NI USB-6000 DAQ设备用户指南.pdf

用户指南NI USB-6000USB多功能DAQ设备本用户指南主要介绍NI USB-6000数据采集(DAQ)设备的使用方法。NI USB-6000提供USB接口、8个单端模拟(AI)输入通道、4个数字输入/输出(D1O)通道和1个32位计数器。图1.NI USB-6000俯视图和后视图口 NATIONAL INSTRUMENTS1螺栓端子连接器2 LED指示灯3 Micro-B型USB连接器目录安全守则.2电磁兼容性守则.2拆包.3包装清单.3设备安装.3安装软件.3安装硬件.4检查安装是否正确.4在应用程序中使用NI USB-6000.5组件.6原理框图.6LED指示灯.6线缆和附件.7NATIONAL 产 INSTRUMENTS引脚和信号说明.7模拟输入.8连接模拟输入信号.9AI开始触发.11数字1/0.12上电状态.12源极/漏极.13I/O保护.13PFI0 和 PFI 1.14PFI0用作计数器源.14PFI1用作模拟输入采集触发.14进阶指南.14范例程序.14相关文档.14全球技术支持和服务.17安全守则请遵循本手册的说明使用NI USB-6000oN 注意 关于重要安全性和电磁兼容性的详细信息，见Read Me First:Safety and Electromagnetic Compatibility文档。如要在线获取该文档，请访问 注意请勿采用本文档中未提及的其他方式使用设备。错误的使用方式可能 带来危险。设备如发生损坏，其内部的安全保护机制也会受到影响。关于受 损设备的维修事宜，请联系National InstrumentsoA 注意请勿采用本文档未提及的其他方式替换设备元器件或改动设备。设备 仅可与安装说明中允许的机箱、模块、附件及线缆配套使用。A 注意请勿在可能发生爆炸或存在易燃气体的环境中使用设备。如必须在此 类环境下使用，请为设备选择合适的外壳。电磁兼容性守则经测试，本产品符合电磁兼容性(EMC)要求和限制，详情见产品规范。产品在电磁环 境中工作时，这些要求和限制可提供合理防护，防止有害干扰。本产品适用于工业环境，但在某些安装环境下使用可能产生有害干扰，如产品连接至外 设、测试对象或用于住宅区或商业区。如要最小化广播电视接收干扰，避免设备性能降 低至不可接受的程度，请严格按照产品文档安装和使用本产品。此外，未经NI明示许可，用户不得对产品进行任何改动，否则将在法律上丧失操作本 设备的权利。N 注意 为保证指定的EMC性能，连接螺栓端子连接器的导线或线缆长度不 得超过0.5米(20 in.)o2|NI USB-6000 用户指南拆包为防止静电放电（ESD）,NI USB-6000发运时采用防静电包装。ESD会损坏设备部件。注意勿勿触碰连接器外露的引脚。为避免取用设备时产生ESD损害，请采取下列措施：佩戴接地腕带或接触接地物体以确保人体接地。从包装里取出设备前，将防静电包装与计算机机箱的金属部分接触。移除包装，检查是否存在松散的组件或其他损坏迹象。如发生任何损坏，请联系NI。请勿安装已损坏的设备。不使用设备时，将设备置于防静电包装内。包装清单NI USB-6000包装盒中含下列物品：NI USB-6000 螺栓端子连接器 高速USB线缆 NLDAQmxDVD NI USB-6000快速入门设备安装按照下列步骤完成设备安装。注关于适用于所有NI DAQ设备的说明，请参考 表1。2.安装NI-DAQmx9.8或更高版本。3.NI注册向导弹出时请进行产品注册。注 关于NI软件的最新版本，请访问 USB-6000 用户指南|National Instruments|3安装硬件1.将螺栓端子连接器插入设备连接器插槽，如图2所示。2.高速USB线缆两端的连接器类型不同，请将较小的Micro-B型连接器插入设备 端，较大的USB连接器插入USB接口，如图2所示。图2.NI USB-6000硬件安装图1螺栓端子连接器 2 高速USB线缆检查安装是否正确1.双击桌面 NI MAX 图标打开 Measurement&Automation Explorer(MAX)；或(Windows 8)在 NI 启动器中单击 Measurement&Automation Explorer。2.展开我的系统设备和接口，检查NI USB-6000是否出现在该项下。