实验一熟悉LabVIEW软件工作环境与NIELVIS实验平台Ex1.vi前面板X口文件（E）编辑（E）查看（）项目（P）操作工具）包m12pt应用程序字体T品人温度计电流表（A)0300120-250350L100-20040050-模式0-20-关Power虚拟温度测量仪停止><图1.1虚拟温度测量仪前面板电流表(A)Pow模式温度计100OH国50-A0100273.1532x指示灯D1.23LDBLV迷停止0200口图1.2实验一程序框图设计s?t:f图1.3选择模块0等待时间（毫秒）图1.4时间延迟（等待）模块3）数据采集卡简介（1）数据采集卡的功能：：一个典型的数据采集卡具有模拟输入、模拟输出、数字I/O、3
实验一 熟悉 LabVIEW 软件工作环境与 NI ELVIS 实验平台 3 图 1.1 虚拟温度测量仪前面板 图 1.2 实验一程序框图设计 图 1.3 选择模块 图 1.4 时间延迟（等待）模块 3）数据采集卡简介 （1）数据采集卡的功能：一个典型的数据采集卡具有模拟输入、模拟输出、数字 I/O
虚拟仪器设计技术实践教程计数器/计时器等功能，这些功能分别由相应的电路来实现。实验采用的是NIM系列的PCI-6251采集卡。模拟输入是采集卡最基本的功能。它一般由多路开关（MUX）、放大器、采样保持电路以及A/D组成，通过这些模块，一个模拟信号就可以转化为数字信号。A/D的性能和参数直接影响着模拟输入采集的质量，要根据实际需要的精度来选择合适的A/D。电压范围由A/D数字化信号的最高和最低电压决定。一般情况下，采集卡的电压范围是可调的，所以可选择和信号电压变化范围相匹配的电压范围以充分利用分辨率范围，得到更高的精度。PCI-6251有8个差分或者16单端输入口，分辨率为16bits，单通道的最大采样速率为1.25MS/s。电压范围可选择±10V.±5V.±2V.±1V，±0.5V.±0.2V.±0.1V。对应的最小分辨电压如表1.1所示。表1.1NIELVIS最小分辨电压Input RangeNominalResolutionAssuming5%OverRange-10V~10V320μV-5V~5V160μ V-2V~2V64μ V-1V~IV32μ V-500mV~500mV16μ V6.4μ V-200mV~200mV-100mV~100mV3.2μV模拟输出通常是为采集系统提供激励。输出信号受数模转换器（D/A）的建立时间、转换率、分辨率等因素影响。建立时间和转换率决定了输出信号幅值改变的快慢。建立时间短、转换率高的D/A可以提供一个较高频率的信号。PCI-6251有2个单端输出口，分辨率为16bits，建立时间为2μs，转换率为20V/μs。数字I/O通常用来控制过程、产生测试信号、与外设通信等。它的重要参数包括：数字口路数（line）、接收（发送）率、驱动能力等。PCI-6251有24个数字I/O口，分为三组8(P0.<0.7>),16(PFI<0.7>/P1,PFI<8.15>/P2)。计数器包括三个重要信号：门限信号、计数信号、输出。门限信号实际上是触发信号一一使计数器工作或不工作：计数信号也即信号源，它提供了计数器操作的时间基准；输出是在输出端口上产生脉冲或方波。计数器最重要的参数是分辨率和时钟频率，高分辨率意味着计数器可以计更多的数，时钟频率决定了计数的快慢，频率越高，计数速度就越快。PCI-6251有2个计数器，时钟频率为80MHz，20MHz，0.1MHz，分辨率为32bits。（2）数据采集卡的软件配置通常，数据采集卡都有自己的驱动程序，该程序控制采集卡的硬件操作，当然这个驱动程序是由采集卡的供应商提供，用户一般无须通过低层就能与采集卡硬件打交道。NI公司提供了一个数据采集卡的配置工具软件一Measurement&AutomationExplorer，它可以配置NI公司的硬件和软件，比如执行系统测试和诊断、增加新通道和虚拟通道、自我标定等。实验采用的软件是DAQ8.0.1，该版本支持虚拟采集设备，没有传统的DAQVI，但可以使用NI-DAQmX，它是LabVIEW7.0以来推出的新版DAQ库，增加了DAQASSISTANT，一个配置测量任务、通道和标定的图形化接口，增加了与ANSIC、LABWINDOWS中API函数相近的API函数和功能，包括.net和C++接口。在LabVIEW8.0的环境下可以使用DAQASSISTANT来做NI-DAQmx测量，用户可以使用它来产生基于某一任务的NI-DAQm程序。4
