第3章模擬信號的采集3.1在傳統(tǒng)DAQ系統(tǒng)中進行模擬信號的采集3.2在DAQmx系統(tǒng)中創(chuàng)建應(yīng)用程序3.3測量直流電壓信號3.4課程練習(xí)本章小結(jié)練習(xí)與思考

3.1在傳統(tǒng)DAQ系統(tǒng)中進行模擬信號的采集

3.1.1數(shù)據(jù)采集通道

在虛擬儀器設(shè)計過程中，數(shù)據(jù)的采集和處理都是以通道的形式來進行的。根據(jù)需要采集通道數(shù)目的不同，我們可以將一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡單地分為單通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，必須為數(shù)據(jù)采集設(shè)備指定對哪個通道進行操作，這就是通道地址。而在基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集通道還有物理通道(PhysicalChannel)和虛擬通道(VirtualChannel)之分。在傳統(tǒng)DAQ系統(tǒng)設(shè)計中，我們既可以使用物理通道定址，也可以使用虛擬通道定址。

1．物理通道地址

物理通道是被測試的信號或虛擬儀器系統(tǒng)所產(chǎn)生的信號實際進出計算機的物理介質(zhì)或路徑，典型的情況是接線端各自走一個獨立的通道，每個通道有一個編號。每個通道在數(shù)據(jù)采集卡上對應(yīng)的是哪一個針號，在接線端子上對應(yīng)的是哪一個端子號都可以通過查硬件手冊獲得。物理通道地址不需要在管理與控制資源管理器(MAX)中進行通道設(shè)置，而只要在程序中的數(shù)據(jù)采集函數(shù)的通道參數(shù)Channel或Channels中寫入通道號就能訪問指定通道采集的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)采集過程中按通道參數(shù)列出的順序掃描通道，在數(shù)據(jù)輸出過程中按通道參數(shù)列出的順序刷新。而數(shù)據(jù)采集卡的設(shè)置直接對數(shù)據(jù)采集函數(shù)生效。

數(shù)據(jù)采集函數(shù)的通道參數(shù)用字符串?dāng)?shù)據(jù)類型賦值，填寫數(shù)字0～n－1(n是數(shù)據(jù)采集卡的通道數(shù))，可以接受的格式如圖3-1所示。圖3-1通道選擇格式

2．虛擬通道地址

虛擬通道是基于軟件設(shè)計的包括通道名、對應(yīng)的物理通道、信號連接方式、測試類型和標(biāo)度等一系列設(shè)置的集合。

使用虛擬通道定址要先在MAX中創(chuàng)建虛擬通道，其具體方法是：在MAX的DataNeighborhood項上單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出快捷菜單，選擇“CreateNew”項，打開新建對話框后選擇TraditionalNI-DAQVirtualChannel，彈出創(chuàng)建虛擬通道向?qū)?，根?jù)引導(dǎo)一步步地選擇通道類型、信號單位、標(biāo)度和使用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備等。虛擬通道創(chuàng)建后，在DataNeighborhood下會出現(xiàn)一個通道名，在通道名的下拉菜單中選擇Properties修改通道設(shè)置，或選擇Test對通道進行測試。

使用已經(jīng)創(chuàng)建的虛擬通道時，一般使用通道控件或通道常數(shù)方式。傳統(tǒng)的DAQ通道控件(TraditionalDAQChannel)如圖3-2(a)所示，其前面板的I/O控件子模板如圖3-2(b)所示。在這個控件中，我們可以填寫已經(jīng)建立的傳統(tǒng)DAQ通道名，也可以從下拉列表中選擇。單擊下拉列表中的“Browse”選項打開對話框，顯示在MAX中建立的傳統(tǒng)DAQ通道。圖3-2

DAQ模塊選擇(a)傳統(tǒng)DAQ通道控件模板；(b)?I/O控件子模板在LabVIEW的NIMeasurements→DataAcquisition函數(shù)子模板中有一個TraditionalDAQChannel常數(shù)，其用法與傳統(tǒng)DAQ通道控件相似。

虛擬通道控件和虛擬通道常數(shù)的快捷菜單中都有一個I/ONameFiltering選項，選擇該選項會彈出一個小對話框，用來設(shè)置顯示在通道下拉列表中的通道名類別。默認(rèn)情況下顯示模擬輸入通道。

使用虛擬通道時，數(shù)據(jù)采集函數(shù)的通道參數(shù)可以接受的數(shù)據(jù)格式與圖3-1相似。使用虛擬通道定址時不必再為數(shù)據(jù)采集函數(shù)連接device輸入?yún)?shù)，LabVIEW自動忽略這個參數(shù)。如果不需要更改通道設(shè)置，那么也不必連接inputlimits或inputconfig等參數(shù)。

3．通道極限設(shè)置

通道極限設(shè)置是用來設(shè)置測試或輸出的模擬信號的最大值和最小值的，它關(guān)系到數(shù)據(jù)采集設(shè)備的增益。每個模擬輸入或輸出通道可以有一對單獨的極限設(shè)置量，且必須在設(shè)備的輸入/輸出范圍內(nèi)。如果不給出數(shù)據(jù)采集函數(shù)輸入極限設(shè)置參數(shù)，或者給上下限參數(shù)輸入0，那么就使用設(shè)備的缺省范圍，或在MAX中為通道設(shè)置的范圍。

