LabView软件和数据采集卡编程开发讲义：LabVIEW高级培训

数据采集与测量系统概述

自动测试系统应用案例

1>4^*.;*

/S二

光伏电池板测试电力故障录波超声波测试

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

高速同步采集ATOP服务包

•PCI-1714U:4通道30MPCI同步采集卡

•PCI-1714UL：4施道10MPCI同步采集卡产品服务流程

•PCIe-1744:4通道30MPCIe同步采集卡

•MIC-3714：4通道30MCPCI同步采集卡硬件配置

•PCI-1706：1陇8路，250k同步采集多功能卡方案验证定制例程

•PCI-1755:高瞰字信号采集卡

业界最容易使用

的高速采集方案!

交付示例

源程序

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

旗开得胜

汽车数字仪表测试方案

刹乍-左右转向灯、燃油报髻、水

温报辔以及左右车门开关信

燃

油

表

，加畲8采集

PCI-1720U

PCL-728

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

移动式DAQ方案-钻井数据采集系统

■目前国内的随钻测量钻井工具大部分是引进国外设备，成本高、

氟繇京喘股花雕野在体积、集题和精度上研

-阿尔泰出问题!

SPI数据实时

存储模块

模拟信号输

入调理模块

（可扩至8路）二）

［主从扩©

系统供电—

模块

发位及ISP士

卜载模块

RS232上传机

通信模块

图1系统硬件设计总体框图

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

读万卷书行万里路

2

高速采集-发动机运行状态检测系统

利用高速数据采集技术和数字信号处理技术，将其发动机旋转时的声音

和振动信号实时高速采集，并对发动机非定常失速过程即各物理量的变化过程及

各时间点的状况，进行完整的记录和量测，然后进行综合评估，这是对发动机的

状态监测的一种最为有效的方法。

PCI-1680

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

军工科研■航天器碰撞监测系统

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

旗开得胜

太阳能电池板同步测试

ftm，…*〃〃，“，

对光伏电池及电池板的制造商而言,最重CellModuleArray

要的即是I-V特性的测试，光伏电池的光电

转飒钾响产函格。■8GW

•开放式系统架构，方便进行I/O模块及夕卜围设备的扩展

•灵活的系统软件'可以进行测试参数设定及数据统计分析

•在线虚拟仪捶功能，方便系统在线调试及实时分析，自动实现I-V曲线溜试。

•能簸现Voc'ISC'Pmax'Imp、Vmp、FF、Rsh、Rs、nMAX^^M的测量

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

电力：基于Linux同步采集的电力故障录波

斯

啾

电

格4

用

交

支

|»,|电

工IS

<|电•

隰

瓜

客.rAIM-

-K他

"国8

|»X.

AIM悉

-斤

凫K

一

一次设备

电

安

I«力

电

全

线

保

障

育IEC618509-1

M夕*报文处理数据

KI&流同步

物度

工Goose

1»录波

M.报文处理

I.m动

别

判

及

记

录

厂出一

脑度」运丘管理矶构」1■>

EnablinganIntelligentPlanetADXANTECH

读万卷书行万里路

4

生产设色

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

旗开得胜

基础概念

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

读万卷书行万里路

-传感器：热电偶

-工业现场最常见的温度测量传感器之一

-相对温度测量

-由两种金属构成

-测量两种不同金属之间的热电势

-需要冷端补偿（coldjunctioncompensation,CJC)

s

u

o

>

三

二

500100001500'

TemperatureC

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

i®求隼闸sa如澳

■信号变送器：隔离

-不正常的接地有可能对系统造成损害

-增加信号隔离装置可以有效避免这一问题

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

旗开得胜

■信号变送器:滤波

-滤波器可以有效去除某些特定频率的多余噪声信号

-低通滤波器可以避免信号混扰现象

Timedomain

低通滤波器■畛

Frequentdomain

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

■信号变送器:放大/衰减

-来自现场的信号经常会出现过小或者过大的情况，因此需

要进行放大或者衰减以适应A/D芯片的输入范围。

-此外，信号的放大也可以有效减小信号被干扰的可能。

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

读万卷书行万里路

模拟量输入:模拟量到数字量转换器(ADC)

