基于DAQmx的模拟电压生成与采集系统设计样本

基于DAQmx模仿电压生成与采集系统设计在Labview中，迅速ExpressVI和底层DAQmxVI都可以实现数据采集。迅速VI简朴、以便、易用，在实现功能相对单一数据采集任务时经常选用；然而，底层VI却可以灵活地实现功能比较复杂数据采集任务。此外，底层VI执行效率高于迅速VI。因而，在实际应用中，选取使用底层VI。基于这一思想，本设计选用底层VI，借助于NIUSB6009数据采集卡以及数据采集卡配备软件MAX（Measurement&AutomationExplorer），在Labview中生成并采集电压模仿信号。一、总体方案设计本系统前面板虚拟界面如图1所示。图1系统前面板1、前面板功能阐明与用法（1）系统实现功能系统运营状态下，选取好通道，配备相应参数后，按下绿色“启动”按钮，生成电压波形和采集到电压波形分别在各自波形图表中显示出来，生成电压频率由数值显示控件显示，批示灯由红变绿，表达数据生成与采集程序正在运营。按下红色“停止”按钮，波形图表所显示数据定格，批示灯由绿变红，表达数据生成与采集程序停止运营。再次按下“启动”（或“停止”）按钮，数据生成与采集程序继续（或停止）运营。按下蓝色“退出系统”按钮，整个程序停止运营，“启动”和“停止”不再具备启停功能。（2）界面用法第一步，运营程序。第二步，配备参数。一方面，选取生成电压输出通道以及采集电压输入通道。由于采用了NIUSB6009数据采集卡，在MAX中创立了相应任务，这里选用USB-6009/ao0和USB-6009/ai0通道。然后，配备输出电压最大和最小伏值、输出速率与每周期点数。NIUSB6009模仿电压输出伏值是0-5V，最大最小伏值设立时要在这个范畴中进行；输出速率配备是ms数，数值越大，输出波形变化越缓慢；每周期点数越多，生成波形越平滑，越接近正弦波。最后配备通道采样数。USB6009支持采样数为1-1024，超限系统会以对话框形式报错，并指出因素。第三步，操作按钮。按下“启动”按钮，如若配备参数对的，波形图表显示波形，数值显示控件显示显示输出频率。按下“停止”按钮，同步停止数据生成与采集。再次按下“启动”按钮，继续生成和采集数据。按下“退出系统”按钮，整个程序终结运营。补充阐明，如若在运营状态下修改程序，需要再次“启动”后，方能实现新配备参数下数据生成与采集；而“启动”按钮在“停止”按钮按下，即“停止”状态下才生效。因此，在启动状态下调节参数配备，需要先转换到停止状态，配备好后，重新转换到启动状态。此外，也可以在运营程序之前，一方面完毕参数配备。2、程序框图总体架构本系统程序框图如图2所示。图2系统程序框图（1）构造关系系统主体模块是模仿电压生成模块和模仿电压采集模块（这两个模块将在背面详细阐明），主体模块程序由条件构造触发，触发条件是“启动”按钮按下。为了保证条件构造循环扫描，在条件构造之外使用while循环构造。该循环跳出条件是，“停止”按钮按下。同步，“退出系统”按钮按下也可以终结本循环。由于“退出系统”属性节点（值变化）与“停止”按钮状态做“或”运算后成果赋给该循环终结条件。由于布尔输入控件使用了属性节点，其机械动作只兼容前三种，按下后无法自动跳回。这就规定系统在运营上述循环程序之前，对这些布尔输入控件恢复默认值。此外，系统运营状态批示灯在主体程序运营之前，也应保持关闭显示状态。因此在这里引入顺序构造，在主体程序执行之前，使用这些控件调用节点，将其所有恢复默认值。为了在“退出系统”按钮按下之前，“启动”、“停止”按钮可以无限次实现启停操作，在顺序构造之外，再次使用while循环，以“退出系统”按钮作为终结条件。（2）主体模块主体模块由三某些构成，分别是系统运营状态批示、模仿电压生成和模仿电压采集。后两个某些在后文详细阐明，这里仅对“系统运营状态批示”某些进行阐明。“系统运营状态批示”在虚拟界面上显示为一种批示灯两种颜色变化：绿色表达“启动”，红色表达“停止”。如图3所示。（a）启动状态（b）停止状态图3运营状态批示控件在前面板中两种颜色变化该某些程序框图由条件循环中布尔显示控件与顺序构造第一帧中调用节点构成。如图4所示，当“运营”按钮按下时，条件构造“真”状态下程序（主体程序）开始运营，“系统运营状态”批示灯VI被赋真值，使界面中批示灯控件显现绿色；当“停止”按钮按下时，包括上述条件构造while循环停止运营，本次顺序执行结束，然而，在最外层while循环持续执行下，顺序构造再次运营，第一帧中“系统运营状态”恢复默认值调用节点将批示灯关闭。（a）条件构造中赋真值布尔显示控件（b）顺序构造第一帧中布尔显示控件调用节点图4运营状态批示程序框图中详细实现办法二、主体程序设计阐明1、模仿电压生成模仿电压生成某些程序框图如图5所示。图5模仿电压生成某些程序框图模仿电压生成某些程序由DAQmx通道创立VI、DAQmx开始任务VI、DAQmx写入VI、DAQmx清除任务VI和简易错误解决器VI构成。DAQmx通道选取VI选取模仿电压输出模式。DAQmx写入VI选取“模仿”、“单通道”、“单采样”、“DBL”。对简易错误解决器VI创立“对话框类型”常量，在其下拉菜单中选取“OKmessage+warnings”。