数据采集上修改.ppt
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数据采集上修改.ppt
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第六讲:
数据采集(上),LabVIEW图形编程及虚拟仪器技术,本堂课内容数据采集(上),一、测试系统简介,DAQ-DataAcquisition,1.测试系统组成,在基于计算机构建的虚拟仪器及自动测试系统中,软件起着重要作用。
具体包括所用到硬件(典型硬件如数据采集卡,等等)的驱动程序(NI-DAQmx;NI-VISA,等);应用程序编程接口;再上层的,是LabVIEW等编程环境软件;最后,还有用户根据自己需求所构建(编制)的应用程序。
虚拟仪器及系统的软件,信号调理,数据采集与模块化仪器,传感器和变换器,2.信号分类,3.测量系统信号输入方式,实验中所构建的测量系统,可采用图示的差分式输入方式。
至于测量系统的信号“参考地单端(RSE)”和“无参考地单端(NRSE)”输入接线方式及相应用途,可参考教材或“帮助”文件,或测量技术原理有关的教材等。
4.采样率,采样率每秒(单位时间)采集被测信号的次数。
以较高采样率采集到的信号样本,能更真实地反映原信号。
采样率过低,采得的数字信号看起来其频率可能与实际频率不同,称为频率混叠(aliasing)(抗混叠LP),采样定理:
采样频率至少是被测信号中最高频率成分频率的两倍。
实际采样时,常取510倍。
5.分辨率,3bit的数据采集卡将010V的被测信号划分为2的3次方份。
显然,如此采得的信号已非原被测信号。
16bit的数据采集卡将010V划分为2的16次方份(仔细看)。
数字化测量仪器能够检测到的被测模拟信号的最小电平的变化量,由数据采集卡的位数(bit数)决定。
6.输入范围,3bit的采集卡将010V划分为2的3次方份,测量仪器能够数字化地表征被测信号相应的电压信号的大小范围,由最小值和最大值确定。
在数据采集卡已确定即其位数确定前提下,应尽可能使输入范围刚好容纳被测信号的变化范围。
3bit的采集卡将-1010V划分为2的3次方份,输入范围-1010V,输入范围010V,在右侧给出的示例中,第一个被测信号是08.75V(输入范围是0-10V);第二个被测信号是07.5V(输入范围是10V-+10V)。
显然,前者的采样效果更好一些。
MAX中的驱动程序DAQmx,为确立经哪个采集通道去采集被测信号这一任务,要利用LabVIEW的“测量及自动化浏览器”(MeasurementandAutomationExplore-MAX)对数据采集卡进行配置。
MAX也称“数据采集卡配置软件”。
对基于计算机构建的虚拟仪器测量系统而言,计算机要与仪器硬件打交道,需要相应的硬件驱动程序。
在本实验室虚拟仪器设计环境下,“NI-DAQmx设备”是数据采集卡驱动程序。
路径:
桌面上MeasurementandAutomation设备和接口,二、数据采集任务确立及测量硬件驱动,关于数据采集卡的驱动程序,一般而言,每种、每块数据采集卡均有自己的驱动程序,它的作用就是去控制数据采集卡的硬件操作。
数据采集卡的驱动程序由供应商提供,用户一般无需对其编写原理等做过多了解,而只要能正确使用该驱动程序实现对数据采集卡硬件的控制,使其正确地完成了自己希望的数据采集操作即可。
MAX的主界面,MAX可实现的功能:
(1)浏览系统中接有的数据采集卡,并快速检测、配置数据采集卡及相应软件;
(2)通过测试面板,验证和诊断数据采集卡工作情况;(3)创建新的采集通道、任务、接口和比例参数等。
具体地,MAX会给每块数据采集卡分配一个逻辑设备号,以供LabVIEW调用时使用。
在MAX主界面左栏“我的系统”下有三个子目录,其中,“数据邻居”存储了有关配置和修改任务、虚拟通道的信息;而通过“设备和接口”,可配置本地或远程的数据采集卡、串口及并口等硬件设备;最后的“换算”则用于标定运算。
二、1.测量及自动化浏览器MAX的功能,通道物理通道:
连接被测信号的实际端子(对差分输入方式而言,每个物理通道对应2个端子;数字端口对应于8条线);虚拟通道:
是一组属性设置的集合,包含虚拟通道名、对应的物理通道、输入接线方式(差分/RSE/NRSE等)、输入范围、缩放比例等。
NI-DAQmx任务,是一个或多个虚拟通道的集合,此外,它还包含了定时、触发等属性。
它代表了所要实施的一次信号测量或信号发生的操作。
NI-DAQmx任务分为两种:
一种是独立于程序而存在、可以被各个程序所使用的,且可长期保存的任务(用MAX创建,且保存在MAX中);另一种是仅存在于某程序中且只能供该程序使用的所谓临时任务(用DAQ助手ExpressVI或DAQmx函数在框图面板上创建)。