-ADC可以通过采样保持器和数字化把模拟量转换为数字

量

-采样和保持的速度是AI速率的关键

ADConverter

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

■模拟量输入:模拟量到数字量转换器(ADC)

-分辨率：12位/14位/16位

?瞒谢加而6弊H

DigitizerResolution(f10VRange)

Distinct1LSB

Resolution

Values(approximate)

8bits25680mV

10bits102420mV

12bits40965mV

14bits163841.25mV

16bits65536300UV

EnablinganIntelligentPlanetADXANTECH

旗开得胜

咖沐舞即瞅腆《神

--L-

-高分辨率板卡可以获取更好的量化效果

ViiKdr

11111

illhn

,帆11

岭

厕II

《顺t

・；，［「，」「：」「；

-更高的采样速率可以保证更好的采样效果

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

读万卷书行万里路

数K米隼的》«加澳

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

■模拟量输入:模拟量到数字量转换器(ADC)

-数字转换器通常都是A/D卡片中最昂贵的部分

AD\ANTECH

旗开得胜

模拟量输入(AI)

SystemDA&CCardSignal

SKPS

inniiiiuiiiHiiiniiiHi

・电压信号

模拟量输入或者多•信号来自传感器或者

功能卡变送器

•热电偶

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

-采样通道数

-输入模式:差分或者单端

-极性:单极性(0~10V)或双极性(+/-5V)

-输入范围、增益

-分辨率：12-b116-bit

-数据获取方式:轮询，中断,DMA

-采集速率(共享或独享)

-采集时钟：内部,轮询,外部_____

-FIFO大小

隔离模拟量输入卡

(PCI-1713,PCI-1715；)

EnablinganIntelligei

读万卷书行万里路

*一

■板卡最多可同时采集的模拟量个数，一般为2〃n

-研华采集板卡最少为4通道，最多为64通道。

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

单端输入：以一个共同接地点为参考点。这

种方式适用于输入信号为高电平（大于一伏），

信号源与采集端之间的距离较短（小于15英尺），

并且所有输入信号有一个公共接地端。如果不能

满足上述条件，则需要使用差分输入。

差分输入：每个输入可以有不同的接地参考

点。并且，由于消除了共地噪声的误差，所以差

分输入的精度较高。

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

旗开得胜

手、躅装吩龈a源吸

--单端模式下，电压输入的参考端为同一个地

-差分模式下，差分通道的配对是固定的(chO&ch1,ch2

&ch3,...,ch14&ch15).

-差分模式下的通道数只有单端模式的一半。

-某些板卡允许混合输入的模式

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

极卿和工解患施附',皤益

■正极性、负极性或正负极性；

如：0-5V，-5-0V，+/-5V

-量程范围:AD芯片可以量化的最大最小电压范围

如：0-0.05，+/-0.625

■增益二AD芯片的放大倍数

如10倍、100倍、1000倍

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

读万卷书行万里路

1.分辨率(12bit、16bit)

模数转换器的转换位数，根据采集设定的量程，

将模拟量线形转换成数据量，如选择-10〜+10V的量程，

则0001H(16bitA/D)对应于模拟量

20V/2的16次方=0.305mv,此值即为LSB

2.采集精度(FSB的0.01%±1LSB是什么含义？)

