虚拟仪器课程设计案例(DYS18试验箱)说明书

北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.com一．温度测量实验原理：1.本实验的热敏电阻阻值与温度关系为其中：R1、R2为绝对温度下T1、T2时的电阻值（kΩ）；B：B值（K）实验所用热敏电阻B=3470(K)，T=298K时，R=5K。与一3K电阻分压得5)]29811(3470[533TEXPV对上式进行曲线拟合可近似得到温度与电压的线性关系T=23.68*V-19.59(OC)2、热敏电阻RT1构成的测温电路图如下图所示：热敏电阻RT1与R1串联分压，电路输出电压与温度成正比。3、测量电路输出的模拟电压通过U18接口转化为数字信号输入PC机，这一AD转换功能由U18硬件平台提供，U18软件内的U18软件功能模块实现硬件接口的驱动和通信及信号处理等基本功能的实现。4.如图所示，当温度变大时，热敏电阻RT1电阻变小，在分压点产生一线性电压，经电压跟随器保持后，经过LM324进行一级和二级放大，输出一个正向、与温度变化大小成正比的线性电压。实验步骤：1．接线：用DB37电缆将实验板的模拟口XS1与采集卡的模拟口XS1连接。2．调节硬件测温电路中的RX1电位器阻值，从而调节输入信号幅度和电路的放大倍北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.com数，确定电路的电压输出幅度与温度变化之间的比例关系。3．最终结果是：当温度升高时，响应的电压显示曲线也响应增大；反之亦然，当温度降低时，响应的电压显示曲线也响应减小。4．利用labview软件的设计平台及U18提供的功能模块，设计温度监测及显示用虚拟仪器。软件流程:说明：由于电路中反馈大于1，所以在数据处理时bCHaT0中，a应大于23.68，通过调节RX1校正。初始化设备初始化AD部件读取模拟口CH0数据数据处理释放AD部件是否结束YN释放设备北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.comLabview面板图：Labview流程图：北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.com二.光强检测与控制实验原理：当U18的DA0端为5V时，发光二极管不发光。当U18的DA0端为0V时，发光二极管发光，其光强通过电阻RX2进行调节，所发出的光经过光敏电阻接收，光敏电阻值与光强成反比。当光强增大时，光敏电阻阻值减小；当光强减弱时，光敏电阻北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.com阻值增大。光敏电阻上产生变化的电压，该电压通过U2ALM358放大输出至CH1。实验步骤：1．接线：用DB37电缆将实验板模拟口XS1与采集卡模拟口XS1连接。2．控制U18的DA0端，使其输出0V电压，发光二极管发光，通过屏幕观察通过CH1端输入的光强信号波形；改变DA0输出电压，通过屏幕观察通过CH1端输入的光强信号波形。3．结果：当发光二极管光强增大时，屏幕显示的光强信号减小；当发光二极管光强减小时，屏幕显示的光强信号增大。软件流程初始化设备初始化AD部件读取模拟口CH1数据数据处理释放AD部件输出模拟量到DA0是否结束释放设备NY北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.comLabview面板图：Labview流程图：北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.com三.红绿灯系统实验原理：北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.comU18通过DO0、DO1、DO2输出高电平或低电平信号，通过U9ULN2003器件反向后，分别驱动D6红灯、D7黄灯、D8绿灯开始发光或结束发光，同时，U18通过设置DO7~DO13端为高电平或低电平信号，通过U10ULN2003分别反向驱动DIG1数码管a~g各段显示相应的数码信息，最终实现当某一灯亮时，数码管从某一数值开始倒记时。实验步骤：1．接线：用电缆将实验板数字口XS2与采集卡数字口连接。2．调试与结果：通过U18应用软件控制U18的DO0、DO1、DO2端的高或低电平状态，点亮红、黄、绿三盏灯中的一只，同时控制U18的DO7~DO13端的高或低电平状态，显示某一数值，并按每秒减1的规则控制数码管显示相应的数值。3．整个显示过程是：红灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1的规则显示—当显示值为0时，红灯暗，黄灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1的规则显示—当显示值为0时，黄灯暗，绿灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1的规则显示—当显示值为0时，绿灯暗，黄灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1的规则显示—当显示值为0时，黄灯暗，红灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1的规则显示。如此循环往复。软件流程初始化设备流程选择i=？0红灯亮t-1是否结束显示时间延时1秒t=0?黄灯亮绿灯亮黄灯亮123读取时间tNYN北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.com说明：时间显示采用CASE结构进行7段译码输出至数码管D8~D14。Labview面板图：Labview流程图：北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.com四.