d)虚拟通道分为两种:
局部(Local)和全局(Global)虚拟通道。
局部虚拟通道仅存在于某个DAQmx定义的任务中(其生存期长短由任务决定);而全局虚拟通道可长期保存在MAX中,且可被多个任务所使用。
二、2.用驱动程序DAQmx配置测量通道和任务,数据采集卡驱动程序DAQmx定义的任务、虚拟通道与物理通道间的关系,虚拟通道包含物理通道、输入范围、端子配置(差分/RSE/NRSE)和缩放比例等多个属性;任务包含一个或多个虚拟通道,且它除包含每个虚拟通道的属性外,还包含这些虚拟通道共用的采样和触发等属性(信息)。
使用MAX(数据采集卡配置软件)创建一个任务,首先,在MAX界面的“我的系统”-“数据邻居”快捷菜单中选择“新建”,打开了新建的“数据邻居”对话框。
用MAX创建任务的第一步:
建立“数据邻居”,路径:
桌面MeasurementandAutomation.,在对话框中,选择“NI-DAQmx任务”作为创建任务的目标,之后,点击“下一步”,进入下一层对话框。
用MAX创建任务的第二步:
在新建的“数据邻居”列表中,选择建立“NI-DAQmx任务”。
在选择NI-DAQmx任务类型方面,每个类型下都有更具体的若干个选项可供选择。
在这里,以选择“模拟输入”类型下的“电压”选项为例。
选定之后,进入下一步骤。
用MAX创建任务的第三步:
选择NI-DAQmx任务类型(这里,选择“采集信号”“模拟输入”“电压”作为例子)。
从“支持物理通道”的列表中,选择本任务所要使用的物理通道。
Dev1表示本虚拟仪器环境中的第一块DAQ卡;ai1表示编号(索引)为1(从0开始)的模拟输入物理通道。
可按住Ctrl或Shift键选择多个物理通道;所选择物理通道数,应等于新建任务包含的虚拟通道数。
这里,以利用Ctrl键选择ai0和ai2这两个物理通道为例。
选好后,按“下一步”键,进入下一步骤。
用MAX创建任务的第四步:
选择建立虚拟通道所需的物理通道,用MAX创建任务的第五步:
为任务命名(指定名字),本例中,为任务命名时,就默认为“我的电压任务”即可。
然后按“完成”键,进入下一步骤。
完成上述操作后,在“数据邻居”下的“NI-DAQmx任务”列表中,已出现新建任务“我的电压任务”;同时,该任务已被选中,故在MAX主界面的右侧窗口中便出现了该任务的参数设置区。
接下来,用户就应根据自己的实际需要修改由MAX提供的默认的任务参数设置。
虚拟通道列表中,包含名为“电压_0”和“电压_1”的两个虚拟通道,虚拟通道名已被自动指定。
在某虚拟通道上打开快捷菜单,可为该虚拟通道改名,或更改其对应的物理通道。
(本例中,“电压_0”对应ai0;“电压_1”对应ai2。
),采集模式:
1采样(按要求),即采集单点数据(立即执行);1采样(硬件定时),表示在硬件时钟的边沿采集单点数据;N采样,表示采集一段数据,采样点数和采样频率在“定时设置”下的“待读取采样”和“采样率(Hz)”文本框中指定(本例中为100个点和1000Hz);连续采样,表示进行连续采集,此时,“定时设置”下只有“采样率(Hz)”即采样频率参数有效。
若对默认的任务参数进行了修改,那需要按下右侧窗口中左上角的“保存”按钮,以保存修改后的任务参数设置。
至此,一个NI-DAQmx定义的任务就建立完毕了。
单击“DAQmx任务名”控件或“DAQmx任务名”常量右端的向下选项箭头、打开任务列表,选择“我的电压任务”项目,就可以使用前边所创建的任务了。
在程序中使用MAX建立的任务,需要借助“DAQmx任务名”控件或“DAQmx任务名”常量。
到达它们的路径是:
“控件”选板-“新式”-“I/O”-“DAQmx名称控件”-“DAQmx任务名”“函数”选板-“测量I/O”-“DAQmx-数据采集”-“DAQmx任务名”,使用DAQ助手建立临时DAQmx任务,将其放置于框图面板上,同时会出现其“新建Express任务”窗口。
在该窗口的右侧栏可进行相应的设置及其修改。
使用DAQ助手建立的任务只是临时任务,没有名称,不会保存在MAX中被(这台计算机中建立的)其他程序使用。
临时任务建立后,DAQ助手ExpressVI出现了名为“数据”的输出端子(对于模拟输入操作),它可直接向框图上的程序的其他部分输出数据。
路径:
“函数”选板“测量I/O”“DAQmx数据采集”DAQ助手,使用“DAQmx创建虚拟通道”亦即“DAQmx创建通道(AI-电压-基本)”,通过编程的方法,也可以建立临时任务。
这个函数(子VI)的用法,在后面会有介绍。
三、DAQmxVI数据采集函数简介,1.DAQmxVI的组织方式多态VI,多态性:
