虚拟仪器开发环境LabVIEW及其数据采集.

第22卷第5期计算机工程与设计2001年10月VoI.22No.5COMPUTERENGINEERINGANDDESIGNOct.200l文章蝙号:1000.70241200105-0061—03中圈分类号TP274文献标识码A虚拟仪器开发环境LabVIEW及其数据采集陈托汤晓安(国防科学技术大学,陡沙410073摘要:文中在介绍最新技术虚拟仪器及其开发环境LabVIEW特点的基础上,全面分析了Lab—VIEW中的数据采集技术,并给出了应用实例.关键词:虚拟仪器;LabVIEw;数裾采集随着现代电子技术和计算机技术的飞速发展和普及应用,自动化测试与电子测量仪器这个技术领域发生了深刻的变化。尤其是近年来美国NI公司的创新产品图形化编程环境LabVIEW的出现,使虚拟仪器技术为工业界所接收,进而成为当前国际±:最先进的仪器技术之一,并得到广泛应用。所谓虚拟仪器.就是在通用计算机平台上,用户根据自己的需求定义和设计仪器的测试功能,其实质是将传统仪器硬什和最新计算机软件技术充分结合起来,以实现并扩展传统仪器的功能。与传统仪器相比,虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性能价格比和可操作性等方面均具备明显的技术优势。1虚拟仪器软件LabVIEW虚拟仪器最重要、最核心的技术是虚拟仪器软件开发环境。LabVIEW(LaboratoryV'urtualInstrumentEngineeringWorkbench是目前国际L应用最广的虚拟仪器开发环境之一,主要应用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示等领域,并适用于Windows3.x/95198/NT、Macintosh、UNIX等多种一i同的操作系统平台。与传统程序语言不同,LabVIEW采用强大的图形化语言(G语言编程,面向测试工程师而非专业程序员,编程简单方便,界面形象直观,具有强大的数据可视化分析和仪器控制能力等特点。LabVIEW是一个功能强大、方便灵活的集成开发环境。为更逼真地模拟传统仪器的工作方式,Lab-VIEW提供了丰富的控件,如各种旋钮、开关、仪表盘、模拟数字示波器等,并可根据实际需要定制控件;LabVIEW完整地集成了与GPIB、VXI、RS一232、RS-485和内插式数据采集卡等硬件的通讯:LabVlEW还具有内置程序库,提供了大量的连接机制,通过DLLs、共享库、ActiveX等途径实现与外部程序代码或软件系统的连接,将其自身无法或不易实现的任务通过能够或更适于完成此类任务的外部程序代码来实现,从而最终增强了LabVIEW的整体功能。使用LabVIEW开发环境,用户可以创建32位的编译程序,从而使常规的数据采集、测试等任务得咀高速执行.LabVIEW是真正的编译器,用户可阻创建独立的可执行程序,能够脱离开发环境而单独运行。2LIbVIEW中的数据采集2.1概述数据采集(DataAequsition—DAQ系统的基本任务是产生或测量物理信号。要使计算机系统能够测量物理信号,首先要用传感嚣将物理信号转换成电压或电漉之类的电信号.然后借助信号调理辅助收辅日期:201J0q4-28作者简介阵敏(1969-,女.江两省南昌市人,讲师,硕士,主要研究方向为人工智能和自动控制一61电路,对信号进行一定的预处理。总之,数据采集是借助软件来控制整个DAQ系统的.包括采集原始数据、分析致据以及给出结果等。NI公司生产了组建完整的DAQ系统所需的全部组件。LabVIEW的数据采集程序库包括许多NI公司生产的DAQ卡的驱动程序。通常块DAQ卡可以完成多种功能,如A/D转换、D/A转换、数字I/O、计数器/定时器操作等。2.2DAQ硬件的安装与配置存使用LabVIEW进行数据采集之前,必须对DAQ硬件进行正确的安装和配簧,具体过程分为以下3步。(1安装N1一DAQ驱动程序:在Wmdows环境下,LabVlEW安装软件会提示用户安装NI—DAQ驱动器软件。