多功能数据采集卡

多功能数据采集卡第1页，共22页，2023年，2月20日，星期四第十章多功能数据采集卡虚拟仪器硬件的基本组成：第2页，共22页，2023年，2月20日，星期四数据采集卡（DAQ:DataAcquisition)数据采集卡：具有模拟输入/输出、数字输入/输出和定时/计数等多种功能，并且带计算机通信接口。通信接口种类：ISA总线、PCI总线、CPCI总线、RS232串口、打印机并口、USB总线、GPIB总线、VXI总线等根据是否插入计算机内又分为有外置式和内置式两种。习惯上把虚拟仪器所用的基本硬件电路统称为数据采集卡，即便有些卡没有模拟输入功能。第3页，共22页，2023年，2月20日，星期四

PCI-1200多功能采集卡

主要性能：1．模拟输入通道数：8路单端输入或4路双端输入，DC耦合。A/D转换器：逐次逼近型，12位，100KS/S。输入范围：±5V（双极性）、0~10V（单极性）划分为七档每档通道增益分别为：1、2、5、10、20、50、100FIFO缓存容量：4096次采样值。2．模拟输出通道数：2路电压输出分辨力：12位、1/4096典型更新速率：20S/S~1KS/S输出范围：0~10V，±5V电压输出，DC耦合3．数字I/O通道数：24I/OTTL电平4．定时I/O通道数：3路计数器/定时器分辨力：16位基本时钟：2MHz第4页，共22页，2023年，2月20日，星期四

PCI-1200卡的组成原理DRQ11M1244124188161238地址

5数据

8控制

4中断

1数据地址

37接口控制

6错误报告

2判优

2系统信息

2中断

1PCI总线PCI总线接口芯片数字控制逻辑I/O连接器FIFO12-BitA/D程控增益输入多路器高频抖动电路校准82C53A82C5512-BitD/A12-BitD/A82C53B分频器10M12第5页，共22页，2023年，2月20日，星期四

PCI-1200卡I/O连接器引脚说明引脚信号名方向参考说明1-8ACH<7..0>AIAGND8个A/D通道——模拟输入通道9AISENSE/AIGNDI/OAGND模拟输入地10DAC0OUTAOAGNDD/A通道——模拟输出通道0。11AGNDN/AN/A模拟输出地12DAC1OUTAOAGNDD/A通道——模拟输出通道1。13，50DGNDN/AN/A数字地14～37PA<7..0>、B<7..0>PC<7..0>DIODGND24根数字I/O端口——端口A、B、C的双向数据线38～40EXTTRIG、UPDATECONVDIDGND用于A/D外部触发、外部更新、外部转换41~48OUTB、GATB、CLKBDO、DIDGND3个计数器的输出信号、门控信号、外部时钟信号。49+5VDODGND+5V第6页，共22页，2023年，2月20日，星期四第十一章数据采集§11-1DAQ配置在启动计算机时，自动加载数据采集卡的驱动程序。但在使用数据采集卡之前，必须先进行配置。可运行MAX（Measurement&AutomationExplorer）来对采集卡进行通道配置，如设置通道名、输入输出类型、测量类型等等第7页，共22页，2023年，2月20日，星期四进行DAQ配置的步骤如下：1．新建一个通道2．选择通道类型，可以选择通道类型如模拟输入、模拟输出、数字I/O等。3.定义通道名。4．选择测量类型，如电压、电流、电阻、频率等5．定义单位和范围。6．定义刻度模式。7.指定DAQ设备及通道号。

例：1.新建一个模拟输入通道2.通道类型AnalogInput,3.通道名Ain14.测量类型Voltage5.单位：V,范围－5V～＋5V6.刻度模式NoScaling7.设备：PCI-1200通道：0ACH0第8页，共22页，2023年，2月20日，星期四例：对已配置好的PCI1200卡的模拟输入0通道进行测试，输入一个正弦波信号第9页，共22页，2023年，2月20日，星期四§11-2数据采集函数DataAcquisition模板分成六个子模板：AnalogInput（模拟输入），AnalogOutput（模拟输出），DigitalI/O（数字I/O），Counter（计数器），CalibrationAndConfiguration（校准器和配置），SignalConditioning（信号调理）。第10页，共22页，2023年，2月20日，星期四11.2.1模拟输入