如设备未显 不，请按F5刷新MAX。如仍未显不，请访问 关问题。3.右键单击设备，选择自检。自检结束后将弹出个窗口显示设备通过验证或出现错 误。如出现错误，请访问 5 mm(0.2 5 in.)绝缘层，连接导线(1.3 1-0.08 mrrP,或 16-2 8AWG)至螺栓端子。将导线插入螺栓端子，并拧紧螺栓固定导线。关于 NI USB-6000设备引脚图,请参考图4o5.右键单击设备，选择测试面板，打开测试面板。6.单击开始测试设备的功能，或选择帮助查看使用说明。如提示出错，请访问 查询相关信息。7.单击关闭，退出测试面板。4|NI USB-6000 用户指南在应用程序中使用Nl USB-6000表1.DAQ助手教程位置用户可使用DAQ助手在若干NI应用程序软件中配置虚拟和测量通道。表1列出了 DAQ助手教程在各NI应用程序软件中的位置。NI应用软件教程位置LabVIEW选择帮助LabVIEW帮助，然后选择LabVIEW入门指 南DAQ入门指南在LabVIEW中进行NI-DAQmx测量LabWindows/CVI选择 HelpContents,然后选择 Using LabWindovvs/CVI Data AcquisitionTaking an NI-DAQmx Measurement in LabWindows/CVLMeasurement Studio选择 NI Measurement Studio HelpNI Measurement Studio Help,然后选择 Developing Projects with Measurement StudioGetting Started with the Measurement Studio Class LibrariesMeasurement Studio WalkthroughsWalkthrough:Creating a Measurement Studio NI-DAQmx Application oSignalExpress选择 HelpTaking an NI-DAQmx Measurement in SignalExpress o关于NI-DAQmx编程范例的详细信息，獐参考进阶指南。NI USB-6000 用户指南|National Instruments|5组件原理框图图3为NI USB-6000主要功能的原理框图。图3.NI USB-6000原理框图LED指示灯NI USB-6000有一个蓝色LED指示灯，用于显示设备状态，详情见表2。表2.LED状态/设备状态LED状态设备状态灭设备未连接或已停止。亮，不闪烁设备已连接并运行正常。闪烁设备出现错误。请等待10秒钟让设备自行恢复。如 LED灯持续闪烁，请断开设备然后重新连接。如错误-直存在，请联系NI。嵌系姥息见全球技术支持和服务。6|NI USB-6000 用户指南线缆和附件表3列出了适用于NI USB-6000的线缆和附件。注 如需完整附件列表及订购信息，请访问,查看NI USB-6000产 品页中的价格选项卡。表3.NI USB-6000线缆和附件附件产品编号说明USB-6000附件套装782 703-014个螺栓端子连接器，1个螺丝刀USB-6000系列建模附件779511-01非屏蔽电路试验板，用于自定义信号调 理和建模。高速USB线缆，A至Micro-B型连接器，1米782 909-01高速USB线缆，A至Micro-B型连接器，2米782 909-02引脚和信号说明图4为NI USB-6000的设备引脚图。关于通道的详细信息，见表4o 图4.NI USB-6000引脚说明DGNDP0.0/PFI 0P0.1/PFI 1P0.2P0.3Al GNDAI 0AI 1AI 2AI 3Al GNDAI 4AI 5AI 6AI 7Al GNDNI USB6000 用户指南|National Instruments|7表4.信号说明信号名称参考端方向说明DGND一一数字地一数字信号的参考点。AI GND一一模拟输入地模拟输入测量的参考点。P0.DGND输入或输出端口 0数字I/O通道0至3通道可配 置为输入或输出。详细信息见数字PFIODGND输入PFI0边沿计数器输入。详细信息见 PF1 0用作计数器源。PFI 1DGND输入PFI1数字触发输入。详细信息见 PF11用作模拟输入采集触发。