NI.DAQ驱动器软件为LabVIEW提供了与DAQ器件和信号调理硬件之间的高级接口。NI公司的全部DAQ器件都与NI-DAQ驱动器软件组装在一起。(2DAQ卡的安装与配置:DAQ卡的安装需参照采集卡用户手册。DAQ卡的配置则可参照N1一DAQ配置向导在线帮助文件”nidaqcfgCXC”来进行,可配置DAQ卡的设备号、模拟输入极性(单极或双极、模拟输入模式(单端输入或差分输入、模拟输出极性等属性。O模拟输入通道配簧:通道配置可通过执行LabVIEW中“project”菜单的“DAQWizards”子菜单里“DAOChannelWizards…”命令来完成。该通道配置向导(DAQChannelWizard是Windows环境F的应用程序,用来对包括DAQ插卡、独立DAQ产品以及SCXI模件等DAQ器件的模拟输入通道进行配置。通过异j户链入通道名称、被测最物理信号的范围、所使用的传感器、传感器输出范围以及相关的DAQ硬件等信息,DAQ通道配置向导可确定在DAQ硬件通道上测量的物理参数。2.3DAQ子程序LabVIEW的DAQ程序包括模拟输入(AnalogInput、模拟输出(AnalogOutput、数宁输入/输出(Di・gitalI/0、计数器(Counter、标定和配置(CalibrationandConfigm'afion以及信号调理(SignalConditioning等6类。其中,每类又分成简单程序(EasyFOVls、中级程序(IntermediateVIs、应用程序(UtilityVIs和高级程序(AdvancedVIs4类。简单程序仅仅只是表而培接口程序,它能执行基本的模拟量输入、模拟量输出、数字i/o以及计数器,定时器操作。它简单易用,并且包含‘个简单的出错处理方法。当出错时,将弹出一个对话框,显示出错信息,用户可以选择终止程序执行或者忽略错误。相对于简单程序而言,中级程序具备更多的硬什设置功能,使用上具有更大的灵活性,可以更有效地开发实用程序。它具有许多简单程序所缺乏的功能,如外部时钟等。它对出错的处理也更加灵活,可以把出错状态信息传递给其它程序,可以编程处理出错情况。应用程序是中级程序的通用组合,在功能和操作上与中级程序相同。高级程序涉及到与DAQ驱动程序的低层接口。开发实用程序时通常并不需要用到高级程序,但当简单程序和中级程序不具备用于控制特殊DAQ功能的输入时,可以使用高级程序来实现。高级程序从DAQ驱动程序返旧的状态信息最多。在实用程序开发中,常用的DAQ子程序包括模拟输入与输出、波形的输入与输出、连续数据采集。(1模拟输入与输出:模拟输入与输出是DAQ卡的基本功能。“AnalogInput”子模板下的”AISampleChanncI”程序测量指定通道上信号的一个采样点,并返回测量值。”Analog.Output”了模板下的”AOUpdateChannel”程序把一个给定电压值在一个模拟输出通道上输出。(2波形的输入与输出:在许多应用场合,’次只采样一个数据点是远远不够的。另外,采样点之问的阃隔很难恒定.因为它受到多种因素的影响,如循环的执行速度、_『程序的调用时『BJ等。LabVIEW的DAQ程序库提供的”AIAcquireWaveform(s”和”AOGenerateWaveform”程序可以以大干单点操作的速度进行多点的数据采集和波形生成.并且用户可咀自定义采样率。”AIAcquireWavcform(s”程序从一个(多个指定的输入通道按用户定义的采样率、采样点数采集数据,并返回采样结果数据到计算机。”AOGenerateWaveform”程序在一个模拟输出通道上以用户定义的更新速率生成一个电压波形。一62。。然∞j滁篇li“p…33”1204A慧,:…i#蒿“’;嚣“‘“m#%,#*‘…,*J1l_。∞*m”I,lⅫ:¨岫11-*∞|r*nB≮&1“qtH:Ⅷ∞#Ynm…n・to≤嚣^1[nl%№n.*目【*-】{*%Ⅲ№“*№0目2。