虛擬儀器及硬件在環(huán)第十三講

1、Labview數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集 第三部分第三部分 數(shù)字信號采樣數(shù)字信號采樣&輸出輸出目 錄TTL信號的接受與發(fā)送數(shù)采卡的counter的功能&介紹脈沖信號輸出脈寬、頻率、周期測量DAQ編程數(shù)字信號說明數(shù)字信號并不關(guān)心幅值數(shù)字信號并不關(guān)心幅值，而是指定一段電壓范圍為高狀態(tài)，一段為低狀態(tài)。對于數(shù)數(shù)字信號，我們關(guān)心狀態(tài)和頻率字信號，我們關(guān)心狀態(tài)和頻率這兩個參數(shù)。例：當我們要開關(guān)一盞燈時，主要關(guān)注狀態(tài)信息。當我們要控制電機或使用編碼器測量數(shù)字脈沖從而獲得電機轉(zhuǎn)速時，主要關(guān)注頻率信息。DAQ編程數(shù)字信號TTLTTL信號設(shè)定了一個0到5V的電壓區(qū)間，0到0.8V為低狀態(tài)，2到5V為高狀態(tài)，0.8到2V為不

2、確定狀態(tài)，也就是會隨機認定為高或低狀態(tài)，使用TTL標準信號時一定要避免出現(xiàn)0.8到2V的電壓。DAQ編程接線端子的數(shù)字線可以用多根數(shù)字線，形成不同類型的字符串。DAQ編程單線數(shù)字采集line grouping引腳允許我們將數(shù)字線分組，如果我們要同時用到一個或多個Port，可選擇“one channel for all lines”，而對一根或多根line獨立操作時選擇“one channel for each line”（可以用一根 數(shù)字線進行采集，也可以用多根數(shù)字線組合后采集）DAQ編程主要控件說明根據(jù)不同的配置，可以任意組合形成不同長度的二進制數(shù)據(jù)串。如：8根數(shù)字線可以組成一個U8型的二進

3、制數(shù)，32根組成U32型，如果數(shù)字線不夠，前位補0。DAQ編程多根數(shù)字線采集軟件定時的缺點在于不夠精確，模擬信號采集中的硬件定時也可以用在數(shù)字信號采集上，不過并不是所有采集卡的數(shù)字線都支持硬件定時。一些系列數(shù)字線并沒有獨立的硬件時鐘，但Port0上的數(shù)字線可以引用外部時鐘源來完成硬件定時，這種方式我們稱為“相關(guān)數(shù)字相關(guān)數(shù)字IO”。DAQ編程相關(guān)數(shù)字IO（外部時鐘）特點：因為線程中CTR0和P0.0屬于同一張板卡，通過這種方式可將計數(shù)器（CTR0）生成的脈沖內(nèi)部路由給數(shù)字口（P0.0）做時鐘源，避免了外部接線。硬件定時的方式可以幫助我們采集高頻數(shù)字信號，并直接得到數(shù)字波形。DAQ編程單根數(shù)字線輸

4、出一種簡單的，根據(jù)按鈕輸出0、1數(shù)字信號的程序范例：DAQ編程輸出方波說明：單根數(shù)字線輸出，數(shù)據(jù)為“1000”，且硬件時鐘為10KHz，所以輸出的是頻率為2.5KHz，占空比為25%的方波信號。DAQ數(shù)采卡的counter功能介紹&使用范例DAQ編程Counter&TTLCounter只接受TTL標準的信號：電平特性在5V，00.8V為邏輯低，2V5V為邏輯高，上升沿/下降沿小于50ns，脈寬長度大于10ns。DAQ編程Counter的結(jié)構(gòu)NI的數(shù)據(jù)采集卡中的counter由四個結(jié)構(gòu)組成，gate、Source、計數(shù)器寄存、輸出端。DAQ編程接線端子與Counter結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)不同接線端子上對于

