NI-数据采集卡使用说明书

第一章NI数据采集卡使用说明书编写人：梅飞一、安装与配置1.在安装板卡之前，请首先安装NI-DAQ驱动程序软件。您可以在随卡附带的光盘内找到这个驱动程序软件。另外，NI公司的网站上也提供这个驱动程序软件的免费下载：=132070_US如果您使用LabVIEW或LabWindows/CVI等软件来进行编程,需要在安装驱动软件之前先安装开发平台LabVIEW或LabWindows/CVI等软件。安装过程中，安装程序会提醒您插入DAQ驱动光盘。2.NI-DAQ驱动软件正确安装后,请关闭计算机,插入数据采集板卡,启动计算机,即可自动找到板卡并安装好，完成整个安装过程。注意：在安装PCI或者PXI板卡时，一定要将电脑电源关闭；PC机则昀好将电源线拔掉，以免电脑主板关机后仍然带电，造成各类损伤。二、模拟输入说明1.信号类型根据信号的参考情况，一个电压源可以分为两类：接地信号、浮地信号。接地信号:接地信号是信号的一端直接接地的电压信号。它的参考点是系统地（例如大地或建筑物的地）。昀常见的接地信号源是通过墙上的电源插座接入建筑物地的设备，例如信号发生器和电源供电设备等。浮地信号:一个不与任何地（如大地或建筑物的地）连接的电压信号称为浮地信号。一些常见的浮地信号有电池、热电偶、变压器和隔离放大器。2．测量方式按信号连接方式不同可分为三种测量方式：差分(DIFF)；参考单端(RSE)；非参考单端（NRSE）。注意：NI公司的部分型号数据采集卡不一定完全支持上述三种测量方式，请查询对应数采卡的使用手册。按测量方式分类可以分为以下两大类测试系统：1）差分测试系统(DIFF)可避免接地回路干扰可避免因环境引起的共模干扰当输入信号有以下情况时，使用差分测试系统：低电平信号（例如小于1V）。信号电缆比较长或没有屏蔽，环境噪声较大。任何一个输入信号要求单独的参考点。2）单端测试系统尽管差分测试系统是一种比较理想的选择，但是单端测试系统可以使用两倍的测试通道。单端测试系统所有信号都参考一个公共参考点，即仪器放大器的负极。当输入信号符合以下条件时可以使用单端测试系统：高电平信号（通常大于1V）。距离比较短（通常小于5米）或电缆的屏蔽性能较好，环境无噪声。所有信号可以共享一个公共参考点。单端测试系统分为参考单端测试系统和非参考单端测试系统。A参考单端（RSE）参考单端测试系统用于测试浮地信号，它把信号参考点与仪器模拟输入地连接起来。B.非参考单端(NRSE)可避免接地回路干扰非参考单端测试系统用于测试接地信号。与参考单端测试系统不同的是因为所有输入信号都已经接地了，所以信号参考点不需要再接地。针对上述信号使用的接线方式具体请参考下图:3一般来说：接地信号的测量，可以用差分或非参考单端方式；浮地信号的测量，可以用上述三种测量方式；此外，在用差分和非参考单端测量方式时,为避免叠加在输入端的共模电压（仪器放大器输入端相对于仪器放大器接地端之间的电压）超出允许范围，需在测量端与测量地之间连接偏置电阻。3偏置电阻的选择一个信号源必须有参考地AIGND（模拟地）。下图表示了在浮地信号源下，并行连接两个偏置电阻。如果你没有连接电阻，信号源浮地，信号源就不可能一直保持程控增益放大器（PGIA）的共模信号范围，程控增益放大器将饱和，而导致读数不准。如果信号源阻抗小于100欧，昀简单的方法是将信号的正端接到PGIA的正端，信号的负端接AIGND，也接到PGIA的负端输入，不用接任何电阻。如果信号源阻抗大于100欧：1)如果采集卡有交流耦合功能并启用（即采集卡内部有前端处理电路，可以去掉信号源的直流分量（一般方法为串联电容））：PGIA需要在正端输入和AIGND之间加一个电阻（R1）。如果信号源为低阻抗，R1可选择阻值为100kΩ到1MΩ，负端直接连到AIGND(即R2=0)；如果信号源为高阻抗，一般选择在正负端各接一个电阻R1和R2（R1=R2）。2)如果采集卡没有交流耦合功能或者不启用：A.如果信号源阻抗比较大，直接连接会有不平衡的差分信号。噪声静电耦合给了正端，但由于负端接地却没耦合给负端，因此噪声显示为差分信号而不是共模信号，PGIA并不接收它。在这种情况下，需要将信号源负端通过一个电阻（R2）连到AIGND，而不是直接连接到AIGND，电阻值大概为信号源阻抗的100倍。这个电阻将平衡两路信号，将噪声同时耦合到两端。B.你也可以在正端和AIGND之间再连接一个电阻R1（R1=R2），来充分平衡信号。这种接法有利于更好的抗噪，但是两个电阻对信号源也会造成负担过重。注意：接R1，R2之后测量信号的幅值会有-1%的误差。以PXI-6071E（68pin）为例，简单介绍一下不同测量方式的接线方法。下图是PXI-6071E数采卡的引脚定义图：4（1）差分（DIFF）测量方式：使用2根模拟输入接线，信号一端连接在PGIA正端，另一端连接在PGIA负端。板卡上正负端接线通道的关系：正端为ACHi,负端为ACH(i＋8)，（i＝0..7），依此类推。例如：使用数采卡的0通道，信号源接ACH0(68号引脚),负端接ACH8（34号引脚）。（2）参考单端（RSE）测量方式：使用1根模拟输入接线，信号一端连接在PGIA正端,另一端连接在系统地端(AIGND)。板卡上正端为ACHi,系统地端为AIGND。例如：使用数采卡的0通道，信号源正端接ACH0（68号引脚），负端接AIGND（67号引脚）。注：所有AIGND在板卡内部直接连通共地。（3）非参考单端（NRSE）测量方式：使用1根模拟输入接线,信号一端连接在PGIA正端,另一端连接在非系统地的共同端（AISENSE）。板卡上正端为ACHi,共同端为AISENSE。例如：使用数采卡的05通道，信号源正端接ACH0（68号引脚），负端接AISENSE(62号引脚)。