實驗四：數(shù)據(jù)采集虛擬儀器設(shè)計

1、實驗四：數(shù)據(jù)采集虛擬儀器設(shè)計電氣工程學(xué)院 測控技術(shù)與儀器1201班 麻豪杰 2012230301061、 實驗?zāi)康?1、練習(xí)labVIEW的編程能力。 2、熟練掌握DAQ的使用方法，理解數(shù)據(jù)采集功能。二、實驗內(nèi)容： 設(shè)計一個基于labVIEW的數(shù)據(jù)采集的虛擬儀器，本實驗設(shè)計基于Labview 的溫度控制器。三、實驗環(huán)境： labVIEW8.6、NI-DAQmx14.0、計算機(jī)四、實驗步驟：1、前面板的設(shè)計 啟動LabVIEW8.6后，在啟動界面上選擇新建VI，創(chuàng)建一個新VI，然后按下面的步驟進(jìn)行設(shè)計。 （1）在控件選板的【經(jīng)典】【經(jīng)典數(shù)值】面板上選擇 “溫度計”控件，放置到前面版設(shè)計窗口的合適

2、位置。 （2）在控制選板的【經(jīng)典】【經(jīng)典波形】子選板中選擇【波形圖】控件，放置到前面板設(shè)計窗口的合適位置。 （3）在控制選板的【經(jīng)典】【經(jīng)典】子選板中選擇兩個【波形】控件，放置到前面板設(shè)計窗口的合適位置。然后，用鼠標(biāo)右鍵單擊該控件，在彈出的快捷菜單中外觀選項中“標(biāo)簽”選擇可見，分別為“通道一波形數(shù)據(jù)”、“通道二波形數(shù)據(jù)”。 （4）在控制選板的【經(jīng)典】【經(jīng)典布爾】子選板中選擇“圓形按鈕”控件，放置到前面板設(shè)計窗口的合適位置。然后，用鼠標(biāo)右鍵單擊該控件，在彈出的快捷菜單中，標(biāo)簽改為“濾波開關(guān)”。 （5）在控件選板的【新式】【修飾】子選板中選擇“標(biāo)簽”控件，放置到前面板設(shè)計窗口的合適位置，并輸入文本

3、“基于LABVIEW數(shù)據(jù)采集卡的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。 （6）在控件選板的【新式】【修飾】子選板中選擇“平面凹框”控件，放置到前面板設(shè)計窗口的合適位置，并設(shè)置合適的大小。完成以上6個步驟后的虛擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前面版如圖所示。圖1數(shù)據(jù)采集前面板2、 程序框圖的設(shè)計（1）首先要創(chuàng)建一個DAQ助手，在流程圖設(shè)計窗口中打開【函數(shù)】模塊,執(zhí)行 【函數(shù)】【express】【DAQ助手】調(diào)入DAQ后，用右鍵單擊調(diào)入的“DAQ助手”，選擇【屬性】選項，就會出現(xiàn)如圖2所示。在生成信號中選擇【模擬輸出】【電壓】輸出，選擇通道a1和a0，設(shè)置模擬輸入系統(tǒng)為，采樣點數(shù)100采樣頻率1000Hz，DAQ創(chuàng)建完成。圖2創(chuàng)

4、建DAQ（2）將外部信號從DAQ導(dǎo)入，再將其分成兩路就得到了兩路信號，圖3是本設(shè)計接收信號的程序框圖的設(shè)計。圖3接收信號的程序框圖3、信號的濾波處理 在實際應(yīng)用中幾乎所有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，都會不同程度的受到來自電源線的50HZ工頻干擾。因此在設(shè)計程序框圖時因該設(shè)置低通濾波器，最大限度的剔除50HZ噪聲。交流信號往往需要抗混疊濾波器，它具有非常陡峭的截止頻率，幾乎可以將除了有用頻率外的所有噪聲信號剔除。圖4溫度顯示程序框圖 用條件結(jié)構(gòu)來控制濾波功能的使用，為真時通過濾波器進(jìn)行濾波，前面板有相應(yīng)控 制按鈕。用來決定是否使用濾波功能。對此濾波器的設(shè)置如下：因為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計中涉及的最大干擾為50Hz

5、工頻電壓干擾，因此我選擇了低通濾波器，并且設(shè)置其截止頻率為40Hz，目的是使干擾信號最大限度的剔除。4、信號存儲部分設(shè)計 我們要對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，因此用電子表格對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲， 電子表格是一種特殊的文件，數(shù)據(jù)記錄文件只需進(jìn)行少量處理，因而其讀/寫速度更快，數(shù)據(jù)記錄文件將原始數(shù)據(jù)塊作為一個記錄重新讀取，無需讀取該記錄之前的記錄，因此簡化了數(shù)據(jù)查詢的過程。僅需記錄號就可以訪問記錄。虛擬儀器的對文件的存儲功能使編程者帶來了很大的方便。圖5信號存儲程序框圖 當(dāng)按下前面板的存儲鍵時,開始對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲,再按一下則停止當(dāng)前存儲,我用條件結(jié) 構(gòu)來實現(xiàn)對存儲數(shù)據(jù)的控制.上圖中的電壓值和溫度值為創(chuàng)建的局

6、部變量，用來實現(xiàn)與采集數(shù)據(jù)的同步，她們有for循環(huán)中的循環(huán)次數(shù)構(gòu)成數(shù)組，一起存入電子表格中，其中我把電壓值存在盤的lxm1中，把溫度值存在D盤的lxm2中。這樣就可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時存儲了。5、工作演示 首先我們需要采集兩路信號，直流電壓0到5伏，還有溫度信號，因為我們沒有適當(dāng)?shù)膫鞲衅髟O(shè)備，因此我們兩路均用直流信號來模擬。下圖是沒添加濾波時的輸入信號前面板波形顯示：因為數(shù)據(jù)采集卡DAQ上有兩路模擬通道輸入端，因此面板上顯示兩個波形，類似于50Hz正弦信號的波形是我們輸入的0到5伏直流電壓信號，理想狀態(tài)下的輸入信號應(yīng)該為一條直線，因為存在較為嚴(yán)重的工頻干擾，導(dǎo)致信號嚴(yán)重失真。波形2是模擬輸入的第二

7、個通道，因為此通道沒有連電源線，因此干擾較小，趨近于一條直線。波形圖2是沒通過濾波器的結(jié)果，因此與圖1相同。由上圖可以看出輸入信號存在較為嚴(yán)重的干擾，因此需要對其進(jìn)行濾波下圖是濾波前與濾波后的兩路波形對比圖：從波形圖的對比可以看出通過截止頻率為40Hz的低通濾波器對信號的處理，基本上把高于40Hz的信號濾掉，使我們得到了較為準(zhǔn)確的直流信號，并且通過電位器可以得到0到5伏之間的任何一個電壓值。第二路溫度信號的模擬顯示：通過對0到5伏直流電壓擴(kuò)大20倍來模擬0到100的溫度，從而實現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)采集，溫度顯示控件顯示當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)。通過條件結(jié)構(gòu)對兩路數(shù)據(jù)進(jìn)行實時存儲，分別存儲在盤的lxm1和lxm2中，以下是我在excel中所存儲的數(shù)據(jù)，第一組為電壓數(shù)據(jù)，第二組為溫度數(shù)據(jù)。 采用前面板的波形控件對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時顯示，左面的為通道一采集的直流電壓數(shù)據(jù)，右面的為采集的溫度數(shù)據(jù)。五、實驗體會