第4讲 数据采集与信号调理.pptVIP

后续实验内容 ELVIS的基本使用 通过软面板熟悉ELVIS的基本使用和硬件线路连接 利用ELVIS上集成的任意波形发生器、示波器、数字万用表、可编程电源等 利用ELVIS学习数据采集 通过ELVIS上的任意波形发生器产生正弦信号，然后通过LabVIEW编程实现波形采集 通过ELVIS的DIO控制数字输出，并通过LED显示 练习使用ELVIS上的计数器，实现边沿计数和连续脉冲生成 选作: 利用ELVIS上的其他硬件资源 如通过ELVIS Express VI控制可编程电源，并读取DMM数据 实验分组安排 作业 课后分组基于myDAQ实现同样的模拟输入、模拟输出、数字I/O等功能 使用DAQmx的底层API完成 可参考相关范例程序 选作：在模拟信号采集之后，尝试增加简单信号分析和处理功能，例如测算信号峰值、频谱等，为下节课作准备 myDAQ硬件介绍 集成的数字万用表 V, I, Ω, Diode USB总线供电 不需要外部电源 3.5mm 音频输入与输出 8 通道 数字输入输出 ±15 V +5V 电源输出 双通道差分模拟输入，双通道模拟输出, 200ks/s 软件驱动: 与ELVIS相同，开发的程序也可以直接在ELVIS上运行 同样可以直接使用软面板 1 个计数器 随时随地实践工程学习与创新 myDAQ分组借用管理办法 * * 除了LabVIEW，也可以选择其他环境. 但LabVIEW相对来说开发更简单 * 此处最好结合演示，如果没有真实硬件可以虚拟一个硬件 * 此处最好结合演示，如果没有真实硬件可以虚拟一个硬件 * 虽然前面演示的是一个很简单的程序，但是我们已经可以看出DAQmx数据采集程序的基本架构 * 为了加快数据读取循环的速度，可以利用生产者/消费者架构把处理内容放在消费者循环中进行 * 两张图分别是采用DAQ助手和使用底层DAQmx VI * 根据信号源是否接地，可以采用不同的接线方式 * * 需要图片 * 通常，麦克风和加速度计都有集成的放大器，在采集之前发大信号 * * NI ELVIS平台的模拟数据采集部分 通道数 8路差分或16路单端 ADC位数16 采样率 单通道最高1.25MS/s 多通道1MS/s (所有通道合计) 输入范围 ±10 V, ±5 V, ±2 V, ±1 V, ±0.5 V, ±0.2 V, ±0.1 V 模拟输出 大多数多功能DAQ设备的每个模拟输出通道有一个DAC (同步更新) 与模拟输入的同步采集类似 DAC 通道0 通道1 DAC 通道0 通道1 输出操作的数据传输 输出频率 ASIC PCI总线 RAM PC 缓冲区 应用程序 内存 板载 FIFO 传输速率 LabVIEW 数据 软件定时的模拟输出 软件定时 速率决定于操作系统或程序（在生成循环中添加延时） 硬件定时 设备上的时钟控制定时，比软件定时更快更精确 带缓冲的波形生成 生成波形频率取决于下列三个因素 更新率 (每秒多少个更新点) 缓冲区中的数据点 缓冲区中的周期数 信号频率 ＝ 更新率 缓冲区中的数据点 缓冲区中的周期数 × 缓冲区大小 ＝ 1000点 缓冲区中的周期数 ＝ 2 更新率 ＝ 1000 点/秒 则, 信号频率 ＝ 2 Hz 使用采样时钟的连续波形生成 硬件定时 基于时钟的硬件定时 写入生成数据 开始生成任务 与模拟采集不同, 循环在这里起的作用仅仅是不断检查任务状态, 而非不断写入数据 NI ELVIS平台的模拟输出部分 通道数:2 DAC位数: 16 最高更新速率 单通道2.8MS/s 双通道2.0MS/s 最大输出范围 ±10 V, ±5 V 最高驱动电流: ±5 mA 数字I/O 按照电平标准和电流驱动能力分类 TTL LVTTL(低电压) LVDS (利用差分技术) 工业数字I/O (如12V, 24V, 48V等) 需根据电平标准、驱动能力、所需速率等因素选用不同的数字I/O板卡 大多数多功能数据采集卡上的数字I/O通道电平与TTL兼容 课程中所用到的NI ELVIS及NI myDAQ上集成的数字I/O通道也是与TTL兼容 数字术语 位 数据的最小单位， 每一位为1或0 字节 包含8位数据的二进制数 线 端口中的一路独立信号，位表示传输的数 据，线是“位”在硬件上的表示 端口 数字线的集合（通常4或8路） 端口宽度 端口的数字线数目（通常4或8） DAQ助手 / 数字测试面板 通过DAQmx API创建数字虚拟通道 创建一个端口、线或线集合的数字通道 选择如何将数字线编组为一个或多个虚拟通道 影响DAQmx读取VI的配置 线格式 每个通道多条线 读取单采样 线0、2、4 线4、2、0 二进制数的显示 数字输出 软件定时 (Static Digital I/O)