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虚拟仪器12,电子科技大学自动化学院 詹惠琴 zhanhq,第十章 多功能数据采集卡 第十一章 数 据 采 集,第十章 多功能数据采集卡,虚拟仪器硬件的基本组成:,数据采集卡(DAQ: Data Acquisition ),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。,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)、010V(单极性)划分为七档 每档通道增益分别为:1、2、5、10、20、50、100 FIFO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/S1KS/S 输出范围: 010V,5V电压输出,DC耦合,3数字I/O 通道数: 24 I/O TTL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,PCI-1200卡的组成原理,PCI-1200卡I/O连接器引脚说明,第十一章 数 据 采 集,11-1 DAQ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 & Automation Explorer)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,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Analog Input , 3.通道名 Ain1 4.测量类型 Voltage 5.单位:V,范围 5V5V 6.刻度模式 No Scaling 7.设备:PCI-1200 通道:0 ACH0,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,11-2 数据采集函数,Data Acquisition模板分成六个子模板: Analog Input(模拟输入), Analog Output(模拟输出), Digital I/O(数字I/O), Counter(计数器), Calibration And Configuration(校准器和配置), Signal Conditioning(信号调理)。,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,AI Sample Channel.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; high limit和low limit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)。,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。 AI Acquire Waveform.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。 number of samples端口可指定采样点数,为一个数字(整型);sample rate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 actual sample period端口是实际采样周期,单位是秒。,实验连线图,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”AI Acquire Waveform”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),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、,AI Acquire Waveforms.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; number of samples/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;,11.2.2 模拟输出,Data Acquisition模板中的Analog Output(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,单点输出 AO Update Channel.vi AO Generate Waveform.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。,11.2.4 数字信号的输入和输出,Data Acquisition模板中的Digital I/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),Write To Digital Port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。 port width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; digital channel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)。,实验内容:,1、利用DAQ CHANNEL WIZARD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,并显示采集的模拟波形,同时利用示波器进行对照验证。分别输入正弦波、方波、三角波信号,幅度为4V,频率分别为100Hz,1kHz,10kHz,选择适当的采样率和采样点数,每次采集显示24个完整波形。 3、将2题中采集到的波形从PCI-1200卡的模拟通道DAC0输出,选择合适的更新速度,使输出的信号频率分别为50Hz,500Hz,5kHz,利用示波器测试输出的波形。,
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