《DAQmx入门动手》PPT课件.ppt

DAQmx入门动手课程 泛华测控简介 携手泛华体验测控新概念 北京中科泛华测控技术有限公司成立于1997年 是以现代测控技术和计算机技术为核心的测控系统产品销售 开发 集成专业技术公司 公司目前是美国国家仪器公司 NationalInstruments 在中国大陆的指定理商 2003年公司正式成为NI公司系统联盟商2004年公司通过ISO9001认证 专业代理卓越服务 专业集成完美解决 大纲 虚拟仪器技术与LabVIEW图形开发环境简介数据采集基础使用Labview进行数据采集 HardwareandDriverSoftware 虚拟仪器 ApplicationSoftware Network 图形化开发环境 编译的图形化开发环境开发时间缩短4至10倍丰富的工具用于采集 分析和显示 数据采集概述 传感器 信号调理 数据采集 测试驱动与服务软件 应用程序开发环境 基于计算机的数据采集系统 输入信号 输出信号 驱动软件和应用软件 信号调理 A DD ADIOCTR DAQ软件概述 主要内容NI DAQ软件结构NI DAQmx概述Measurement AutomationExplorer MAX 概述 TraditionalNI DAQVIs可完成 模拟输入模拟输出数字I O计数器 NI DAQmx新一代的驱动 可执行任务的VIs一个VIs可应用于所有测量类型 在LabVIEW中的数据采集 DAQDevice NI DAQmxDriverSoftware DLL NI DAQmxVIs LabVIEW Measurement AutomationExplorer MAX DEMO1 练习利用MAX 对板卡进行自检 采集数据 NI DAQ驱动软件 DAQAssistant DAQ助手 跨开发环境使用的API2 000个测量实例程序适合于控制应用的高速单点I O函数好处 易用性强性能优越工程效率高多线程测量 DAQAssistant DAQ助手 更快的开发速度使用LabVIEW直接进行通道配置代码生成减少编程错误 NI应用实例搜索 查找例程 选择Help FindExamples集成网络搜索功能键入关键字搜索 比如例子名称 硬件名称等等 什么是数据采集设备 数据采集设备 数据采集设备一般具有 模拟输入AnalogInput模拟输出AnalogOutput数字量输入 输出DIO计数器Counter Timer特殊应用的特别设备高速数字量输入 输出HSDIO高速波形生成与采集动态信号采集DSA 振动信号 声音信号 数字万用表DMMRF RTSI ComputerI O 数据采集设备的常用部件 计算机I O接口连接数采设备到计算机支持多种总线结构PCI PXI CompactPCI ISA AT PCMCIA USB IEEE1394 Firewire I O接口连接数采卡与待测信号 RTSI Counter Digital ADC ComputerI O MUX DAC Real TimeSystemIntegration RTSI 总线 同步多个采集设备 设备间定时 触发信号共享 数据采集配置的考虑 模拟量输入分辨率 输入范围 增益 通道数目 采样速率计数器 定时器位数 计数器数目数字I O数字通道数目 时钟和握手信号 分辨率 数据采集设备的精度指标 用模数转换器的数字位数来表示 100 200 150 50 0 Time s 0 1 25 5 00 2 50 3 75 6 25 7 50 8 75 10 00 Amplitude volts 16 Bit对3 Bit分辨率 5kHz正弦波 16 bitresolution 3 bitresolution 000 001 010 011 100 101 110 111 100 200 150 50 0 Time ms 0 1 25 5 00 2 50 3 75 6 25 7 50 8 75 10 00 Amplitude volts Range 0to 10volts 5kHzSineWave 3 bitresolution 000 001 010 011 100 101 110 111 适当的量程使用了8级来表达你的信号 不恰当量程只使用了4级来表达信号 100 200 150 50 Time ms 0 7 50 10 00 5 00 2 50 2 50 5 00 7 50 10 00 Amplitude volts Range 10to 10volts 5kHzSineWave 3 bitresolution 000 001 010 011 100 101 110 111 量程 放大器增益 信号输入范围 0 5VADC范围设置 0 10V放大器增益 2 采集所必需考虑的几个问题 实际模拟输入信号是连续的采样信号是用指定采样速率量化模拟信号得到的一系列离散点 采样速率足够快离散信号更接近实际模拟信号如果采的不够快 则离散信号会产生伪频 实际信号 采样信号 由于欠采样导致产生伪频 充分采样 由于欠采样导致伪频 伪频 为了准确获得信号的频率信息 采样频率必须大于最高期望信号频率的2倍 如果希望较准确获得信号的波形信息 采样率要达到最高期望信号频率的5 10倍 Nyquist频率 采样频率的一半信号的频率高于Nyquist频率将会产生伪频伪频 信号频率 采样频率的整数倍 注意 这个整数倍的频率要最接近于信号频率 Nyquist定理 Nyquist举例 伪频信号 只对频率充分采样 Same ofcycles 对频率和波形充分采样 100HzSineWave 