虚拟仪器设计技术实践教程 4 计数器/计时器等功能，这些功能分别由相应的电路来实现。实验采用的是 NI M 系列的 PCI-6251 采集卡。模拟输入是采集卡最基本的功能。它一般由多路开关（MUX）、放大器、 采样保持电路以及 A/D 组成，通过这些模块，一个模拟信号就可以转化为数字信号。A/D 的性能和参数直接影响着模拟输入采集的质量，要根据实际需要的精度来选择合适的 A/D。 电压范围由 A/D 数字化信号的最高和最低电压决定。一般情况下，采集卡的电压范围是可 调的，所以可选择和信号电压变化范围相匹配的电压范围以充分利用分辨率范围，得到更高 的精度。PCI-6251 有 8 个差分或者 16 单端输入口，分辨率为 16 bits，单通道的最大采样速 率为 1.25 MS/s 。电压范围可选择±10V, ±5V, ±2V, ±1V, ±0.5V, ±0.2V, ±0.1V。对应的最小分 辨电压如表 1.1 所示。 表 1.1 NI ELVIS 最小分辨电压 Input Range Nominal Resolution Assuming 5% Over Range -10V～10V 320μ V -5V～5V 160μ V -2V～2V 64μ V -1V～1V 32μ V -500mV～500mV 16μ V -200mV～200mV 6.4μ V -100mV～100mV 3.2μ V 模拟输出通常是为采集系统提供激励。输出信号受数模转换器（D/A）的建立时间、转 换率、分辨率等因素影响。建立时间和转换率决定了输出信号幅值改变的快慢。建立时间短、 转换率高的 D/A 可以提供一个较高频率的信号。 PCI-6251 有 2 个单端输出口，分辨率为 16 bits，建立时间为 2 μ s，转换率为 20 V/μ s。 数字 I/O 通常用来控制过程、产生测试信号、与外设通信等。它的重要参数包括：数字口路 数（line）、接收 (发送 )率、驱动能力等。 PCI-6251 有 24 个数字 I/O 口, 分为三组 8(P0.<0.7>), 16(PFI<0.7>/P1, PFI<8.15>/P2)。 计数器包括三个重要信号：门限信号、计数信号、输出。门限信号实际上是触发信号——使 计数器工作或不工作；计数信号也即信号源，它提供了计数器操作的时间基准；输出是在输 出端口上产生脉冲或方波。计数器最重要的参数是分辨率和时钟频率，高分辨率意味着计数 器可以计更多的数，时钟频率决定了计数的快慢，频率越高，计数速度就越快。 PCI-6251 有 2 个计数器，时钟频率为 80MHz，20MHz，0.1MHz，分辨率为 32bits。 （2）数据采集卡的软件配置 通常，数据采集卡都有自己的驱动程序，该程序控制采集卡的硬件操作，当然这个驱动 程序是由采集卡的供应商提供，用户一般无须通过低层就能与采集卡硬件打交道。 NI 公司提供了一个数据采集卡的配置工具软件——Measurement & Automation Explorer ,它 可以配置 NI 公司的硬件和软件，比如执行系统测试和诊断、增加新通道和虚拟通道、自我 标定等。 实验采用的软件是 DAQ 8.0.1，该版本支持虚拟采集设备，没有传统的 DAQ VI，但可 以使用 NI-DAQmx，它是 LabVIEW7.0 以来推出的新版 DAQ 库，增加了 DAQ ASSISTANT， 一个配置测量任务、通道和标定的图形化接口，增加了与 ANSIC、LABWINDOWS 中 API 函数相近的 API 函数和功能，包括.net 和 C++接口。 在 LabVIEW8.0 的环境下可以使用 DAQ ASSISTANT 来做 NI-DAQmx 测量,用户可以使 用它来产生基于某一任务的 NI-DAQm 程序
实验一熟悉LabVIEW软件工作环境与NIELVIS实验平台4）实验平台简介本实验使用的是NIELVIS实验平台：（1）NIELVIS的硬件组成如图1.5所示。2Desktop Computer3Shielded Cable to M Series Device68-Pin M Series DAQDevice24NIELVISBenchtopWorkstation图1.5NIELVIS实验平台（2）NIELVIS实验平台的前面板0NATIONALNIELVISINSTRUMENTSSTEMPOSEE祖O?2346)>SystemPowerLEDFunction Generator(FGEN)Controls52Prototyping Board Power Switch6DMMConnectors2CommunicationsSwitch7Oscilloscope(Scope)Connectors4VariablePowerSuppliesControls图1.6NIELVIS实验平台的前面板DigitalMultimeter（数字万用表），Oscilloscope（示波器），FunctionGenerator（函数发生器），VariablePowerSupplies（可调电压源）Bypass按钮：当它置于normal时，用于使能软件控制。一般设置于normal。5