1目#日*JDAQ【:*%№w1_ⅣnA{日t《bf“cu【Ⅱburrr11%¨ImVIEWH№&Hm#m∞wb^:_Hnm._ⅡHⅦ*镕“-xmmj-.I^Qpm☆K*n%…“∞≈”mm*’一^*&“目m¨l*m∞*d十j』#n¨%¨㈣“T☆±&d∞mW^m^labVIEWl≈*r*%U“m#州r…mm“H44'Imb^“Jm口mm“口^mm&#m￥☆**m^HLabV[EWn十∞自}m^自“*m№m““%bM*J¨々L#Ⅱ¨j_:_“¨Ⅻ“1w…㈨…_¨HnnL∞f}fⅫ1目《‰∞m~…hbVIEWmH&￡“∞mr¨'…Mw■w“^*’￥*nJ『&¨MuHⅡ*≈J’{十m*hbVIEW#4Ⅻ№~mⅢn*#￥#*m“m㈣#n月1¨#m#№￥￥H*女ur…mm口目“一女m“∞¨^∞MH・…bPf04…’1“HR￡k㈨1c…u…1MJNH㈤”ⅢI【・tⅡu¨m“to口oratl。丌998t}_ILh…bW…q㈦‘mBⅫc…LL“fM]Nationalh…GnNCo州atRm】996L1i№mmnmHH】abVTEWnH*十m帅∞ltr【_…E¨1m‘【*0&￥I,qo…Virtaa】lnstrumentdevelopmentenvironment—LabVIEWanddataacqusitioncFi二NM…AN(_xim口”【Nn㈣a】t1__】…II,“】】e&帅hno‘Ⅵy0‰ncs㈣4cm”}舳sTraEt.ms…intmdllL}svnuⅢ】nHl…cn_h¨1b‘Io”c【L’p…Lcn……¨abVJEWme¨JELuss…ndrrHlzc‘l__elechJ10lc’…rdam“‘Lus【‘lt¨_,_lIabV[EWK…nrdsv【“l【mm;…ct-l】abv]HWd…cu_15l’10nLl】^0’虚拟仪器开发环境LabVIEW及其数据采集作者:陈敏,汤晓安作者单位:国防科学技术大学刊名:计算机工程与设计英文刊名:COMPUTERENGINEERINGANDDESIGN年,卷(期:2001,22(5被引用次数:40次参考文献(1条1.陈敏虚拟仪器软件LabVIEW在仪器控制中的应用1999相似文献(10条1.期刊论文孟虎.李将渊.汤永怀.郭德鹏.MENGHu.LIJiang-yuan.TANGYong-huai.GUODe-peng基于LabVIEW8.0的pH电位滴定虚拟仪器-分析科学学报2009,25(6运用离子选择性电极、调理电路、DAQ卡和计算机,构建了基于LabVIEW8.0的电位滴定虚拟仪器,实现了电位滴定实验数据的自动记录和自动处理.将该虚拟仪器应用到乙酸等的电位滴定实验表明,实验结果相对标准偏差小于0.65%,提高了实验结果的重现性和准确性;且虚拟仪器界面友好、操作简便、实时绘出滴定曲线,自动处理数据及即时得到结果.2.期刊论文凌锋.LingFeng基于LabVIEW的网络化虚拟仪器实验与教学管理系统的设计-丽水学院学报2009,31(2介绍了虚拟仪器在实验教学中应用的先进性和必要性,详细阐述了基于LabVIEW的网络化虚拟仪器实验教学管理系统的实现方法.通过建立虚拟仪器实验系统,结合数据库和网络技术建立数据库,开发网络化的虚拟实验管理系统,充分发挥了虚拟仪器的优势,最大限度地实现了硬件资源共享.以一个用当今流行的虚拟仪器开发软件LabVIEW开发的虚拟仪器实验系统为例,分析了网络化的虚拟仪器在实验教学中的优势.3.学位论文于晓薇基于LabVIEW的虚拟仪器研究及其在板材厚度监测中的应用2004虚拟仪器是测量仪器的主要发展方向.板材厚度在线监测是具有应用价值的研究课题.本文研究基于LabVIEW开发平台的虚拟仪器构建方法,并结合实际课题,开发板材厚度在线监测系统.全文共分为六章:第一章论述了虚拟仪器的发展和虚拟仪器的特点,板材厚度监测技术的现状,指出了板材厚度在线监测系统项目研究的重要性.第二章从需求分析入手,研究了构建虚拟仪器的方法.以简单实例明晰构建的步骤,对非NI公司支持板卡在LabVIEW平台上的应用提供解决方案.第三章