连续单通道输入连续多通道输入单点单通道输入单点多通道输入第11页，共22页，2023年，2月20日，星期四AISampleChannel.vi该函数可以对指定通道的信号进行测量，并返回测量的电压值。device端口可指定DAQ板的设备号，为一个数字（整型）；channel端口可指定所使用的模拟输入通道的通道号，为一个字符串；highlimit和lowlimit可指定输入信号的范围，默认的输入是＋5V和－5V；sample端口可输出采样到的电压值，为一个数字（浮点型）。第12页，共22页，2023年，2月20日，星期四问题：多点采样时怎样保证每个采样点之间的采样间隔相等？答案：硬件时钟控制采集－存储－读数。AIAcquireWaveform.vi

函数以指定的采样速率采集一定数目的采样点，并以数组的形式输出采集到的电压值。numberofsamples端口可指定采样点数，为一个数字（整型）；samplerate端口可指定采样速率，即每秒采样的点数，为一个浮点数；waveform端口以一维数组的形式输出采集到的电压值actualsampleperiod端口是实际采样周期，单位是秒。第13页，共22页，2023年，2月20日，星期四实验连线图第14页，共22页，2023年，2月20日，星期四数据采集举例

YB1634函数发生器输出频率为305Hz，幅度（峰值）约4V的正弦波信号，送给PC1200采集卡的模拟输入0通道。使用数据采集模板的模拟输入子模板中的”AIAcquireWaveform”进行采集，采样率设为100kHz，采样点数为1000。采集结果用波形图形和波形数组显示。采集的周期数＝（采样点数×被测信号频率/采样频率）第15页，共22页，2023年，2月20日，星期四多路模拟输入单A/D，模拟开关进行多路输入的分时切换和转换例如4个通道扫描的序列为：CH3、CH2、CH1、CH0、CH3、CH2、CH1、CH0、CH3、……第16页，共22页，2023年，2月20日，星期四AIAcquireWaveforms.vi函数以指定的采样速率对多路通道进行采样，并返回采集到的数据。channels端口可指定模拟输入通道的通道号，为一个字符串，不同的通道用逗号分开，如1，2，4；numberofsamples/ch端口可指定每个通道的采样点数，为一个整数；waveforms端口将输出采集到的多路模拟输入的电压数据（单位为伏特），为一个数字型的二维数组，数组的一列为一个通道的采样数据；第17页，共22页，2023年，2月20日，星期四11.2.2模拟输出

DataAcquisition模板中的AnalogOutput（模拟输出）子模板中含有可以完成D/A转换或其他多种转换的函数。连续单通道输出连续多通道输出单点单通道输出单点多通道输出第18页，共22页，2023年，2月20日，星期四单点输出AOUpdateChannel.vi

AOGenerateWaveform.vi函数以指定的更新速度在模拟输出通道产生一个电压波形。

第19页，共22页，2023年，2月20日，星期四11.2.4数字信号的输入和输出DataAcquisition模板中的DigitalI/O（数字输入输出）子模板中含有可以对数字端口或数字位线进行读写的函数。输入（读）一根线输入（读）一个口（多根线）输出（写）一根线输出（写）一个口（多根线）第20页，共22页，2023年，2月20日，星期四WriteToDigitalPort函数可以把一个十进制数以二进制的模式输出到指定的数字端口。portwidth端口可指定数字端口的位数，为一个整数，默认为8；device端口可指定DAQ板的设备号，为一个整数；digitalchannel端口可指定数字端口的通道号，为一个字符串；pattern端口可指定要输出到数字端口的数据（十进制整数）。第21页，共22页，2023年，2月20日，星期四实验内容：1、利用DAQCHANNELWIZARD配置PCI-1200卡的模拟输入和输出通道。2、利用信号发生器产生信号，用PCI-1200卡完成信号采集，并显示采集的模拟