实验一 熟悉 LabVIEW 软件工作环境与 NI ELVIS 实验平台 5 4）实验平台简介 本实验使用的是 NI ELVIS 实验平台： （1）NI ELVIS 的硬件组成如图 1.5 所示。 图 1.5 NI ELVIS 实验平台 （2）NI ELVIS 实验平台的前面板 图 1.6 NI ELVIS 实验平台的前面板 Digital Multimeter（数字万用表），Oscilloscope（示波器），Function Generator（函数发 生器），Variable Power Supplies（可调电压源） Bypass 按钮：当它置于 normal 时，用于使能软件控制。一般设置于 normal
虚拟仪器设计技术实践教程Manual按钮：当它置于Manual时，旁边的指示灯亮，可用前面板的按钮调节。反之可在软件窗口调节。DMM面板中用CURRENTHI和CURRENTLO测电流、电感、电阻。（3）NIELVIS实验平台的用板NIELVIS实验平台的万用板引出了一些常用端口，使信号能连接到采集卡或者NIELVIS里自带的虚拟仪器。这些端口都按功能分组排列。其中输入端口和采集卡的输入通道的对应关系如表1.2所示。表1.2输入端口和采集卡的输入通道的对应关系NIELVISInputChannelDAQDevice Input ChannelAIOACHO+ACHO-AI8AI1ACHI+AI9ACH1-AI2ACH2+AI10ACH2-AI3ACH3+ACH3-AI 11AI 4ACH4+ACH4-AI 12ACH5+AI5ACH5-AI13AISENSEAISENSEAIGNDAIGND（4）NIELVIS的软件组成NIELVIS提供了些自带的虚拟仪器，包括：DigitalMultimeter（数字万用表），Oscilloscope（示波器），FunctionGenerator（函数发生器），VariablePowerSupplies（可调电压源），BodeAnalyzer（波特分析仪），DynamicSignalAnalyzer（动态信号分析仪），ArbitraryWaveformGenerator（任意波发生器），DigitalReader，DigitalWriter，ImpedanceAnalyzer，Two-WireCurrent-VoltageAnalyzer和Three-Wire Current-VoltageAnalyzer在LabVIEW8.0的后面版中选择MeasurementI/O>>NIELVIS可找到这些仪器的VI，同时NIELVIS还提供了四个仪器DigitalI/O（DIO），DigitalMultimeter（DMM)，FunctionGenerator（FGEN）和VariablePowerSupplies（VPS）的低级VI，6
虚拟仪器设计技术实践教程 6 Manual 按钮：当它置于 Manual 时，旁边的指示灯亮，可用前面板的按钮调节。反之可 在软件窗口调节。 DMM 面板中用 CURRENT HI 和 CURRENT LO 测电流、电感、电阻。 （3）NI ELVIS 实验平台的万用板 NI ELVIS 实验平台的万用板引出了一些常用端口，使信号能连接到采集卡或者 NI ELVIS 里自带的虚拟仪器。这些端口都按功能分组排列。其中输入端口和采集卡的输入通道 的对应关系如表 1.2 所示。 表 1.2 输入端口和采集卡的输入通道的对应关系 NI ELVIS Input Channel DAQ Device Input Channel ACH0+ AI 0 ACH0- AI 8 ACH1+ AI 1 ACH1- AI 9 ACH2+ AI 2 ACH2- AI 10 ACH3+ AI 3 ACH3- AI 11 ACH4+ AI 4 ACH4- AI 12 ACH5+ AI 5 ACH5- AI 13 AISENSE AI SENSE AIGND AI GND （4）NI ELVIS 的软件组成 NI ELVIS 提供了些自带的虚拟仪器，包括：Digital Multimeter（数字万用表），Oscilloscope （示波器），Function Generator（函数发生器），Variable Power Supplies（可调电压源），Bode Analyzer（波特分析仪），Dynamic Signal Analyzer（动态信号分析仪），Arbitrary Waveform Generator（任意波发生器），Digital Reader，Digital Writer，Impedance Analyzer，Two-Wire Current-Voltage Analyzer 和 Three-Wire Current-Voltage Analyzer。 在 LabVIEW8.0 的后面版中选择 Measurement I/O>>NI ELVIS 可找到这些仪器的 VI，同 时 NI ELVIS 还提供了四个仪器 Digital I/O（DIO），Digital Multimeter（DMM），Function Generator（FGEN）和 Variable Power Supplies（VPS）的低级 VI