红外传输实验原理：北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.com如图所示，U13CD4060B通过外接晶振电路在第9端产生一路频率为38KHZ的方波信号作为调制信号，输入与门U14A74HC08的2端；另一路为需发射的数据，它通过DO14端输入与门U14A74HC08的1端。输入的数据在与门调制，在其输出端形成调制后的数据波，从而通过Q2S8050控制红外发光二极管D13以38KHZ的频率发出红外光。Q31736为去调制波的红外接收器，它去掉38KHZ的调制波，解调成原始的输入数据信号，通过3端输出至U14B74HC08及U5B74HC14的驱动整形，连接至DI9。实验步骤：1．接线：用电缆将实验板数字口XS2与采集卡数字口XS2连接。2．调试与结果：控制labview应用软件使U18的DO14端形成一路需传输的原始数据信号，在屏幕上可观察到U18的DI9端输入的信号与原始数据信号一致。3．软件设计：用labview设计红外传输程序，要求输出整数或布尔数组，同时显示发送和接收数据进行比较。软件流程初始化设备发送类型数字转化为布尔数组布尔数组取数组长度Li=0取第i个元素通过DO14发送延时通过DI9接收延时北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.com说明：取第i个元素，i+1及i?=L可用forloop实现。Labview面板图：北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.comLabview流程图：北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.com五.模拟电梯工作（步进电机）北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.com实验原理：1.本实验使用的步进电机用直流+12V电压，电机线圈由A、/A、B、/B四相组成。2.驱动方式为四相四拍方式,各线圈通电顺序如下表。表中首先向A线圈输入驱动电流，接着/A、B、/B线圈驱动，最后又返回到A线圈驱动，按这种顺序切换，电机轴按顺时针方向旋转。若通电顺序相反，则电机轴按逆时针方向旋转。（注：为提高步进电机负载能力和运行平稳可使用四相八拍驱动方式。）四相四拍四相八拍3．电路原理图:a.步进电机的原理图01234567A11000001/A01110000B00011100/B00000111北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.comDO3-DO6分别控制电机的四相，“1”代表该相加电流工作。霍尔元件T1-T8检测旋转臂的位置，旋转臂上带有一磁钢，当霍尔元件输出为“0”代表旋转臂到了它的上方，经74HC14整形反向后，连接至DI0—DI7，即当DI0—DI7某一位检测到“1”的时候代表旋转臂到了某一霍尔元件的上方。北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.com实验步骤：1．接线：用电缆将实验板数字口XS2与采集卡数字口XS2连接。2．调试与结果：控制DO3－DO6使步进电机旋转，当霍尔元件检测到磁钢时，对应的LED点亮，并通过U18的DI0-DI7传入PC，经处理后控制U18的DO7~DO13端的高或低电平状态，通过数码管显示对应数值。3．软件设计：用labview编程来模拟8层电梯的工作过程。软件流程说明：步进电机的驱动可采用forloop嵌套CASE实现。初始化设备驱动方式TUREFALSE四相四拍四相八拍依序输出至DO3-DO6控制步进电机读入DI0-DI7的数据，转换为整型AA=0?楼层N不变YN=log2A+1七段译码输出至DO7-DO14是否结束释放设备YN北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.comLabview面板图：北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.comLabview流程图：北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.com北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.com六.电机调速与测速实验原理：调速控制：如图所示，U18的DA1输出一个0~5V大小的直流电压，经过U3ALM358放大一倍后得到0~10V大小的电压，该电压信号再经过U4CA3140和Q12073进行功率放大，电流达到75mA,从而驱动电机转动。测速过程：如图所示，电机上的风扇安装在光耦的发射端和接收端之间，风扇的叶片为9片，当风扇转动时，叶片阻挡光耦发射出的光信号，在光耦接收端得到一段连续的脉冲波形，该脉冲波形经过U5A74HC14进行整形后，得到一形状规则的脉冲波形。整形后的脉冲波形输出至U18的8254计数器的CLK0端，进行记数显示。实验步骤:1.接线：将实验板的数字口XS2和模拟口XS1与采集卡上对应数字口XS2和模拟口XS1连接。2.调试与结果：用labview软件改变DA1端的输出电压大小，改变电机的转速，从而在显示屏上显示出不同的速度值。北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.com软件流程说明：因为风扇叶片为9片，所以应将1s内计数值除以9才得到风扇转速。初始化设备输出模拟量到DA1进行调速初始化计数器读取计数值存为L1延时1sL2=L1速度V=(L2-L1)/9是否结束Y释放设备N北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚拟仪器教学实验系统@dsolab.comLabview面板图：北京迪阳正泰科技发展公司Labview虚