AI AI GND输入模拟输入通道0至7模拟输入电压通 道。详细信息见摸戒胞人。模拟输入NI USB-6000有8个10 V固定量程模拟输入通道，用于单端模拟输入测量。图5为NI USB-6000的模拟输入电路图。图5.NI USB-6000模拟输入电路图模拟输入电路图中的主要组件如下：MUX多路复用器(MUX)每次将一个AI通道多路复用至放大器(AMP)o AMP放大器(AMP)在模数转换器(ADC)对模拟输入信号进行采样前缓冲信 号。ADC模数转换器(ADC)将模拟电压转换为数字编码，从而实现AI信号数字 化。AI FIFONI USB-6000可对固定或无限次数采样执行单个或多个A/D转换。AI采集过程中，先进先出(FIFO)缓存存储数据，确保数据不会丢失。8|NI USB-6000 用户指南连接模拟输入信号连接电压信号至NI USB-6000时，正电压信号连接AI端子，参考地信号连接AI GND 端子，如图6所示。图6.连接参考单端电压信号Al GND?设备对AI GND端信号10 V范围内的任何模拟输入信号可进行精确测量。超出10 V 范围外的输入信号会被截断，如图7所示。一般情况下，10.5 V时就会发生截波。图7.AI端信号超出10 V时发生截波NI USB-6000 用户指南|National Instruments|9连线注意事项下列内容主要介绍如何连接浮地和接地信号，以最大限度地减少测量误差。表5.模拟输入连线浮地信号源(未连接至建筑物地)不例:未接地的热电偶隔离输出的信号调理电池设备接地信号源示例：,未隔离输出的插入式设备测得信号值包含接地回路电势差(Va-Vb)。浮地信号源浮地信号源未连接至建筑物地，但有一个隔离参考点，如表5所示。常见的浮地信号 源有变压器、热电偶、电池设备、光学隔离器、隔离放大器输出等。具有隔离输出的仪 器或设备是浮接信号嫄。连接浮地信号源NI USB-6000上的AI通道共享一个公共参考点，即AI GND,这类A1叫做参考单端(RSE)o如输入信号要求具有独立的接地参考点或返回信号，请选择带差分输入的 NI DAQ设备。噪声耦合是造成测量误差的主要原因之一。静电噪声和电磁噪声是由信号路径的差别引 起的。磁耦合与两个信号导体之间的面积成正比。电耦合是两个导体之间电场差的函 数。为减少噪声，NI建议采用下列连线方法：缩短连接信号两极至设备的导线长度。将输入信号线与连接AIGND的导线绞合，以减少导体间的面积。采用RSE方式连接浮地信号源时，放大器既能抑制信号中的共模噪声，又能抑制信号 源和设备地之间的电势差。详细信息，请参考NI开发者园地教程：Field Wiring and Noise Considerations for Analog Signalso要访问该文档，请登录 USB-6000 用户指南接地信号源接地信号源是连接至建筑物系统地的信号源，如表5所示。如计算机连接的是与信号 源相同的电源系统，则信号源实际已连接至相对于设备的一个公共接地点。连接建筑物 供电系统的未隔离输出的仪器和设备即属于此类信号嫄。连接至同一建筑物供电系统的仪器之间的电势差通常是1至100 mV,但如配电线路连 接不合理，电势差可能更大.如接地信号测量方式不当，该电势差可能会造成测量误 差。请遵循接地信号的连接说明，从测量值中减去该电势差。连接接地信号源NI USB-6000上的AI通道共享一个公共参考点，即AI GND,这类AI叫做参考单端(RSE)o采用RSE方式连接接地信号源时，AI GND和传感器地之间可能存在接地电势差，如 表5中右下角的单元格所示。接地回路会造成测量误差，因此必须采取措施补偿。对于静态接地回路误差，在测量信号前请先测量AI GND(VB)和传感器地(VA)之间 的电势差，然后再从信号测量值中减去该电势差。对于动态接地回路误差，请选择支持差分输入的NI DAQ产品进行测量以减少误差。详细信息，请参考NI开发者园地教程：Field Wiring and Noise Considerations for Analog Signals o要访问该文档，请登录 1为AI开始触发，进行模拟输入测量。详细信息见PFI 1用作模拟输入采 集触发。NI USB6000 用户指南|National Instruments|11数字I/ONI USB-6000有4条数字通道，即P0.。