2、 实验内容1. 利用“u1802温度测量与控制pid系统”采集温度信号，并实现温度的pid控制。2. 仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。3、 实验仪器、设备及器材虚拟仪器测控实验实训平台实验箱一台、u1802采集卡一块、usb线一根、37针并口线一根、温度测量与控制电路模块一块、导线若干。4、 实验原理通过光敏电阻将光强信号转化为电压信号，再将电压信号通过电路处理成u1802采集卡准确采集范围内的电压，然后利用u1802采集卡采集输入计算机，最后通过labview编程运算和显示采集到的信号。通过程序输出控制信号给采集卡，采集卡da输

31、出信号给电路驱动发光二极管发光，从而达到调节控制光强的目的。电路原理图如下图：5、 实验步骤1.将采集卡通过37针并口线连接实验箱。2.将采集卡通过usb线连接计算机。3.将温度测量与控制电路模块装上实验箱，拧上彩色螺母固定。4.将模块上out端（或tp3）用导线连接至采集卡ch5端，int1端或连接至采集卡da1，int2端或连接至采集卡da0，gnd端连接至采集卡agnd端。5.接通电源，打开“u1802温度测量与控制pid系统.vi”程序，运行。6.增大“要求温度”控件值，观察结果。7.减小“要求温度”控件值，观察结果。8.更改pid参数，重复步骤6、7。9.仿照实验程序自行编写程序，并

32、连接仪器测试程序的运行状况。6、 实验截图7、 实验注意事项1.采集卡硬件上保持单端输入方式。（详见u1802 usb采集卡说明书）2.温度控制速度缓慢，需耐心等待实验现象。3.温度受环境影响，实验结果随地域和季节有所不同。4.更改pid参数时，更改幅度不可太大。实验十一 电机调速与测速（开环）1、 实验目的1. 进一步熟练掌握采集卡ad采集功能和计数器功能。2.初步学会数据的采样与保存。2、 实验内容1. 利用“u1802电机调速与测速开环系统”控制电机转速，测量电机转速，并处理和保存数据。2. 仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。3、 实验仪器、设备及器材虚拟仪器测控实

33、验实训平台实验箱一台、u1802采集卡一块、usb线一根、37针并口线一根、50针并口线一根、电机转速控制与测速电路模块一块、导线若干。4、 实验原理labview程序输出控制信号给采集卡，采集卡通过da口输出相应电压，经过信号放大与功率放大控制电机旋转，实现da控制。利用光电门检测电机的旋转，转化的ttl脉冲电平信号由采集卡计数器采集，进而传给计算机，计算机再通过labview程序计算出脉冲频率进而计算出电机转速，最后显示出来，实现计数测速功能。对于每一个da控制值，电机稳定后都有一个对应的转速值，采样多组对应值后，可以绘制出“da-转速曲线”，通过拟合，可以得出da与转速之间的关系式。电路

34、原理图如下图：5、 实验步骤1.将采集卡通过37针并口线和50针并口线连接实验箱。2.将采集卡通过usb线连接计算机。3.将电机转速控制与测速电路模块装上实验箱，拧上彩色螺母固定。4.将模块上f_out端用导线连接至采集卡clk2端，da1端连接至采集卡da2，gnd端连接至采集卡agnd端和dgnd端。5.接通电源，打开“u1802电机调速与测速开环系统.vi”程序，运行。6.从小到大调节da值，每调节一次待电机运转稳定后单击“采样”控件一次。7.选项卡控件选择“结果分析”，单击“获取采样曲线”控件。8.选择保存路径，单击保存。9.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。6、

35、 实验截图7、 实验注意事项1.采集卡硬件上保持da输出-5+5v电压范围。（详见u1802 usb采集卡说明书）2.光电门之间除了风扇外，不要有其他障碍物。实验十二 电机调速与测速（闭环pid）1、 实验目的1. 进一步熟练掌握采集卡ad采集与计数器功能。2.掌握使用labview实现控制的方法。2、 实验内容1. 利用“u1802电机调速与测速闭环pid系统”实现电机控制。2. 仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。3、 实验仪器、设备及器材虚拟仪器测控实验实训平台实验箱一台、u1802采集卡一块、usb线一根、37针并口线一根、50针并口线一根、电机转速控制与测速电路模