DAQmx写入VI是这个某些核心，图6所示，为该VI图标及其在模仿DBL1通道1采样模式下接线端子。任务/通道输入端与DAQmx开始任务VI任务输出端相连。数据端送予数学运算生成正弦波形。整个写入过程放在一种while循环中，实现波形持续生成与向通道不断写入。该循环停止条件是，“停止”或“退出系统”按钮按下，或者通道写入出错，三种状况其中之一发生。图6DAQmx写入（模仿DBL1通道1采样）当停止循环写入之后，使用DAQmx清除任务VI清除通道中写入数据。使用该VI，在清除之前，VI将停止该任务，并在必要状况下释放任务保存资源。如在写入过程中出错，简朴错误解决器VI将以对话框形式显示有错误发生。由于设立对话框类型为OKmessagewithwarnings，则显示具有警告和拟定按钮对话框。确认该对话框后，该VI将控制返回至主VI。2、模仿电压采集模仿电压采集某些程序框图如图7所示。图7模仿电压采集某些程序框图模仿电压采集某些程序由DAQmx通道创立VI、DAQmx开始任务VI、DAQmx读取VI、DAQmx停止任务VI和简易错误解决器VI构成。DAQmx通道选取VI选取模仿电压输入模式。DAQmx读取VI选取“模仿”、“多通道”、“多采样”、“1D波形”。对简易错误解决器VI创立“对话框类型”常量，在其下拉菜单中选取“OKmessage+warnings”。DAQmx读取VI是这个某些核心，图8所示，为该VI图标及其在模仿1D波形N通道N采样模式下接线端子。任务/通道输入端与DAQmx开始任务VI任务输出端相连。在每通道采样数端创立输入控件，这样，在前面板就可以配备其采样数值。读取数据由波形图表显示在前面板中，在数据端创立标签为“采集电压波形”波形图表。整个读取过程放在一种while循环中，实现通道数据持续读取。该循环停止条件是，“停止”或“退出系统”按钮按下，或者通道读取出错，三种状况其中之一发生。图8DAQmx读取（模仿1D波形N通道N采样）当停止循环读取之后，使用DAQmx停止任务VI终结任务，使其返回DAQmx开始任务VI尚未运营。如在读取过程中出错，简朴错误解决器VI将以对话框形式显示有错误发生。由于设立对话框类型为OKmessagewithwarnings，则显示具有警告和拟定按钮对话框。确认该对话框后，该VI将控制返回至主VI。三、USB6009及MAX与LabVIEW配合使用基于LabVIEW数据采集系统由数据采集硬件、驱动程序顾客接口和DAQVI构成。硬件驱动程序是应用软件对硬件编程接口，包括对硬件操作命令，并完毕与硬件之间数据传递；在Measurement&AutomationExplorer中，顾客可以对硬件进行必要设立和测试。LabVIEW中数据采集VI按照Measurement&AutomationExplorer中设立采集数据。它们构造关系如图9所示。数据采集硬件数据采集硬件硬件驱动程序驱动程序顾客接口Measurement&AutomationExplorerLabVIEW开发环境数据采集VI图9基于LabVIEW数据采集系统MAX创立任务在计算机上接入USB6009数据采集卡，打开MAX软件，创立模仿电压输出任务，即模仿电压生成任务，如图10。(a)新建任务（b）选取通道图10使用MAX创立模仿电压输出任务在MAX中创立任务后，要对任务进行配备。设立最大伏值为5，最小伏值为0；接线端配备采用RSE模式（参照单端模式），即以系统地作为参照进行测量；生成模式选用1采样（按规定）。详细配备如图11所示。图11USB6009模仿电压输出任务参数配备本次设计中，还需要创立模仿电压输入任务，即模仿电压采集任务。其配备与输出任务类似，这里不再骜述。USB6009数据采集卡硬件连线本设计选用数据采集硬件是NIUSB6009数据采集卡。使用USB数据线与计算机相连。使用导线将AI0于AO0连接起来。如图12。图12USB6009数据采集卡硬件接线3、LabVIEW通道选取由于数据采集卡硬件接线是将AI0与AO0相连，因此在MAX中选取任务物理通道时，要涉及ao0与ai0，而在LabVIEW前面板中生成及采集通道选取输入控件下拉菜单中，分别选取USB-6009/ao0和USB-6009/ai0，这样，才干将程序生成模仿电压波形送给输出通道ao0，而又通过输入通道ai0将模仿电压值采集回来，通过波形图表在界面中显示出来。这里对DAQmx通道创立VI进行详细阐明。图13所示为DAQmx通道创立VI图标和及其在AI电压或AO电压模式下接线端子。图13DAQmx创立通道（AI-电压-基本）/（AO-电压-基本）在读取某些，在DAQmx创立通道VI“物理通道”端子创立输入控件，在界面中对通道进行选取，只有选取与实际硬件接线及MAX任务配备相一致通道，才干实现指定通道数据读取。再写入某些，该VI除了需要选取通道外，还需要进行，电压伏值上下限设立。因此分别在“最大值”、“最小值”端子创立数值输入控件。四、总结1、设计收获通过本次设计，初步掌握了应用DAQmxVI进行数据采集编程办法，数据采集硬件接线注意事项以及MAX软件任务创立与参数配备环节；相对进一步理解了数据采集原理；切身体会了LabVIEW在数据采集领域，和在虚拟仪器设