深入理解LabVIEW的數(shù)據(jù)采集和模擬輸入

LabVIEW 是一種面向工程師的編程語言，采用圖形化編程，多線程同步運(yùn)行，只需要連線就能進(jìn)行軟件的編制。提供了豐富的函數(shù)庫和控件，搭建軟件的界面非常迅速，一個(gè)熟練的工程師可能只需要幾分鐘就能搭建一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

”為什么選擇 LabVIEW 做數(shù)據(jù)采集？

LabVIEW 是一種面向工程師的編程語言，采用圖形化編程，多線程同步運(yùn)行，只需要連線就能進(jìn)行軟件的編制。提供了豐富的函數(shù)庫和控件，搭建軟件的界面非常迅速，一個(gè)熟練的工程師可能只需要幾分鐘就能搭建一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

NI 的數(shù)據(jù)采集卡提供了對 LabVIEW 豐富且完備的支持，驅(qū)動(dòng)函數(shù)都是在底層的基礎(chǔ)函數(shù)上進(jìn)行了高度封裝，用戶不需要對采集卡具體工作有深入的了解，只要掌握這些驅(qū)動(dòng)函數(shù)輸入 / 輸出端口的意義，就能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集開發(fā)。

LabVIEW 中的模擬輸入

連續(xù)模擬輸入

需要注意，程序讀取數(shù)據(jù)的速度要不慢于設(shè)備往緩沖區(qū)中存放數(shù)據(jù)的速度，這樣才能保證連續(xù)運(yùn)行時(shí)，緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)不會(huì)溢出?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)以下 3 個(gè)參數(shù)來達(dá)到上述要求：

buffer size（緩存的大?。?/p>

scan rate（采樣速率）

number of scans to read at a time（每次讀取的樣本數(shù)）

連續(xù)采集的程序模型為：

連續(xù)模擬輸入程序?qū)嵗?/p>

對于一些復(fù)雜的采集任務(wù)，可以采用一些特殊的采集方式，例如采用外部時(shí)鐘采集、觸發(fā)采集等；

觸發(fā)采集種類很多，根據(jù)觸發(fā)信號類型可以分為數(shù)字信號觸發(fā)和模擬信號觸發(fā)；根據(jù)觸發(fā)形式可以分為邊沿觸發(fā)和窗口觸發(fā)；根據(jù)觸發(fā)功能可以分為啟動(dòng)觸發(fā)、暫停觸發(fā)和參考觸發(fā)；

不是每個(gè)數(shù)據(jù)采集卡都具有這些特殊采樣功能的，使用前要查看采集卡的使用手冊；

在模擬輸入采集系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集并不復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理與分析才是難點(diǎn)。

LabVIEW 中的模擬輸出

連續(xù)模擬輸出

有兩種形式的連續(xù)模擬輸出，第一種就是在模擬輸出之前，將數(shù)字信號寫入緩沖區(qū)中，然后設(shè)備連續(xù)不斷地將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)通過 DAC 重復(fù)輸出。這種連續(xù)模出執(zhí)行效率很高，但是需要寫入的數(shù)字信號必須是整周期的，不然輸出模擬信號將會(huì)不連續(xù)，在使用上不夠靈活。

第二種方式就是在設(shè)備將緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)輸出的同時(shí)，不斷地將數(shù)字信號寫入緩沖區(qū)中，這種方式在編程上比較復(fù)雜，但是靈活性比較高，只要保證這一次寫入緩沖區(qū)的數(shù)字信號和上次是連續(xù)的就行，不需要每次寫入的信號是整周期的。

LabVIEW 中的數(shù)字 I/O

一般情況下，數(shù)字 I/O 按照 TTL 邏輯電平設(shè)計(jì)，其邏輯低電平在 0 到 0.7V 之間，高電平在 3.4 到 5.0V 之間；

在硬件設(shè)備上，多路（Line）數(shù)字 I/O 組成一組后被稱為端口（Port）。一個(gè)端口由多少個(gè)數(shù)字通路組成是依據(jù)其設(shè)備而定的，在多數(shù)情況下 8 個(gè)數(shù)字通路組成一個(gè)端口；

在 LabVIEW 中對數(shù)字 I/O 的操作非常簡單，可以對整個(gè)端口進(jìn)行操作，也可以對端口中的一路或多路同時(shí)進(jìn)行操作。

LabVIEW 中的計(jì)數(shù)器

如上圖為計(jì)數(shù)器的簡化模型：一個(gè) SOURCE 輸入口、一個(gè) GATE 輸入口、一個(gè) OUT 輸出口，以及一個(gè)計(jì)數(shù)寄存器。

可以設(shè)置對 SOURCE 輸入端口由高到低或由低到高的信號狀態(tài)進(jìn)行計(jì)數(shù)；可以設(shè)置內(nèi)部計(jì)數(shù)寄存器的計(jì)數(shù)方式為遞增或遞減；

GATE 端口的輸入控制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)操作，可以設(shè)置為以下幾種門限工作方式：高電位計(jì)數(shù)、低電位計(jì)數(shù)、上升沿觸發(fā)計(jì)數(shù)、下降沿觸發(fā)計(jì)數(shù)，以及無門限方式；

可以使用 OUT 口發(fā)生多種類型的波形，或者用于計(jì)數(shù)器的串級使用中，從而增大計(jì)數(shù)器的量程。

計(jì)數(shù)器的頻率測量

并行安排處理

多功能 DAQ 設(shè)備上的模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字 I/O 和計(jì)數(shù)器等功能是能夠同時(shí)運(yùn)行的，可以在程序中并行安排這些功能，還能實(shí)現(xiàn)它們的同步。

如下圖，是一個(gè)連續(xù)采集和連續(xù)模擬輸出并行安排的程序，利用傳遞 error 信息的數(shù)據(jù)線安排并行的執(zhí)行順序。

編輯：hfy