D GND是数字I/O的参考地信号端子。数字通道可通过编程配置为输入或输出。所有数字I/O的更新和采样都采用软件定时。图8为P0.端子连接信号示意图，引脚配置为数字输入或输出。1 P0.0配置为数字输入，经开关接收0V或5 V信号。2 P0.1配置为有源驱动数字输出，用于驱动LED指示灯。3 P0.2配置为数字输入，接收TTL信号。4 P0.3配置为集电极开路数字输出，用于驱动LED指示灯。N 注意 如输入或输出电压超过MUSB-6000产品期茗中规定的最大额定输入 或输出值，将可能损坏设备和计算机。对于此类信号连接造成的损害，NI概 不负责。上电状态系统启动或重启时，硬件将所有DIO线设为高阻抗输入，即通道输出信号既不是高电 平也不是低电平。各通道均带有一个弱下拉电阻。12|NI USB-6000 用户指南源极/漏极数字I/O端口默认配置为有源驱动，工作电压为3.3 V,源极/漏极电流限制为4 mAo用户可使用NI-DAQmx将端口配置为集电极开路，配合外部上拉电阻使用时工作电压 可不符合前述值。此时连线图如图9所示。图9.连接外部用户电阻示例Vpull-up（用户提供，55 V）VCCGND外部负载7X外部 上拉电阻RpuiiNI USB-6000注：请确保经过Rpu,i的电流未超出漏极电流规范(4 mA)。关于如何配置DI O的详细信息，见知识库文档How Do I Configure My NI Device to Be Open-Drain(Open Collector)or Push-Pull(Active Drive)o 要访问该文档，请登录 ex52 sp。I/O保护请遵循下列守则，防止NI USB-6000发生过压、欠压、过流以及ESD事件：将DIO通道配置为输出时，请勿连接任何外部信号源、地信号或电源信号。将DIO通道配置为输出时，需了解连接至信号的负载的电流要求。请勿使电流输 出超过DAQ设备的限制范围。对于需要高电流驱动的数字应用，NI提供若干信号调理方案。将DIO通道配置为输入时，请勿使通道电压超过额定工作电压。DIO通道的工作 电压低于AI通道工作电压。DAQ设备为静电敏感设备，取放或连接DAQ设备时，人体和设备都必须接地。NI USB6000 用户指南|National Instruments|13PFI 0 和 PFI 1PFIO用作计数器源可配置PFI 0为边沿计数的源。该模式使用32位计数器对上升沿和下降沿进行计数。详细信息，见NI USB-6000产品规范。PFI 1用作模拟输入采集触发用户可配置模拟输入任务在开始采集前等待PFI 1上的一个边沿。此时，将AI开始触 发源配置为PFI1,并指定一个上升或下降沿。进阶指南本节主要介绍NI USB-6000的范例程序资源及相关文档。范例程序NI-DAQmx驱动程序包含NI USB-6000入门范例程序。用户可对范例代码进行修改，保存为新程序使用，或将范例添加到现有程序的代码中。要了解NI软件范例位置，请访问 多范例，请访问 详细信息，请在MAX中选择帮助帮助主题NI-DAQmxNI-DAQmx的MAX帮 助。相关文档注 用户可访问 用户已安装NI-DAQmx 9.8或更高版本。如使用NI应用软件，其版本应为8.5或更 高。NI USB-6000NI USB-6000便速人/7随产品发运，介绍如何安装NI-DAQmx和NI应用程序软件，以及如何安装设备并检查设备运行是否正常。NI USB-6000严施魏范介绍设备遵循的各项规范。14 I |NI USB-6000 用户指南NI-DAQmxN/-D40自述文乡介绍NI-DAQ支持的设备、ADE及NI应用程序软件。要打开该文 档，请选择开始所有程序“National InstrumentsNI-DAQmxNI-DAQmx 自述文 件。NI-DAQmx帮助介绍4PI、一般测量概念、NI-DAQmx重要概念以及适用于所有编程 环境的常见应用。耍打开该文档，请选择开始所看程序“National Instruments NI-DAQmxNI-DAQmx 帮助。LabVIEWLabVIEW新用户可通过LabVIEW入门指南手册塾悉LabVIEW图形化编程环境，掌 握使用LabVIEW创建数据采集和仪器控制程序的基本功能。