基于NI ELVIS的交通灯控制系统设计+程序框图(5)
2.2.2 LabVIEW 数据采集[14]
a）数据采集系统的任务和组成
数据采集(DAQ：DatA Acqusition)系统的基本任务是物理信号的产生和测量。要使计算机系统能够测量物理信号, 首先要使用传感器把物理信号转换成电压或者电流之类的电信号。通常不能把被测信号直接连接到DAQ卡, 而必须使用信号调理辅助电路,先将信号进行一定的预处理。总之,数据采集是借助软件来控制整个DAQ系统的,包括采集原始数据、分析数据以及给出结果等。
b）LabVIEW中的数据采集程序[20]
LabVIEW的DAQ程序包括模拟输入、模拟输出、数字输入/输出、计数器操作等[11]。在框图程序窗口下的功能模板(FunctionsPalette)中选择数据采集(Data Acqusition),可以看到吹冰个子模板,分别是：模拟输入(Analog Input)、模拟输出(Analog output)、数字输入/输出(Digital I/O)、计数器(Counter)、标定和配置(Calibrationand Configuration)以及信号调理(signal conditioning)。其中, 每个子模板又分成简单程序(Easy I/O VIS)、中级程序(Intermediate VIS)、应用程序(Utility VIS)和高级程序(Advanced VIS)四类。
c）模拟输入与输出
模拟输入与输出是DAQ卡的基本功能。“Analog Input”子模板下的“AI Sample Channel”程序测量指定通道上信号的一个采样点, 并返回测量值。“Analog Output”子模板下的“AO Update Channel”程序把一个给定电压/电流值在一个模拟输出通道上输出[30]。
d）波形的输入与输出
在许多应用场合,一次只采样一个数据点是远远不够的。另外,采样点之间的间隔很难保持恒定,因为它取决于很多因素,如循环的执行速度、子程序的调用时间等等。而使用“AI Acquire WaveI/Orm”和“AO Generate WaveI/Orm”程序,就可以大于单点操作的速度进行多点的数据采集和波形产生, 并且用户可以自定义采样速率。
e）扫描多个模拟输入通道
AI Acquire WaveI/Orms 程序从多个输入通道以指定的采样率采集指定的采样点数,并返回采样结果数据到计算机中。Channels控制栏指定要采样的多个通道编号,各个通道号或通道名间以逗号隔开,如 1, 2, 4 或 W1, W2, W3。
f）连续数据采集
连续数据采集又称实时数据采集,是在不中断数据采集过程的情况下,不间断地向计算机返回采集数据。数据采集开始后,DAQ卡采集数据并存储在指定缓冲区中,然后LabVIEW每隔一段时间将一批数据送入计算机进行处理。如果缓冲区放满了,DAQ卡就会重新从缓冲区的起始地址处写入新数据,原来的数据被覆盖。这个过程一直持续,直至采集到了指定数目的数据点,或者LabVIEW主动中止了采集过程,或者程序出现错误,这种工作方式对于需要把数据存入磁盘或者观察实时数据很有用。在连续数据采集程序中,用到了几个功能模块。其中,AI configure程序用于设置设备编号、通道号和数据缓冲区大小；AI start 程序用指定的采样率,以后台工作方式开始连续数据采集过程；AI Read 程序采集指定数目的采样点并返回数据到计算机中；AI Clear程序停止数据采集并释放所有资源。
2.3 NI ELVIS硬件部分
2.3.1 ELVIS 简介与应用
虚拟仪器技术是计算机技术与电子仪器相结合而产生的一种新的仪器模式，它是以虚拟仪器技术为基础的“综合”实验平台[25]，运用虚拟仪器技术，以计算机为基础，构建集成化测试平台，代替常规仪器、仪表，不仅能满足电工、电子实验教学的需要，而且降低了实验室建设的成本。
NI ELVIS 是美国国家仪器公司(NI)针对高校实验教学内容开发的一套开发与实验原形平台[27]，它集成十二款最为常用的仪器，主要包括示波器、数字万用表、函数发生器、各类电源和伯德图分析仪等精密仪器。基于NI LabVIEW图形化系统设计软件的NI ELVIS[26]，配有USB即插即用功能，可提供虚拟仪器的灵活性并能针对各种数据进行快速方便的采集与显示。