因为采集的过程不仅只取决于板卡的分辨率，好

比PC机的好坏不仅只取决于CPU一样，前段模拟信号的

增益与运放对数据最终的精度非常重要，因此板卡必须

给出采集精度的指标，如上所示得到20Vp.01%+

0.305mv=2.305mv而且不同的量程对应于不同的采集精

度。

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

麴蜗获蹴方式

■软件查询：通过寄存器指令触发的方式，CPU反复检查和

等待，无法以固定速率采集，效率最低，CPU占用率最高

-中断采集：每个数据或FIFO一半时向CPU发送中断通知,

CPU根嘉通知读取数据，效率很高。

-DMA采集:预先申请DMA通道，在DMA控制器操作下，以

在不受CPU干扰下传送大笔数据。此时CPU可以处理其它任

务,效率最高。

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

旗开得胜

'[II的』""I

■工作原理

《珈册颇於廉而

I山嘛酒I凰Miiteir

曦湄魔颜

《新钳然嫡阙IBufChange

Event

FAITransfer

1.一次非循环采集的事件会包含两次BufChangeW件。

2.如果轰掘没看霰及时档输到UserBuffer,就会产生溢出事件。

3.UserBuffer■的天小耍大手或者等于ConversionBuffer。

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

■采集速率：例保够进行的A/D转换次数，单位S/S，表示

Samples/second。一般为100kS/s、1MS/s等

■采集时钟：用于触发每次A/D转换的脉冲信号。f区分

为内部时钟和外部时钟。

■FIFO二板卡上用于暂存A/D装换数据的缓冲区。

如1K，4K，32K等

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

读万卷书行万里路

■-大部分卡片只有一个ADC器件

=＞采样速率会被所有通道平分

例如:PCI-1711最高采集速率为100KS/S

那么对于每一个通道，

最大传输速率二100kHz/通道数

对通道0〜3采集时，

最大采集速率是100kHz/4=25kHz/通道

-例外：PCI1714/UL的4个通道使用4个ADC

=＞板卡的30MS/S和10MS/S都是针对每个通道的

不需要再把此速率用通道数量来平分。

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

模拟量输出

SystemDA&CCardSignal

:输出值回1.234)・电压信号

•虚拟滑块或者旋钮•电流信号

•连续的输出控制

模拟量输出或多功能卡

•生成一个波形

•驱动马达等设备

ISA,PCI,andUSBseries

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

旗开得胜

-广，「力・

-使用通道数

-极性：单极性或双极性

-分辨率：12bit,14bit,16bit

-数据传输方式:软件轮询，DMA

-输出模式:静态更新或者波形输出(PCI-1712,PCI-

1721)

-FIFO大小

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

■模拟量输出：数据传输方式

-软件轮询传输：

■前台操作

■无法确定更新速率

=＞静态更新

-DMA传输：

•后台操作

・输出数据直接传递到板载FIFO

•对于PCI卡片，使用总线主控的DMA方式

■最快可以达到10MS/s(PCI-1721)

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

读万卷书行万里路

数字量输入

SystemDA&CCard°n/Off

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

魏格蒯⑨IB.明

■数字量I/O的规格说明

-通道数目

-输入方式:TTL电平标准或者隔离数字量输入

-输入范围

-中断功能:事件,状态改变,状态匹配

-数据传输模式:轮询，DMA（仅有PCI-1755）

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

■数字量输入：输入方式

-TTL:

.5V或3.3VTTL电平

■干星点（内部带有上拉电阻）或湿结点

ExternalInternal

PC[5Vpul.l-.h.i.g.h

Iresistor

SWKQ

—

Buffer

DryContactOpen—►High

Close—►Low

RigwetS7ExtGNDWetContact:20*5.257M—►High

Contact

0*0.8Voc—►Low

TTLDI

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

■数字量输入：输入方式

-隔离方式：

-利用光隔离器件隔离输入端和逻辑端

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

读万卷书行万里路

数字量输出

System

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

■数字量输出的规格说明

-使用通道数

-输出方式:TTL电平，隔离数字量输出，继电器(A,B,C型)

-输出范围

-输出类型:汇型，源型

-开机状态:保持原有状态,默认状态

-数据传输模式:轮询，DMA(仅PCI-1755)

-看门狗定时器(仅PCI-1758U)

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

旗开得胜

■数字量输出：输出类型

,隔离型：

-作为二个开关控制负载回路的通断

■PCOM端作为保护端存在，必须要接

IsolatedDO(ON)

