第13章-基于LabVIEW的数据采集系统设计-最终核验版

CHANG’ANUNIVERSITY第13章基于LabVIEW的数据采集系统设计长安大学CHANG’ANUNIVERSITY主要内容

13.1DAQmx软件驱动13.2数据采集系统13.3LabVIEW编程入门13.4构建采集程序CHANG’ANUNIVERSITY13.1DAQmx软件驱动第13章基于LabVIEW的数据采集系统设计CHANG’ANUNIVERSITY13.1DAQmx软件驱动DAQmx在整套系统里到底管什么？它是什么为什么必须认识它NI数据采集硬件配套的底层驱动软件为NIELVISII+等设备提供软件接口负责硬件与LabVIEW之间的数据交互把底层寄存器操作封装成可调用的VI不装驱动，LabVIEW看不到硬件所有采集任务最终都翻译成DAQmx调用MAX配置任务、DAQ助手，底层都是DAQmx报错信息全靠错误簇定位到具体DAQmx函数CHANG’ANUNIVERSITY13.2数据采集系统第13章基于LabVIEW的数据采集系统设计CHANG’ANUNIVERSITY13.2.1系统组成一个完整的数据采集系统由四段链路组成传感器温度/光照/应变物理量→电信号信号调理电路放大/滤波/偏移补偿适配采集卡量程DAQ板卡A/D模数转换模拟量→数字量计算机LabVIEW软件显示/存储/分析

采集系统的性能并非单纯由软件调试决定。传感器实现信号感知，调理电路完成信号预处理，DAQ板卡执行模数转换，LabVIEW仅承担后端数据处理。采集链路任一环节失效，后续软件优化均无法有效补偿。CHANG’ANUNIVERSITY13.2.2信号参考点线路接线无误，但采集波形仍存在毛刺噪声，其原因是什么？问题往往不在软件，而在信号源是否接地。接地信号信号源负极已接大地（GND）典型：信号发生器、墙上插座设备再与采集卡共地，易形成地环路浮地信号信号源两端都不接大地典型：电池、热电偶、变压器隔离输出共模噪声与地环路干扰是造成信号失真的重要诱因。在接线实施前，需准确判别信号源类型；若该环节判断失误，后续增益调节与滤波处理均难以补偿由此带来的信号劣化。CHANG’ANUNIVERSITY13.2.3信号连接方式三种接线方案的选取由信号源类型与噪声环境两项条件决定。对比项差分DIFF参考单端RSE非参考单端NRSE信号线数每通道两根信号正+设备地信号正+内部参考抗干扰最强弱中等适用信号源接地或浮地；低电平/长线/噪声浮地；>1V、<3m接地或浮地；>1V、<3m典型风险浮地源缺偏置会饱和接地源易形成地环路AISENSE/偏置接错NIUSB-6251（M系列）：低电平、长线或噪声环境优先DIFF；接地信号用DIFF或NRSE，不推荐RSE。浮地信号可用三种方式，DIFF/NRSE须按手册配置偏置回路并核对共模范围。CHANG’ANUNIVERSITY13.3LabVIEW编程入门第13章基于LabVIEW的数据采集系统设计CHANG’ANUNIVERSITY13.3.1LabVIEW初步认识LabVIEW的虚拟仪器（VI）包含两类工作界面：前面板用于人机交互，程序框图承载程序逻辑并完成运行。a）前面板FrontPanel——人机交互界面b）程序框图BlockDiagram——图形化源码CHANG’ANUNIVERSITY13.3.2LabVIEW操作面板LabVIEW具有多个图形化的操作面板，用于创建和运行程序。操作面板共有三类，分别为工具（Tools）面板、控制（Controls）面板和功能（Functions）面板。

工具（Tools）面板提供了各种用于创建、修改和调试VI程序的工具。工具面板是不显示的，其默认功能是自动选择工具“AutomaticToolSelection”，可根据用户的操作自动切换。CHANG’ANUNIVERSITY13.3.2LabVIEW操作面板LabVIEW具有多个图形化的操作面板，用于创建和运行程序。操作面板共有三类，分别为工具（Tools）面板、控制（Controls）面板和功能（Functions）面板。