输入、输出端子可以接受不同类型的数据。
实际上,多态VI是具有相同连接器形式的多个VI的集合,包含在其中的每个VI,都称为该多态VI的一个实例。
VI的这种组织方式,将多个功能相似的功能模块放在一起,可方便用户的学习和使用。
找到DAQmxVI路径:
“函数”选板“测量I/O”DAQmx-数据采集,通过多态VI选择器,可以选择具体使用多态VI的某个实例。
打开多态VI选择器显示的方法是:
在某个DAQmxVI图标上弹出快捷菜单,选择“显示项”“多态VI选择器”(有多态VI功能的函数,其默认状态下,多态VI选择器是打开的)。
该函数功能:
用于建立虚拟通道和任务。
图示为该多态VI的一个实例,用于测量输入模拟电压的值。
“物理通道”输入端,用于指定物理通道;“分配名称”输入端,定义虚拟通道名,如不指定,该参数将以物理通道名(如Dev1/ai0等)作为本虚拟通道名;“最大值”、“最小值”,定义所期望的信号的最大值和最小值(即输入范围);“输入接线端配置”,定义输入端子接法(差分等)。
路径:
“函数”选板“测量I/O”DAQmx数据采集,2.常用DAQmxVI介绍,用于设置时间信息。
在上图所示实例(采样时钟)中,可以设置采样时钟源、时钟频率及采集/生成的样本数目。
其中一些输入端子的含义为:
“采样率”,定义每个通道每秒采集或发生数据的点数;“采样模式”,定义采样模式;“每通道采样”参数,用于指定在“采样模式”参数选为“有限采样”时每个通道采集或生成的样本数。
路径:
“函数”选板“测量I/O”DAQmx数据采集,“DAQmx定时”的“采样时钟”实例,它与DAQmx任务的“定时设置”选项组具有相同功能:
NI-DAQmx任务DAQmxTimingVI(SamlpeClock实例)采集模式=采样模式待读取采样=每通道采样采样率(Hz)=采样率,DAQmx定义的任务的“定时设置”选项组,该函数的功能:
从指定的任务或虚拟通道读取样本;其输出端“数据”返回(提供)读到的数据。
具体情况,决定于读取数据的类型和格式。
多态VI选择器上给出了实例名称,其具体含义如下:
DBL表示返回(提供)的是双精度数据;1D表示是一维数组,没有该标志表示为标量数据。
路径:
“函数”选板“测量I/O”DAQmx数据采集,对于采集多个样本的“DAQmx读取”VI实例(见上图),其输入端“每通道采样数”参数指定实际读取样本数目。
NI-DAQmx任务的“采集模式”参数设置为“N采样”时,如果“每通道采样数”参数大于NI-DAQmx任务的“待读取采样”参数,或“每通道采样数”参数使用默认值,则读取NI-DAQmx任务的“待读取采样”所确定的数据点数,否则,读取“待读取采样”所确定的样本数。
NI-DAQmx任务的“采集模式”参数设置为“连续采样”时,其“待读取采样”参数不起作用。
如果上述VI的“每通道采样数”不接入数据或接入“1”,则读取循环缓冲区内当前的所有有效数据;否则,读取“每通道采样数”所确定的样本数。
循环缓冲概念在下堂课将做说明,该函数的功能:
向任务写入样本数据。
它的“自动开始”参数指定在没有用“DAQmx开始任务”函数显式开始任务的情况下,是否以隐式方式开始任务。
路径:
“函数”选板“测量I/O”DAQmx数据采集,该函数的功能:
开始执行任务(显式任务状态转换)。
如果“DAQmx读取”函数或“DAQmx写入”函数要多次执行,例如处于循环之中,应该使用“DAQmx开始任务”函数,否则任务执行性能会降低,因为任务将会被不断地启动和停止。
路径:
“函数”选板“测量I/O”DAQmx数据采集,该函数的功能:
结束DAQmx任务。
路径:
“函数”选板“测量I/O”DAQmx数据采集,该函数的功能:
停止任务并清除资源。
任务清除后就不能再使用,除非重新建立该任务。
路径:
“函数”选板“测量I/O”DAQmx数据采集,调用该函数,能确保在结束任务/清除任务(“DAQmx停止任务”或“DAQmx清除任务”)之前,完成所要求的采集或发生任务。
路径:
“函数”选板“测量I/O”DAQmx数据采集,练习题1:
采集一个5V左右的正弦波和一个5V左右的方波电压信号,并用MAX提供的“测试面板”将它们显示出来,以验证该采集任务被正确地确立并完成。
改变数据采集模式(采样率、采样点数)等相应配置,再重复上述任务。
第六次练习,练习题2:
经路径“函数”选板“测量I/O”DAQmx数据采集,找到“DAQmx创建虚拟通道”、“DAQmx读取”、“DAQmx写入”和“DAQmx定时(采样时钟)”四个函数,打开它们的多态VI选择器,结识它们提供的多种函数功能。
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