5、接線方式的定義都不完全一樣，可以打開MAX軟件，查看引腳圖進行配置連接。DAQ編程邊沿計數(shù)下面是一條邊沿檢測的線程編輯，流程跟AI采集比較類似。需要注意的是，我們在程序框圖中設(shè)置了100ms的延時，但這個并不意味著計數(shù)器的至每秒只能改變十次。這里的延時，只是針對從緩存器中讀取的數(shù)據(jù)的時間間隔。DAQ編程Pause Trigger下面的是實現(xiàn)“暫停觸發(fā)”的Labview程序框圖。DAQ編程帶緩存的邊沿計數(shù)借助Gate端完成帶緩存的邊沿計數(shù)：在這種利用方式當中，數(shù)采卡的”計數(shù)器寄存器“中的計數(shù)值不會受到影響，會不斷刷新，但不會發(fā)送到計算機內(nèi)存中，直到當Gate端接收到上升/下降沿的時候，才會將當前

6、的值發(fā)送到計算機內(nèi)存中。（相當于設(shè)定了一定的緩沖時間，而不是一采到數(shù)據(jù)就直接發(fā)送至內(nèi)存。）DAQ編程帶緩存的邊沿計數(shù)這種帶緩存的邊沿計數(shù)方式類似于模擬輸入的連續(xù)采集，需要配置DAQmx Timing.vi。脈沖信號輸出DAQ編程脈沖Counter對于脈沖信號，也可以像模擬信號、數(shù)字信號那樣，除了測量脈沖之外，也可以輸出脈沖。DAQ編程脈沖輸出DAQ編程重觸發(fā)&脈沖生成下面是一個生成有限脈沖序列的例子，通過PFI接入數(shù)字信號進行觸發(fā)，每次觸發(fā)會使主程序生成1000個脈沖信號。生成有限的脈沖需要用到兩個counter：一個counter負責(zé)生成脈沖序列，另一個counter負責(zé)控制前者生成的脈沖個

7、數(shù)。程序效果：每遇到一個觸發(fā)，就輸出1000個脈沖。DAQ編程重采樣利用外部時鐘，遇到觸發(fā)信號，采集1000個樣本。跟之前數(shù)字/模擬信號輸出的那些架構(gòu)大同小異。脈寬測量DAQ編程脈寬測量（某種程度上說，基頻就是相對于信號頻率的采樣率，這點在對頻率進行采樣分析時尤為明顯。）DAQ編程脈寬測量DAQ基礎(chǔ)單端測量頻率測量DAQ編程同步誤差頻率測量有三種方式，可以根據(jù)待測信號的頻率和測量精度要求進行選擇。同步誤差的產(chǎn)生，簡而言之，就是對計數(shù)邊沿的漏判。漏判的邊沿為1個，其相對于單個采集頻段內(nèi)所應(yīng)采集的準確數(shù)值的百分比，就是相應(yīng)的誤差率。DAQ編程同步誤差同步誤差的存在，且必為1,范圍內(nèi)。因此，Gate

8、和Source端的信號頻率相差的數(shù)量級越大，最終導(dǎo)致的誤差率就越小。DAQ編程低頻信號采集低頻測量，只需要一個counter即可完成。什么是低頻信號？信號頻率低于數(shù)采卡基頻1/100的信號，此時同步誤差低于1%。DAQ編程低頻信號采集這種方式只能測量低頻信號，對高頻信號，誤差過大，甚至?xí)o法反應(yīng)真實頻率信息。DAQ編程高頻信號測量方法1高頻信號測量方法：如果需要測量高頻信號，則需要使用到同時利用兩個Counter的測量方法High frequency with 2 Counters.原理：將待測信號接入到Source端，而使用另一個Counter生成一個已知的低頻信號作為Gate信號，用待測信號去量它。原先的低頻測量，是看一個待測信號波形時，走過多少個基頻的波形，從而得出待測波形的信息；變更后，是看一個新生成的低頻信號波形內(nèi)，走過多少個待測信號的波形，從而得出待測波形的信息。DAQ編程高頻信號測量方法1在高頻測量的編程當中，只需要選擇負責(zé)測頻的Counter，生成已知低頻信號的Counter由板卡自動選擇閑置的Counter來完成。DAQ編程高頻信號測量方法1需要注意的是，編程時須填寫measurement time，這個值決定了新生成的Gate信號頻率的大小。DAQ編程高頻信號測量方法2第三種測量：將信號拉長放大后進行測量。例：AHz的基頻，在放大倍數(shù)為B的