36、块一块、导线若干。4、 实验原理labview程序输出控制信号给采集卡，采集卡通过da口输出相应电压，经过信号放大与功率放大控制电机旋转，实现da控制。利用光电门检测电机的旋转，转化的ttl脉冲电平信号由采集卡计数器采集，进而传给计算机，计算机再通过labview程序计算出脉冲频率进而计算出电机转速，最后显示出来，实现计数测速功能。检测到的速度再次反馈代入pid函数，通过程序的比较和运算得出控制量给da输出，进而调节电机转速，整个过程闭环，实现了电机的pid控制。电路原理图参考“电机调速与测速（开环）”。5、 实验步骤1.将采集卡通过37针并口线和50针并口线连接实验箱。2.将采集卡通过usb

37、线连接计算机。3.将电机转速控制与测速电路模块装上实验箱，拧上彩色螺母固定。4.将模块上f_out端用导线连接至采集卡clk2端，da1端连接至采集卡da2，gnd端连接至采集卡agnd端和dgnd端。5.接通电源，打开“u1802电机调速与测速闭环pid系统.vi”程序，运行。6.增大“要求转速”控件值，观察结果。7.减小“要求转速”控件值，观察结果。8.更改pid参数，重复步骤6、7。9.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。6、 实验截图7、 实验注意事项1.采集卡硬件上保持da输出-5+5v电压范围。（详见u1802 usb采集卡说明书）2.光电门之间除了风扇外，不要

38、有其他障碍物。 3.更改pid参数时，更改幅度不可太大。实验十三 电梯载重控制1、 实验目的1. 复习采集卡ad采集与数字io功能。2.掌握ad采集与数字io的结合使用。2、 实验内容1. 利用“u1802电梯载重控制系统”模拟电梯运行情况受载重影响实验。2.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。3、 实验仪器、设备及器材虚拟仪器测控实验实训平台实验箱一台、u1802采集卡一块、usb线一根、37针并口线一根、50针并口线一根。4、 实验原理 本实验使用的步进电机用直流+12v 电压，电机线圈由a、/a、b、/b 四相组成。 驱动方式为四相四拍方式,各线圈通电顺序如下表。表中

39、首先向a 线圈输入驱动电流， 接着/a、b、/b 线圈驱动，最后又返回到a 线圈驱动，按这种顺序切换，电机轴按顺时针方向旋转。若通电顺序相反，则电机轴按逆时针方向旋转。（注：为提高步进电机负载能力和运行平稳可使用四相八拍驱动方式。）电机带动磁铁转动，磁铁的位置代表“电梯”的位置，利用霍尔元件检测“电梯”的位置，即“电梯”处于某个霍尔元件位置时，相应霍尔传感器通过电路传出ttl高电平信号，信号由采集卡di采集传给计算机，通过labview程序判断“电梯”的“当前楼层”，此即实现di采集功能。由labview程序判断“当前楼层”后，输出数字信号给采集卡，控制采集卡输出数字控制信号，一部分信号传递给

40、uln2003芯片电路驱动步进电机转动，一部分信号驱动数码管，在硬件上显示“当前楼层”，此即实现do控制。通过力敏传感器将压力信号转化为电压信号，再将电压信号通过电路处理成u1802采集卡准确采集范围内的电压，然后利用u1802采集卡采集输入计算机，最后通过labview编程运算和显示采集到的信号。程序通过采集的ad值判断是否“超重”，进而通过数字io控制“电梯”是否“运行”，此即ad采集与数字io的结合使用。电路原理图参考“电子称”、“步进电机控制”。5、 实验步骤1.将采集卡通过37针并口线和50针并口线连接实验箱。2.将采集卡通过usb线连接计算机。3.接通电源，打开“u1802电梯载重

41、.vi”程序，运行。4.仿照压力的测量实验校准“电子秤”。5.输入一个合适的“电梯最大承重”值，再输入一个“要求楼层”，让“电梯”运行起来。6.在“电梯”运行途中给“电子秤”施加压力直至压力值超过“电梯最大承重”，观察“电梯”电梯运行状态。7.改变“要求楼层”，看电梯是否运行。8.减小压力直至压力值小于“电梯最大承重”观察“电梯”运行状态。9.重复步骤7。10.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。6、 实验截图7、 实验注意事项1.采集卡硬件上保持单端输入方式。（详见u1802 usb采集卡说明书）2.压力模块和步进电机控制模块已经集成到实验箱上，无需另外连接导线。3.实验