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

规格和功能说明

■数字量输出：继电器类型

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

读万卷书行万里路

22

计数器

SystemDA&CCardSquareWave

•示数计・电平信号

•数目显示•连续脉冲信号

计数器卡片

ISA,PCI,andUSBSeries

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

趣格蒯功麓演明

■计数器的规格说明

-使用通道数

一位数（代表了计数器的最大计数值）

-基准频率（决定了计数器的最大输入脉冲频率）

-PWM

-计数模式

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

旗开得胜

■内部带有可编程计数器/定时器芯片

-3个独立的16位计数器，其中每一个单元都带有脉冲输入

、定时输出、门控功能

■可以从2到65535任意设定计数器的计数上限

■最大输入频率为10MHz

■6种计数模式

模式o-在终点计数时中断

模式1-可编程单脉冲发生器

模式2-速率发生器

模式3-方波发生器

模式4-软件触发选通

模式5-硬件触发选通

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

计算机总线技术

ISA/EISA总线

ISAIndustryStandardArchitecture以旧MPC总线规范为基础

EISA——ExtendedISA

PCI^

PCIPeripheralComponentInterconnectSpecialInterestGroup（外围部件互联专

业组）,它此种先进的局部总线，已经成为局部总线6弼标意

CPCI^

CompactPCI＞中文又称紧凑型PCI-采用欧洲单槽哦双槽结构为机架固定型板卡,同样

具有插槽式结构,功的展方便,配置灵活•需要配备标准机架，适用于某些大型系

统•如通信设备•

PC-1Q4痛

它时超小型PCfiWim用的总线标准-即IEEEP996•采用ISA总线架构♦

Pc-104+^

PC/104增强标准，增加PCI总统定义•

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

读万卷书行万里路

0、,

■由IBM定义，也被叫做AT总线

■易于设计

-数据传输速率：8.33X2=

■不支持即插即用

-只支持16位数据格式

■需要硬件配置

-由于传输速率等性能低于PCI总线，ISA总线正在

逐步被USB、PCI等总线代替。

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

目前ISA总线M有1降孙甘宽度，最高工作频率位8MHz，

数据传输解达到16MB/S

地址线为24条»可寻址16M字节。

■它是在早期院线PC总线基础上再T展—b32蹴翩|形成的。分成62

线和36线两段，共计98线。

98m线:地址线，I线，控制线，时钟线，电源线。

EISA总是再ISA总线的基础上，通过增加地址线，案据线和控制稣

扩充的»支持32位地址，可寻址4GB地址空间，32位觉据宽度，工作

频率位&3MM传输可达33MBfe。

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

旗开得胜

岬掇隔）1XWi惺&阳缀器.咙储嚏给归

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

■32位标准总线带遇最大传输速率133Mbytes/s

-扩展至64位带宽时最大可达到266Mbytes/s

-同时支持5V和3.3V两种电压标准-通用PCI总线

-操作频率最高33MHz

-通过总线管脚完成多设备选通

■通过软件和寄存器进行配置

■可以配合32位或者64位板卡使用

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

读万卷书行万里路

26

PCI总线的特点

-总线时钟频率施忐闷;肱砌黜M

-总线宽度就位，扩展到64位

■最大数据传输速率1331棚磔，数据宽度升级到64位，数据传输速率可

达266MB/S.

--能自动识别外设。

-多总线共存：通过HOST-PCLPCUSA/EISA^接组件可以构成一个

分层次的多总线系统。

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

-由PICMG规范定义

-CPCI是以另一种外观出现的PC机用PCI总线的扩展.CompactPCI

使用了VEM总线上使用EuroCardS装外观.