注：如用差分或非参考单端测量方式，注意偏置电阻的选择。（详见3偏置电阻的选择）（4）常见引脚定义：ACHx：模拟输入端；若使用差分方式则正负端对应关系为：ACHi,ACH(i＋8)，（i＝0..7）。AIGND:模拟输入参考地接入方式参考端；AISENSE:模拟输入非参考地接入方式参考端；三模拟输出说明需要将输出正端接AOx，负端接AOGNDx。1下图表示了NI数据采集卡上的模拟输出的连接方法：2模拟输出端名称原始输出端名称实际命名作用DAC0OUTAO0模拟输出通道0DAC1OUTAO1模拟输出通道1EXTREFAOEXTREF模拟输出外部参考AOGNDAOGND模拟输出地例如：如果使用数采卡的1通道，就将输出正端接AO1（21引脚），负端接AOGND1（54引脚）。四数字I/O需要将输出正端接DIOx，负端接任意一个DGND。1各种设备的数字端口数量有所不同。下图表示了三种典型的数字I/O应用的连接方式：6图中P00..3配置为数字输入，P04..7配置为数字输出。数字输入应用包括接收TTL信号和接收外部设备状态（例如开关状态）。数字输出应用包括发送TTL信号和驱动外部设备（例如图示中的LED）。例如：如果使用数采卡DIO的1通道作为输出，就将输出正端接DIO1（17引脚），负端接任意一个DGND（如18引脚）。五计数器计数器测量和产生数字信号。常用于测量信号频率或者信号周期。信号连接方式根据不同的设备要求而不同。以6071E为例：测常规时间（包括脉冲宽度，周期，频率）：直接将待测信号正端接入计数器的SOURCE端（如计数器1的42引脚），信号负端接板卡的任意数字地（如35引脚）；GATE（41引脚）可不接信号，使用内部时基（不用接线，软件定义）；OUT（40引脚）可产生脉冲或脉冲序列。测高频：可用两个计数器：计数器0的SOURCE（37引脚）使用内部时基（不用接线，软件定义），计数器0的OUT（2引脚）接计数器1的GATE（41引脚），待测频率接计数器1的SOURCE（42引脚）。下列表是不同计数测量的输入接线端口。测量Ctr0（计数器0）Ctr1（计数器1）边沿计数边沿：PFI8计数方向：PFI11边沿：PFI3计数方向：PFI11脉宽测量PFI9PFI4周期/频率测量（低频用1个计数器）PFI9PFI4周期/频率测量（高频用2个计数器）PFI8PFI37周期/频率测量（大范围用2个计数器）PFI8PFI3半周期测量PFI9PFI4下列表是计数器输出的输出接线端口，你可以使用不同的PFI线。Ctr0（计数器0）Ctr1CTR0OUT(2引脚)CTR1OUT（40引脚）以E系列数据采集卡举例：下表是不同计数测量的缺省输入接线端口。对任何输入端口，你可以使用不同的PFI线。对于改变测量的PFI缺省输入，需要利用NI-DAQmx通道属性在程序中设置。测量Ctr0（计数器0）Ctr1（计数器1）边沿计数边沿：PFI8计数方向：PFI11边沿：PFI3计数方向：PFI11脉宽测量PFI9PFI4周期/频率测量（低频用1个计数器）PFI9PFI4周期/频率测量（高频用2个计数器）PFI8PFI3周期/频率测量（大范围用2个计数器）PFI8PFI3半周期测量PFI9PFI4两沿分离测量开始：PFI10停止：PFI9开始：PFI11停止：PFI4位置测量A：PFI8B：PFI10Z：PFI9A：PFI3B：PFI11Z：PFI4下列表是计数器输出的输出接线端口，你也可以使用不同的PFI线。Ctr0（计数器0）Ctr1PFI12PFI13数据采集卡详细介绍见附带在光盘内的英文版使用手册，或者网上下载：=Data%20Acquisition%3E%3EMultifunction%20DAQ&view=web_product_currentandold&node=13218第二章计算机虚拟仪器图形编程LabVIEW实验教材9目录第一课LABVIEW概述......................................................................................................................4第一节虚拟仪器（VI）的概念...............................................................................................4第二节LABVIEW的操作模板......................................................................................................6工具模板（ToolsPalette）................................................................................................6控制模板(ControlsPalette)...............................................................................................7功能模板(FunctionsPalette).............................................................................................8第三节创建一个VI程序...........................................................................