要:打开LabVIEW入门指 南,请选择开始所有程序National InstrumentsLabVIEWLabVIEW手册；或 if 1 abviewmanuals 目录，查看 LV_Getting_Started.pdf。在LabVIEW中选择帮助LabVIEW帮助可打开LabVIEW帮助,了解LabVIEW编 程理论、编程详细步骤以及VI、函数、选板、菜单和工具的参考信息。要查看与 NI-DAQmx相关的信息,可在Lab VIEW帮助的目录中查找下列内容：LabVIEW入门指南DAQ入门指南一介绍软件概要信息以及如何在LabVIEW中使用DAQ助手进行NI-DAQmx测量。VI和函数测量I/O VI和函数DAQmx-数据采集VI和函数一介绍LabVIEW NI-DAQmx VI 和函数。属性和方法Nl-DAQmx属性介绍属性参考信息。仪器测量一介绍在LabVIEW中采集和分析测量数据的概念及其详解，包括常见测量、测量基础、NI-DAQmx重要概念和设备注意事项。LabWindows/CVILabWindows/CVl Help 帮助文件中的 Data Acquisition 部分包含 Taking an NI-DAQmx Measurement in LabWindows/CVI主题，介绍亍使用DAQ助手创建测量任务的详细步 骤。要打开该文档，请在LabWindows/CVI中选择HelpContents,然后选择Using LabWindows/CVIData Acquisitiono该部分还介绍了如何通过NI-DAQmx帮助彷同 详细信息。一LabWindows/CVIHelp 中的 NI-DAQmx Library 部分介绍了 API 和 NI-DAQmx 函数 参考。要打开该文档，请在Lab Windows/CVI Help中选择Library Reference NI-DAQmx Library。NI USB-6000 用户指南|National Instruments|15Measurement Studio如使用 Visual C#或 Visual Basic.NET 在 Measurement Studio 中对支持 NI-DAQmx 的 设备进行编程，可在MAX或Visual Studio中打开DAQ助手，交互式地创建通道和任 务。用户可根据任务或通道使用Measurement Studio生成配置代码。关于生成代码的 详细信息，见DAQ助手帮助。NI Measurement Studio Help 帮助文件可无缝集成在 Microsoft Visual Studio 帮助中。耍 在 Visual Studio 中查看该文件，请选择 Measurement StudioNI Measurement Studio Helpo关于使用NI-DAQmx进行开发的详细信息，请参梆NI Measuremem Studio Help帮助文件中的下列主题：关于如何使用 Measurement Studio Application Wizard 和 DAQ 助手创建 NI-DAQmx 应用程序，见 Walkthrough:Creating a Measurement Studio NI-DAQmx Application o 关于 NI-DAQmx 方法和属性的帮助，见 Nationalinstruments.DAQmx namespace 和 Nationallnstruments.DA Qmx.ComponentModel namespaceQ 关于 NI-DAQmx 重要概念的帮助，见 Using the Measurement Studio NI-DAQmx.NETLibrary 和 Creating Projects with Measurement Studio NI-DAQmxo 关于 Measurement Studio 编程的一般帮助，见 Getting Started with the Measurement Studio Class Libraries要使用Visual Basic.NET或Visual C#创建NI-DAQmx应用程序，请遵循下列步骤：1.在 Visual Studio 中,选择 FileNewProject 打开 New Project 对话框。2.选择一门编程语言（Visual C#或 Visual Basic.NET）,然后选择 Measurement Studio查看项目模板列表。