42、箱集成版上ch2采集压力信号，di0-di7采集“楼层”信号，do3-do6控制步进电机转动，do7-do13驱动数码管显示。实验十四 遥控电风扇控制1、 实验目的1. 进一步熟练掌握采集卡da输出功能、数字io功能。2.学会da输出功能、数字io功能的结合使用。2、 实验内容1. 利用“u1802遥控电风扇”输出与接收红外信号，并控制电机转速。2.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。3、 实验仪器、设备及器材虚拟仪器测控实验实训平台实验箱一台、u1802采集卡一块、usb线一根、37针并口线一根、50针并口线一根、电机转速控制与测速电路模块一块、红外数据传输与控制电路模块

43、一块、导线若干。4、 实验原理labview程序输出信号给采集卡，控制采集卡do口输出数字信号驱动红外发光二极管工作，实现do控制。发出的红外光由hs0038红外光传感器门电路接收，转换成ttl电平信号传输给采集卡di口，采集卡将采集到的数字信号进一步传输给计算机，计算机通过labview程序判断和处理接受的信号，实现di采集。根据接收到的信号，labview程序输出控制信号给采集卡，采集卡通过da口输出相应电压，经过信号放大与功率放大控制电机旋转，实现da控制。电路原理图参考“红外传输”、“电机调速与测速（开环）”5、 实验步骤1.将采集卡通过37针并口线和50针并口线连接实验箱。2.将采集

44、卡通过usb线连接计算机。3.将电机转速控制与测速电路模块和红外数据传输与控制电路模块装上实验箱，拧上彩色螺母固定。4.将电机模块上da1端连接至采集卡da2，gnd端连接至采集卡agnd端；红外模块上di9端（或tp7）用导线连接至采集卡di10端，con_in端连接至采集卡do15，gnd端连接至采集卡dgnd端。5.接通电源，打开“u1802遥控电风扇.vi”程序，运行。6.分别选择“大风”、“中风”、“小风”、“阵风”、“停止”，观察实验现象。7.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。6、 实验截图7、 实验注意事项1.采集卡硬件上保持da输出-5+5v电压范围。（详

45、见u1802 usb采集卡说明书）2.保证周围环境没有红外干扰。3.红外发光二极管与hs0038传感器之间不要有障碍物。实验十五 自动窗帘控制1、 实验目的1. 熟练掌握采集卡数字io功能与ad采集功能。2. 进一步掌握步进电机的控制方法。3. 尝试ad采集与do输出的反馈控制。2、 实验内容1. 利用“u1802自动窗帘”模拟根据光强变化，“窗帘”的自动打开与拉上。2.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。3、 实验仪器、设备及器材虚拟仪器测控实验实训平台实验箱一台、u1802采集卡一块、usb线一根、50针并口线一根、37针并口线一根、光强传感器与控制电路模块一块、导线若

46、干。4、 实验原理 本实验使用的步进电机用直流+12v 电压，电机线圈由a、/a、b、/b 四相组成。 驱动方式为四相四拍方式,各线圈通电顺序如下表。表中首先向a 线圈输入驱动电流， 接着/a、b、/b 线圈驱动，最后又返回到a 线圈驱动，按这种顺序切换，电机轴按顺时针方向旋转。若通电顺序相反，则电机轴按逆时针方向旋转。（注：为提高步进电机负载能力和运行平稳可使用四相八拍驱动方式。）1.通过光敏电阻将光强信号转化为电压信号，再将电压信号通过电路处理成u1802采集卡准确采集范围内的电压，然后利用u1802采集卡采集输入计算机，最后通过labview编程运算和显示采集到的信号。通过程序输出控制信

47、号给采集卡，采集卡da输出信号给电路驱动发光二极管发光，从而达到调节控制光强的目的。由采集到的光强大小labview程序判断“窗帘”是“拉起”还是“打开”，通过do输出信号控制电机的运行。电路原理图参考“光强的检测与控制”、“步进电机控制”。2. 由labview程序判断“窗帘”的打开程度后，输出数字信号给采集卡，控制采集卡输出数字控制信号，一部分信号传递给uln2003芯片电路驱动步进电机转动，一部分信号驱动数码管，在硬件上显示“窗帘”的打开程度，此即实现do控制。电机带动磁铁转动，磁铁的位置代表“窗帘”的打开程度，利用霍尔元件检测“窗帘”的打开程度，即“窗帘”“打开”到某一位置时，相应霍尔