100HzSineWave Sampledat100Hz Sampledat200Hz Sampledat1kHz 100HzSineWave 过采样 提高Nyquist频率 ADC可能达不到这么快低通滤波 去除大部分高于截止滤波的频率 过渡区域一直允许一些频率通过而造成混淆最佳解决方案同时使用过采样和低通滤波 IdealFilter 防止伪频 有关采样的术语 采样 Sample 在一个通道上的一个采样每通道每秒的采样点数 SamplesperChannelperSecond 采样率采样时钟 SampleClock 用来控制采样点之间间隔时间的时钟AI转换时钟 AIConvertClock 控制ADC进行AD转换的时钟通道之间的延时 AIConvertClock 0123 0123 SampleClock 间隔采样 同时使用了SampleClock和AIConvertClock在精度要求不高时 类似于同步采集 但是比同步采集的花费要少NI的E系列和M系列都支持这样的采集方式 同步采样 Amp ADC ADC Amp 用于各路信号之间的时间间隔有很高要求的时候NI的611x系列 S系列 卡支持这种方式只使用sampleclock来同步各通道采集 带缓冲模拟输入 Buffer 在计算机内存中为采集或产生数据而开辟的临时存储区数据从板上传输到开辟的Buffer中 当使用DAQmxReadVI时 将数据从这个Buffer中拷贝到LabVIEW的程序中 包括 有限点传输连续传输 在输入时的数据传输 设置Buffer大小 DAQAssistant 设置Buffer大小 DAQmxVIs 方法1 TimingVI每通道采样数等于buffer大小方法2 配置输入BufferVI 怎样使用DAQmxReadVI Numberofsamplesperchannel端口 如果这个端口不连接参数或者输入 1 NI DAQmx将根据任务中的设置情况将Buffer中的数据全部读出 作为有限点采集 这个端口不连接参数或者输入 1 NI DAQmx会使用ReadAllAvailableSamples属性决定要读取多少点 数据传输可能的错误 板上内存溢出 覆盖错误 连续采集注意 覆盖错误没有从PCBUFFER中足够快的读到数据结果 你没读到的数据将被新的数据覆盖怎样避免覆盖错误 提高buffer大小提高每通道读的采样点数降低每秒每通道采样点数在DAQmxReadVI的循环中不要做其他处理 溢出错误NI DAQ不能足够快的从FIFO中得到数据结果 FIFO里的数据将被覆盖怎样避免溢出错误 确保你用DMA代替IRQ降低每通道每秒采样率购买大FIFO的设备购买总线速度比较快的计算机 DEMO2 利用DaqAssistant采集数据 数字I O 主题数字I O概述DAQmx读写DigitalI O 数字信号 在DAQ设备中的数字线接收和产生TTL兼容信号 TTL信号的定义 数字信号术语 位 Bit 数据的最小位 每位是1或0 线 Line 端口的一路单独信号 Bit指传输的数据 Line指的是板卡的接口 端口 Port 数据线 line 的集合 通常8路 端口宽度 PortWidth 每个端口的数据线数 通常8路 NI DAQmx术语 Port符号 指定一个端口 Devx PortyLine符号 指定一路或多路线 Devx Porty LineaDevx Porty Linea bDevx Porty Linea Devx Porty Lineb 数字虚拟通道 创建数字通道为端口 线 线集合选择onechannelforalllinesonechannelforeachline 数字通道的数据格式 Line格式 布尔量 每个通道一路通过一个单独的布尔量表示每个通道多路一组布尔量数组对应通道的每个线Line格式只提供单点采样读写 多点读写必须用整数 Port格式 整数 一个端口将多个单独的线集合用U8或U32表示 或者一路线要求一位空间效率最高Waveform格式数据中包含着通道与时间信息不适用于静态数字I O 工业中数字IO的应用 通道隔离Bank隔离24V 30V输出 DEMO3 数字DO输出 计数器 主题计数器概述边沿计数脉冲产生脉冲测量频率测量位置测量 两个基本功能计数是基于输入信号 Gate Source 的比较基于输入和寄存值来产生脉冲许多应用源自基本计数输入信号的脉冲 半周期和周期宽度测量频率测量脉冲和脉冲序列产生位置和速度测量 概述计数器 计数器信号 计数器接收和产生TTL信号 计数器各部分 CountRegister存储当前计数值Source改变当前计数的输入信号输入信号有效边沿 上升或下降 改变计数值选择对边沿进行加计数或减计数Gate输入信号 可控制计数发生gate为高或低时 进行计数Out输出信号 通常产生脉冲 计数器术语 计数极限 TerminalCount 计数器的最大计数值当计数器达到最大计数值后又从0开始计数分辨率 Resolution 计数寄存器的位数计数寄存器最大计数值 2 resolution 1典型分辨率 16 24 32bit时基 Timebase 可以发送给source的内部信号通常有100kHz 20MHz 80MHz 计数器应用 边沿计数简单的边沿计数时间测量脉冲产生单脉冲产生脉冲序列产生脉冲测量周期测量脉宽测量频率测量位置测量 频率测量 两种测量频率方法依赖于信号频率和要求的精度测量周期 然后取倒数益于针对低频 依赖于允许误差 使用1个计数器在一段已知时间的周期里计边沿数益于针对高频 依赖于允许误差 使用2个计数器 方法