3.选择 NI DAQ Windows Applicationo 添加 DAQ 任务。ANSI C（不使用NI应用软件）那助介绍了 API和测量概念的基本信息。要打开该文档，请选择开始 所有程序 National InstrumentsNI-DAQmxNI-DAQmx 帮助。NI-DAQmx CReference Help介绍了 NI-DAQmx库函数，它与NI数据采集设备配合使 用可开发虚拟仪器、数据采集和设备控制的应用程序。要打开该文档，请选择开始 所有程序 National InstrumentsNI-DAQmx 基于文本的代码支持 Nl-DAQmx C Reference Help。.NET语言（不使用NI应用软件）NI-DAQmx 可在不安装 Measurement Studio 的情况下使用 Visual C#和 Visual Basic.NET创建.NET应用程序。请通过NI-DAQmx安装包安装NI-DAQmx.NET支持。展 开“应用程序开发支持”组件，启用.NET Framework版本语言支持”子组件为计 算机安装支持。要查看NI-DAQmx.NET说明文档，请选择开始所有程序“National InstrumentsNI-DAQmx基于文本的代码支持。该文档介绍了 NI-DAQmx API、测 量任务和概念，以及函数参考。关于函数参考，见Nationallnstruments.DAQmx Namespace 和 Nationallnstruments.DAQmx.ComponentModel Namespace 主题。关于概 念性的帮助，见 Using the Measurement Studio NI-DAQmx.NETLibrary 和 Creating Projects with Measurement Studio NI-DAQmx 部分。16|NI USB-6000 用户指南培训课程为满足客户使用NI产品开发应用程序时的帮助需求，NI提供相应的培训课程。如要报 名参加培训或获取详细课程资料，请访问 Reader 7.0或更高版本（PDF 1.6或更高版本）进行阅览。请登录Adobe Systems Incorporated网站 Reader。关于文档资源更新，见NI产品手册文库 程序开发自助资源，以及来自NI应用工程师的电话或电子邮件帮助。请访问 息o请访问 您收到NI的重要更新。合规声明（DoC）表示产品符合欧盟理事会的相关规范。本系统确保电子产品的电磁兼 容性（EMC）和安全性。请访问 产品主持校准服务，可登录 的总部地址为：11500 North Mopac Expressway,Austin,Texas,78759-3 504。此外，NI还在全球设有分支机构。美国国内用户如需获得电话支持，请登录 创建服务请求，或致电1 866 ASK MYNIQ75 6964）。美国之外的用户如需获得电话技 术支持，请访问 Offices网页查找最新的办事处联系方 式、技术支持电话、电子邮件地址及当前活动。关于 National Instruments 商标的详细信息，请访问 NI Trademarks and Logo Guidelineso 此处提及的 其他产品和公司名称均为其各自公司的商标或商业名称。关于NI产品和技术的专利权，请查看软件中日帮助专利信息、光盘中 的 patents.txt 文件，iiJc National Instruments Patent Notice.,产品安装结束后，可在自述文件中杳看最终 用户许可协设（EULA）和第三方法律声明。请登录 的 Export Compliance Infbnnation 番阅 NI全球出口管制政策，以及如何获知有关的HTS编码、ECCN和其他进出口信息。NI对于本文件所含信息的准确性不作任何明示 或默示的保证，并对其借误不承担任何责任。美国政府用户：木手册中包含的数据系使用私人经费开发的，且本手册所包含的数据 受到联邦采购条例52.227-14和联邦国防采购条例补充规定252.227-7014和252.227-7015中规定适用的有限权利和受限数据权益条 款的约束。2013-2014 National Instruments.版权所有373921A-01182014年9月