实验二利用DAQmx创建测量任务实验二利用DAQmX创建测量任务2.1实验目的1）掌握用DAQASSISTANT创建测量任务的方法。2）掌握单通道采集系统、多通道采集系统、模拟输出系统的设计方法。2.2预习要求熟悉NIELVIS实验平台2.3实验内容1）DAQASSISTANT的介绍（1）打开DAQASSISTANT的方式·在MAX中，右击数据邻居（DataNeighborhood），选择新建（CreateNew），再在新建（CreateNew）窗口中，选择NI-DAQmx任务（NI-DAQmxTask），然后随向导的引导完成即可。·可以直接从LabVIEW8.0的Da-mxdataacquisition里面打开DAQ助手·可以使用DAQmxTaskName控件来打开DAQ助手。右击该控件，选择新任务（DAQ助手）【NewTask（DAQAssistant）】。通过上述方法，即可打开DAQ助手。（2）如何创建新任务1.选择I/O类型，比如模拟输入。2.选择要执行的测量或信号发生。3.选择要用的传感器，着可用的话。4.选择要加到该任务中的通道，如dev1/ail。按住ctrl键可以在通道列表中间隔选择。5.按finish按钮打开数据采集助手的设置面板在数据采集助手的设置面板对输入范围、信号连接方式、标度、采样数、定时和触发等进行设置，然后保存任务，单击test按钮打开测试面板进行任务测试。（3）如何生成图形代码在max中使用数据采集助手可以进行任务配置，但是还没有在程序中得到测试的数据，同时也需要对数据采集进行更多的控制。这些都需要生成图形代码。使用DAQASSISTANT，在LabVIEW8.0中有如下3种方式可为任务产生代码：·example：产生任务运行需要的所有代码。·configuration：产生通道和任务配置的所有代码。·exampleandconfiguration：为任务或通道同时产生例程代码和配置代码。可通过下面步骤产生代码并运行该测量任务：1.点击前面板的DAQmxTaskName控件，从browse的下拉列表中选择一个已配置好的任务或打开新建向导创建一个任务。2.在右键菜单中选择generatecode里的exampleand configuration，在原理图中就产生了任务所需的所有代码。（但一般还需做少量修改）7
实验二 利用 DAQmx 创建测量任务 7 实验二 利用 DAQmx 创建测量任务 2.1 实验目的 1）掌握用 DAQ ASSISTANT 创建测量任务的方法。 2）掌握单通道采集系统、多通道采集系统、模拟输出系统的设计方法。 2.2 预习要求 熟悉 NI ELVIS 实验平台 2.3 实验内容 1）DAQ ASSISTANT 的介绍 （1）打开 DAQ ASSISTANT 的方式 ·在 MAX 中，右击数据邻居（Data Neighborhood），选择新建（Create New），再在新 建（Create New）窗口中，选择 NI-DAQmx 任务（NI-DAQmx Task），然后随向导的引导完 成即可。 ·可以直接从 LabVIEW8.0 的 Daq-mx data acquisition 里面打开 DAQ 助手 ·可以使用 DAQmx Task Name 控件来打开 DAQ 助手。右击该控件，选择新任务（DAQ 助手）【New Task（DAQ Assistant）】。 通过上述方法，即可打开 DAQ 助手。 （2）如何创建新任务 1．选择 I/O 类型，比如模拟输入。 2．选择要执行的测量或信号发生。 3．选择要用的传感器，若可用的话。 4．选择要加到该任务中的通道，如 dev1/ai1。 按住 ctrl 键可以在通道列表中间隔选择。 5．按 finish 按钮打开数据采集助手的设置面板 在数据采集助手的设置面板对输入范围、信号连接方式、标度、采样数、定时和触发等 进行设置，然后保存任务，单击 test 按钮打开测试面板进行任务测试。 （3）如何生成图形代码 在 max 中使用数据采集助手可以进行任务配置，但是还没有在程序中得到测试的数据， 同时也需要对数据采集进行更多的控制。这些都需要生成图形代码。 使用 DAQ ASSISTANT，在 LabVIEW8.0 中有如下 3 种方式可为任务产生代码： ·example：产生任务运行需要的所有代码。 ·configuration：产生通道和任务配置的所有代码。 ·example and configuration：为任务或通道同时产生例程代码和配置代码。 可通过下面步骤产生代码并运行该测量任务： 1．点击前面板的 DAQmx Task Name 控件，从 browse 的下拉列表中选择一个已配置好 的任务或打开新建向导创建一个任务。 2．在右键菜单中选择 generate code 里的 example and configuration，在原理图中就产生 了任务所需的所有代码。（但一般还需做少量修改）