48、传感器通过电路传出ttl高电平信号，信号由采集卡di采集传给计算机，通过labview程序判断“窗帘”的打开程度，此即实现di采集功能。5、 实验步骤1.将采集卡通过37针并口线和50针并口线连接实验箱。2.将采集卡通过usb线连接计算机。3.将光强传感器与控制电路模块装上实验箱，拧上彩色螺母固定。4.将模块上lig_out端（或tp4）用导线连接至采集卡ch4端，con_in端（或tp1）连接至采集卡da0，gnd端连接至采集卡agnd端。5.接通电源，打开“u1802自动窗帘.vi”程序，运行。6.给定一个合适的“拉起窗帘光强”7.调节“光强控制”控件值，观察硬件上光强变化和采集信号的变化

49、，同时观察随着光强的变化步进电机的运转情况。8.“光强控制”值设为0，使发光二极管发光最强，在发光二极管和光敏电阻间添加不透明障碍物挡住光线，观察电机运行状态；移开障碍物，再次观察电机运行状态。9.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。6、 实验截图7、 实验注意事项1.步进电机控制模块已经集成到实验箱上，无需另外连接导线。2.实验箱集成版上di0-di7采集“楼层”信号，do3-do6控制步进电机转动，do7-do13驱动数码管显示。3.采集卡硬件上保持单端输入方式。（详见u1802 usb采集卡说明书） 4.采集卡硬件上保持da输出-5+5v电压范围。（详见u1802 u

50、sb采集卡说明书）实验十六波形数据记录仪的使用和设计一、实验目的1.学会使用波形数据记录仪。2.尝试自己利用数据采集卡设计波形数据记录仪。二、实验内容1.利用“u1802波形数据记录仪”采集各种波形。2.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。三、实验仪器、设备及器材虚拟仪器测控实验实训平台实验箱一台、u1802采集卡一块、usb线一根、37针模拟并口线一根、导线若干、信号源一台（自备）。四、实验原理 波形数据记录仪是一种记录和显示波形数据的仪器。一般来说，波形数据记录仪记录和显示的是低频信号，如温度、压力、位移等物理信号。u1802卡16路ad（ch0ch15脚）均可采集波形

51、，通过调用labview驱动子vi编写程序，可实现定时采样读取某通道电压值，并通过波形图表显示出来。五、实验步骤1.将采集卡通过37针模拟并口线连接实验箱，ch0及agnd连接至信号源。2.将采集卡通过usb线连接计算机。3.接通电源，打开“u1802波形数据记录仪.vi”程序，运行。4.打开信号源，供给ch1正弦波，频率1hz，幅值2。5.“采集通道”选择ch1，“耦合方式”选择“单端”，“采集范围”选择“-5v+5v”，“采样周期”输入50ms，单击“开始”，观察采集到的波形以及波形特征值。6.采样完成后单击“停止”，如需保存波形，用鼠标右键单击波形图表，选择“导出”。7.完成以后，单击退

52、出，关闭程序。8.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。六、实验截图七、实验注意事项1.采集卡硬件上保持单端输入方式。（详见u1802 usb采集卡说明书）实验十七频谱分析仪的使用和设计一、实验目的1.学会使用频谱分析仪。2.尝试自己利用数据采集卡设计频谱分析仪。二、实验内容1.利用“u1802频谱分析仪”显示和分析波形频谱。2.仿照实验程序自行编写程序，并连接仪器测试程序的运行状况。三、实验仪器、设备及器材虚拟仪器测控实验实训平台实验箱一台、u1802采集卡一块、usb线一根、37针模拟并口线一根、导线若干、信号源一台（自备）。四、实验原理频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪

53、器，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量，可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量仪器。它又可称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等。现代频谱分析仪能以模拟方式或数字方式显示分析结果，能分析1赫以下的甚低频到亚毫米波段的全部无线电频段的电信号。仪器内部若采用数字电路和微处理器，具有存储和运算功能；配置标准接口，就容易构成自动测试系统。我们这里设计的频谱分析仪由于利用了计算机强大的运算能力，分析处理的电路全由软件函数代替了。u1802卡16路ad（ch0ch15脚）均可采集波形，通过调用labview驱动子vi编写程序，可实现外部信号的采集，经fft函数运算处理后通过波形图显示出来。五、实验步骤1.将采集卡通过37针模拟并口线连接实验箱，ch0及agnd连接至信号源。2.将采集卡通过usb线连接计算机。3.接通电源，打开“u1802频谱分析仪.vi”程序，运行。4.打开信号源，供给ch1方波，频率1khz，幅值3。5.“信号输