第14讲 数据采集与仪器控制.ppt

第14章 数据采集与仪器控制 引子 数据采集与仪器控制是LabVIEW最具竞争力的核心技术之一。 NI公司提供了种类丰富的硬件设备以满足不同的测量与控制需求，其中包括数据采集(DAQ)硬件、实时测量与控制、PXI与Compact PCI、信号调理、开关、分布式I/O、机器视觉、运动控制、GPIB、串口和仪器控制、声音与振动测量分析、PAC(可编程自动化控制器)、VXI和VME等各种设备。应用遍布电子、机械、通信、汽车制造、生物、医药、化工、科研和教育等各个行业领域。 通过丰富的驱动程序，LabVIEW能轻松实现与任何NI提供的硬件设备通讯。不仅如此，通过通用的驱动程序或接口，例如VISA、IVI、OPC、ActiveX和DLL等，LabVIEW几乎能与任何厂商甚至自制的硬件通讯。 安装驱动 本章内容 14.1 数据采集（DAQ） 14.1.1 数据采集系统的构成 14.1.2 NI-DAQmx 14.2 仪器控制简介 14.3 选择合适的总线 14.4 仪器驱动程序 14.4.1 可编程仪器标准命令SCPI 14.4.2 VISA 14.4.3 IVI——可互换的虚拟仪器驱动程序 14.5 直接I/O（Direct I/O） 14.5.1仪器I/O助手（Instrument I/O Assistant） 14.5.2 Port I/O 14.5.3 NI Spy——调试驱动的好帮手 14.6 与第三方硬件连接 14.1.1 数据采集系统的构成 数据采集（Data AcQuisition，DAQ）是指从传感器和其它待测设备等模拟或数字被测单元中自动采集信息的过程。 数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。 一个完整的DAQ系统包括传感器或变换器、信号调理设备、数据采集和分析硬件、计算机、驱动程序和应用软件等。 14.1.1 数据采集系统的构成 典型的基于PC的数据采集(DAQ)系统 14.1.1 数据采集系统的构成 1. 传感器和变换器 传感器感应物理信息并生成可测量的电信号。 例如热电偶、电阻式测温计（RTD）、热敏电阻器和IC传感器可以把温度转变为ADC可测量的模拟信号。 14.1.1 数据采集系统的构成 2. 信号调理 从传感器得到的信号可能会很微弱，或者含有大量噪声，或者是非线性的等等，这种信号在进入采集卡之前必须经过信号调理。 信号调理的方法主要包括放大、衰减、隔离、多路复用、滤波、激励和数字信号调理等 14.1.1 数据采集系统的构成 3. 数据采集设备 通过信号调理后的信号就可以与数据采集设备连接了。通常情况下数据采集设备是一个数据采集卡，与计算机的连接可以采用多种方式。 NI的数据采集设备支持的总线类型包括PCI、PCI Express、PXI、PCMCIA、USB、CompactFlash、Ethernet以及火线等各种总线。 数据采集卡的功能包括模拟输入、模拟输出、数字I/O、触发采集和定时I/O。 14.1.1 数据采集系统的构成 4. PC与软件 软件使PC与数据采集硬件形成了一个完整的数据采集、分析和显示系统。 软件分为驱动程序和上层应用程序。 驱动程序可以直接对数据采集硬件的寄存器编程，管理数据采集硬件的操作并把它和处理器中断、DMA和内存这样的计算机资源结合在一起。驱动程序隐藏了复杂的硬件底层编程细节，为用户提供容易理解的接口。一般来说，硬件厂商在卖出硬件的同时也会提供驱动程序。 上层应用程序用来完成数据的分析，存储和显示等。LabVIEW就是一个极佳的开发上层应用程序的开发平台。 14.1.2 NI-DAQmx NI-DAQmx是LabVIEW 7.0以来新增的DAQ软件。它包括支持200多种NI数据采集设备的驱动，并提供相应的VI函数。 此外它还包括Measurement Automation Explorer(MAX)、数据采集助理(DAQ Assistant)以及VI Logger数据记录软件。通过这些工具并结合LabVIEW可以节省大量的系统配置、开发和记录数据的时间。 14.1.2 NI-DAQmx 1. Measurement Automation Explorer (MAX) 快速检测及配置所有硬件 通过测试面板验证硬件的运作状况 实施简便、交互式的测量 给Ι/Ο通道命名 14.1.2 NI-DAQmx 举例：通过MAX配置串口属性 14.1.2 NI-DAQmx 测试串口操作 14.1.2 NI-DAQmx 2. DAQ助手（DAQ Assistant） DAQ助手提供了一个对话框式的向导用于测量任务的配置、测试和自动代码生成。配合Express VI，通过DAQ Assistant可以在数分钟内搭建一个专业的数