基于DAQmx的模拟电压生成与采集系统标准设计.doc
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1、基于DAQmx模拟电压生成和采集系统设计 在Labview中,快速Express VI和底层DAQmx VI全部能够实现数据采集。快速VI简单、方便、易用,在实现功效相对单一数据采集任务时常常选择;然而,底层VI却能够灵活地实现功效比较复杂数据采集任务。另外,底层VI实施效率高于快速VI。所以,在实际应用中,选择使用底层VI。基于这一思想,本设计选择底层VI,借助于NI USB6009数据采集卡和数据采集卡配置软件MAX(Measurement&Automation Explorer),在Labview中生成并采集电压模拟信号。一、总体方案设计本系统前面板虚拟界面图1所表示。图1 系统前面板1
2、、前面板功效说明和使用方法(1)系统实现功效系统运行状态下,选择好通道,配置对应参数后,按下绿色“开启”按钮,生成电压波形和采集到电压波形分别在各自波形图表中显示出来,生成电压频率由数值显示控件显示,指示灯由红变绿,表示数据生成和采集程序正在运行。按下红色“停止”按钮,波形图表所显示数据定格,指示灯由绿变红,表示数据生成和采集程序停止运行。再次按下“开启”(或“停止”)按钮,数据生成和采集程序继续(或停止)运行。按下蓝色“退出系统”按钮,整个程序停止运行,“开启”和“停止”不再含有启停功效。(2)界面使用方法第一步,运行程序。第二步,配置参数。首先,选择生成电压输出通道和采集电压输入通道。因为
3、采取了NI USB6009数据采集卡,在MAX中创建了对应任务,这里选择USB-6009/ao0和USB-6009/ai0通道。然后,配置输出电压最大和最小伏值、输出速率和每七天期点数。NI USB6009模拟电压输出伏值是0-5V,最大最小伏值设置时要在这个范围中进行;输出速率配置是ms数,数值越大,输出波形改变越缓慢;每七天期点数越多,生成波形越平滑,越靠近正弦波。最终配置通道采样数。USB6009支持采样数为1-1024,超限系统会以对话框形式报错,并指出原因。第三步,操作按钮。按下“开启”按钮,如若配置参数正确,波形图表显示波形,数值显示控件显示显示输出频率。按下“停止”按钮,同时停止
4、数据生成和采集。再次按下“开启”按钮,继续生成和采集数据。按下“退出系统”按钮,整个程序终止运行。补充说明,如若在运行状态下修改程序,需要再次“开启”后,方能实现新配置参数下数据生成和采集;而“开启”按钮在“停止”按钮按下,即“停止”状态下才生效。所以,在开启状态下调整参数配置,需要先转换到停止状态,配置好后,重新转换到开启状态。另外,也能够在运行程序之前,首先完成参数配置。2、程序框图总体架构本系统程序框图图2所表示。图2 系统程序框图(1)结构关系系统主体模块是模拟电压生成模块和模拟电压采集模块(这两个模块将在后面具体说明),主体模块程序由条件结构触发,触发条件是“开启”按钮按下。为了确保
5、条件结构循环扫描,在条件结构之外使用while循环结构。该循环跳出条件是,“停止”按钮按下。同时,“退出系统”按钮按下也能够终止本循环。因为“退出系统”属性节点(值改变)和“停止”按钮状态做“或”运算后结果赋给该循环终止条件。因为布尔输入控件使用了属性节点,其机械动作只兼容前三种,按下后无法自动跳回。这就要求系统在运行上述循环程序之前,对这些布尔输入控件恢复默认值。另外,系统运行状态指示灯在主体程序运行之前,也应保持关闭显示状态。所以在这里引入次序结构,在主体程序实施之前,使用这些控件调用节点,将其全部恢复默认值。为了在“退出系统”按钮按下之前,“开启”、“停止”按钮能够无限次实现启停操作,在
6、次序结构之外,再次使用while循环,以“退出系统”按钮作为终止条件。(2)主体模块主体模块由三部分组成,分别是系统运行状态指示、模拟电压生成和模拟电压采集。后两个部分在后文具体说明,这里仅对“系统运行状态指示”部分进行说明。“系统运行状态指示”在虚拟界面上显示为一个指示灯两种颜色改变:绿色表示“开启”,红色表示“停止”。图3 所表示。 (a)开启状态 (b)停止状态图3 运行状态指示控件在前面板中两种颜色改变该部分程序框图由条件循环中布尔显示控件和次序结构第一帧中调用节点组成。图4所表示,当“运行”按钮按下时,条件结构“真”状态下程序(主体程序)开始运行,“系统运行状态”指示灯VI被赋真值,
7、使界面中指示灯控件显现绿色;当“停止”按钮按下时,包含上述条件结构while循环停止运行,此次次序实施结束,然而,在最外层while循环连续实施下,次序结构再次运行,第一帧中“系统运行状态”恢复默认值调用节点将指示灯关闭。 (a)条件结构中赋真值布尔显示控件 (b)次序结构第一帧中布尔显示控件调用节点图4 运行状态指示程序框图中具体实现方法二、主体程序设计说明1、模拟电压生成模拟电压生成部分程序框图图5所表示。图5 模拟电压生成部分程序框图模拟电压生成部分程序由DAQmx通道创建VI、DAQmx开始任务VI、DAQmx写入VI 、DAQmx清除任务VI和简易错误处理器VI组成。DAQmx通道选
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