-目前定义为颔』（100x<1嬲mm>涮WI爵«»想松版向耐阙礴尺寸

-传输速率=32位-133MB/s,64位-266MB/S

-最多可以支持256个PCI总线设备

-良好的抗冲击和抗振动性能

-用户可以自由选择前出线或者后出线方式

■特殊的接口设计可以支持热插拔

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

旗开得胜

■标准欧洲卡尺寸,符合IEEEUOL1结构标准；

■与PCI2」电气，溺痢软件功能皆点和；

■气密性'高密度2f—孔触器•符合IBCT076国际标准；

■的的抗振动和击特性；

■金属前面板“便于安装'固定和指示；

■现场1/（僧号由板后通过钎一孔诩器引出，弹性连接,抗腐蚀'抗凝动性能好；

■标准金属机箱（铝），EMC、ESD性愈好>抗干扰能力强；

•:阴朝豳褊揶棚麒嫩脚晒明判斓；

-无源建板•标旃槽,可扩展性和伸缩性能好；

■支持混合总线系统•

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

■USB（UniversalSerialBus通用串行总线）

目前使用的大部分PC机都带有此接口

PC机最多可以连接127个外部USB设备（可能需要通过集线器）

支持即插即用

-USB1.1（1996年制定）

最高传输速率可达到12Mbps

至少能向外部设备提供1.5Mbps带宽

-USB2.0（2002年制定）

480Mbps数据传输速率=>比前一代标准高出40倍

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

读万卷书行万里路

■第一步：根据计算机平台选择总线类型

ISAorPCI.韧入式orKA式(PC/104)、CPCkUSB

•第二步；根据实现功能选择具体型号

CPCIUSB

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

选型案例

量输入/

1MS/s,12-bitHigh-SpeedMuttifunctjonCard

PCI-1712

特点

•16通道单端或者&恿道差分或者混合使用的模拟量输入方式

•12feA/D转换器，最除械率可iHSIIMSfe

-增益可编程设定

•两路12位模拟量输出遹道，可编程输出连续波形

•16路数字量输入像出通道

-3个16位可编程计数圈定时器，基频可达10MHZ

配线:PCL-10168

修子板:ADAM4968

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

旗开得胜

选型案例

■客户希望选择一款能够直接进行温度测量的产品

-希望便携，可在不同机器上方便使用

7种热电偶输入

点/秒

-8路热电偶模块TO

•16位分辨率

•带有自动校准功能

J0-760C

K0〜1370c

T-100-400C

E0-1000C

R500T750c

S500-1750C

B500-1800C

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

Q&A

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

读万卷书行万里路

30

DAQNavi简介

现金嘴邮购样的Driver

Instant(

Sample04S^NaviADSANTKH

(include-8r:

aainanu^n

l"%；Welcom

//Hc«aAIa■DAQNav

ret--奈Devi，

Xin

s■

SoftwareDevelopmentforAdvantechDAQ

ProductswrthMultipleOSSupports

EnablinganIntelligentPlanetADXANTECH

DAQNavivs.ADSAPI32

ADSAPI32DAQNavi

设计理念硬件功能的角度实际应用的角度

API介面NativeAPI基于组件的API,OOH导引式

相同的功能,不同的API*1同mML第一的API

用户要关注应用和实现用户只需关注应用

卡片功熊支持单一功能,单线程多功能同时运行,多线程

API执行效熊执行时间长,资源占用多执行时间短，资源占用少

用户编程支持概念混淆,文档不清，念明病，文档详尽

范例复杂,测试目的范例简化.教学目的

支持M位系统支持X64

运行环境Win95-XP32位Win20<MMMin764&

不支持多核CPU西多核CPU

研发技术支持只修改必要的bug发展方向,全面的支持，

不做结构性修改不断新增的功能和特性

新设备不提供旧Driver

EnablinganIntelligentPlanetAD\ANTECH

旗开得胜

DAQNavi名字=DAQ+Navigator

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

DAQNavi关键概念

从应用场景出发Scenarios用向导引领用户上手Wizard

场景是应用案例的统一的Wizard,任何

抽象，同一类应用编程语言科开发环

—一

操作涵1的样板境一致的向

导，—引领

解放用户精力，更

用户配置他的应用

关注于应用而不是硝.

1实现

配置与运行相Config&Rim组件式编程CorapwoitStyleSDK

Control面向对象

的组开发工

昊亲近大自然

的编程语言，更

易理睇租掌握.

EnablinganIntelligentPlanetADSANTECH

读万卷书行万里路

32

DAQNaviArchitectureCauserAPPT>

ComponentStyleExamplesCSCLExamplesLabVIEW

Navigator(C#A/B.NET/VB/Delphi)(C++/Java)ExampleVis

ComponentStyleClassLibraryLabVIEWLibraryD

A

Q

N

a

JavaClassLibrary1LabVIEWv

Wizardi

(Automation.BDaq.jar)1AssistantS

D

A」一二K

ActiveXj

NETComponentLibraryC++ClassLibrary

Control(Automation.BDaq.dll)(BDaqCtrl.h)

D

A

Q

IntegratedInterlaceLibraryN

a

(BioDAQ.dHiv

i

D

r