控制（Controls）面板用于设置前面板上所需的输出显示对象和输入控制对象，如图13.5所示。CHANG’ANUNIVERSITY13.3.2LabVIEW操作面板LabVIEW具有多个图形化的操作面板，用于创建和运行程序。操作面板共有三类，分别为工具（Tools）面板、控制（Controls）面板和功能（Functions）面板。

功能（Functions）面板是创建后面板程序的工具。该面板上的每一个顶层图标都表示一个子面板，可以在后面板程序窗口的空白处点击鼠标右键以弹出功能面板，如图13.6所示。CHANG’ANUNIVERSITY13.3.3LabVIEW程序的运行与调试查找示例程序1.打开Help>FindExamples2.在Search面板输入temperature3.单击Search并选择示例4.双击示例打开并运行图13.7为搜索界面；下一页为示例运行界面。CHANG’ANUNIVERSITY13.3.3LabVIEW程序的运行与调试LabVIEW自带的帮助文档和示例程序是学习LabVIEW的最好资源，可以选择菜单“Help/FindExamples”搜索相关示例函数。以常用的温度检测为例，在“Search面板”的“EnterKeyword(s)”关键词中输入“temperature”，点击“Search”按钮，右侧就会显示相关结果，如图13.7所示，点击例子就会出现其相关简介，双击可打开例子程序学习。图13.8是选中某个例子程序的运行界面。CHANG’ANUNIVERSITY13.3.3LabVIEW程序的运行与调试

表13.2是LabVIEW后面板工具栏上与程序执行相关的功能描述，通过这些功能按钮可以运行和停止程序，也可以检查程序错误。用“高亮执行按钮”配合“断点调试探针”可以对程序功能进行调试。CHANG’ANUNIVERSITY13.4构建数据采集程序第13章基于LabVIEW的数据采集系统设计CHANG’ANUNIVERSITY13.4.1利用MAX创建采集任务准备工作1.安装NI-DAQmx。2.在NIMAX的「我的系统>设备和接口」确认NIELVISII+正常显示。无硬件条件3.右键「设备和接口」，选择「新建>仿真NI-DAQmx设备或模块化仪器」。4.选择与实验一致的设备型号，用于验证采集任务。接线检查5.在设备菜单查看端子定义，再进行接线和任务配置。CHANG’ANUNIVERSITY13.4.1利用MAX创建采集任务CHANG’ANUNIVERSITY在“我的系统”下的“数据邻居”，点击“NI-DAQmx任务”，可创建新的DAQmx任务，具体步骤如图13.10所示，用户选择“模拟输入”下的“电压”可构建电压采集任务。13.4.1利用MAX创建采集任务CHANG’ANUNIVERSITY1.选择ai0、ai1等物理通道，可按Ctrl/Shift多选。2.单击「下一步」，确认或修改任务名称。13.4.1利用MAX创建采集任务CHANG’ANUNIVERSITY13.4.2利用DAQ助手创建采集任务步骤1：在程序框图放置「测量I/O>DAQ助手」，选择「模拟输入>电压」，再选择采集卡与物理通道。CHANG’ANUNIVERSITY步骤2：核对量程、终端配置、采样模式、采样率和读取点数；双通道参数须一致。13.4.2利用DAQ助手创建采集任务CHANG’ANUNIVERSITY步骤3：打开ConnectionDiagram，按端子图连接并核对CH+、CH-、参考端及通道号。13.4.2利用DAQ助手创建采集任务CHANG’ANUNIVERSITY步骤4：单击OK生成采集程序，加入停止控制与波形图后运行。复杂任务可再采用队列、状态机或多循环结构。13.4.2利用DAQ助手创建采集任务CHANG’ANUNIVERSITY13.4.3利用DAQmxVI创建采集任务DAQmxVI任务流程：创建通道→配置时钟→启动→读取/写入→停止→清除。CHANG’ANUNIVERSITYDAQmxVI提供DAQ助手没有的任务清除等功能，并允许按应用需求定制采集、记录和错误处理流程。13.4.3利用DAQm