模擬輸入/輸出函數(shù)用一個極限設(shè)置簇數(shù)組來對各個通道表數(shù)組進行極限設(shè)置。各個通道的極限設(shè)置情況與兩個數(shù)組成員的個數(shù)和通道表的寫法都有關(guān)系。在圖3-3中，通道數(shù)組用3個成員指定了8個通道，極限數(shù)組的3個成員與之對應(yīng)。通道0、1、2和3的極限為－0.5～0.5；通道4的極限為?－1～1；通道5、6、7的極限為－5～5。

如果在MAX中設(shè)置了通道，極限設(shè)置所用的單位就是通道設(shè)置中用于某個特定通道名的物理單位。例如，我們在數(shù)據(jù)采集向?qū)е性O(shè)置了一個通道的物理單位為DegC，極限設(shè)置值就被看做攝氏度。如果沒有在MAX中設(shè)置通道，用于極限設(shè)置的缺省單位值通常是伏特。圖3-3通道設(shè)置與極限設(shè)置的對應(yīng)關(guān)系

4．標(biāo)度(Scale)

標(biāo)度是對某一個虛擬通道的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，以便于程序中應(yīng)用這些數(shù)據(jù)。例如，線性標(biāo)度公式y(tǒng)=mx+b，對輸入數(shù)據(jù)x進行線性處理后，將數(shù)據(jù)y傳送給LabVIEW程序。圖3-4所示的是標(biāo)度設(shè)置面板，在此，單擊EditName按鈕可以編輯標(biāo)度名，可以在scripting中對標(biāo)度加以簡短說明，可以在Scale下拉列表中選擇標(biāo)度類型，可以設(shè)置標(biāo)度系數(shù)，同時，由于選擇了線性標(biāo)度，因此可以設(shè)置斜率和截取兩個參數(shù)。在標(biāo)度設(shè)置面板中還可以預(yù)覽標(biāo)度的效果。圖3-4標(biāo)度設(shè)置面板在MAX中有一個標(biāo)度項“Scale”，在“Scale”項上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇“CreatNew”，彈出創(chuàng)建標(biāo)度向?qū)В梢赃x擇建立DAQmx標(biāo)度或傳統(tǒng)DAQ標(biāo)度(如圖3-5所示)。在創(chuàng)建標(biāo)度向?qū)У囊龑?dǎo)下，創(chuàng)建一個標(biāo)度。在已經(jīng)創(chuàng)建好的標(biāo)度名的彈出菜單中可以選擇Properties，彈出標(biāo)度設(shè)置面板對標(biāo)度的設(shè)置進行修改。

新建虛擬通道時，新建向?qū)崾臼且陆?biāo)度還是將已經(jīng)建立的標(biāo)度加入到通道中。當(dāng)然也可以不要標(biāo)度。圖3-5標(biāo)度選擇窗口3.1.2數(shù)據(jù)采集函數(shù)

LabVIEW中的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集函數(shù)位于NIMeasurements→DataAcquisition函數(shù)子模板中，如圖3-6所示。這個子模板中包含七個下級子模板，即模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字輸入/輸出、計數(shù)器、標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)置、信號調(diào)理、傳統(tǒng)DAQ通道參數(shù)。

通過合理使用這些子模板，可以分別訪問不同的數(shù)據(jù)采集函數(shù)。使用時，這些函數(shù)可以作為單獨的程序運行，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集任務(wù)，也可以作為子程序調(diào)用返回采集的數(shù)據(jù)。

按功能來劃分?jǐn)?shù)據(jù)采集函數(shù)，可以分為易用函數(shù)、中級函數(shù)、實用函數(shù)和高級函數(shù)等不同的等級。圖3-6Acquisition函數(shù)子模板

1．易用函數(shù)

易用函數(shù)用于執(zhí)行最簡單的數(shù)據(jù)采集操作，位于它所在的子模板的最上面一行。其主要功能是完成最基本的數(shù)據(jù)采集操作，同時，它還可以自動進行出錯提示，用一個對話框詢問用戶是終止程序執(zhí)行還是忽略錯誤。

易用函數(shù)通常由中級函數(shù)構(gòu)成，但它只提供最基本的輸入/輸出接口。這類似于一臺“傻瓜”照相機，它不需要操作者過多的進行干預(yù)，也得不到什么特定的效果。對于復(fù)雜的應(yīng)用程序，應(yīng)該使用中級的或高級的數(shù)據(jù)采集函數(shù)，以便得到更多功能和更好的性能。

2．中級函數(shù)

中級函數(shù)由高級函數(shù)組成，但是它們使用的參數(shù)較少，并且不具備某些高級的功能。

中級函數(shù)比易用函數(shù)提供給用戶更多處理錯誤的機會。在每一個函數(shù)中，我們都可以檢查錯誤，并且能夠?qū)㈠e誤信息簇傳遞給其他函數(shù)。

3．實用函數(shù)

許多LabVIEW的數(shù)據(jù)采集子模板中都有實用函數(shù)。它們也由中級函數(shù)組成，但是比易用函數(shù)具有更多的輸入/輸出參數(shù)，因此在開發(fā)應(yīng)用軟件時，比易用函數(shù)具備更多的硬件操作功能，能夠更有效地控制硬件。

4．高級函數(shù)

高級函數(shù)一般對應(yīng)于數(shù)據(jù)采集驅(qū)動程序的最底層接口。很少有應(yīng)用軟件需要高級函數(shù)，當(dāng)需要使用某些易用函數(shù)或中級函數(shù)不具備的特殊數(shù)據(jù)采集功能時，就有必要使用高級函數(shù)。使用高級函數(shù)一般可以從數(shù)據(jù)采集驅(qū)動程序返回最多的狀態(tài)

信息。3.1.3數(shù)據(jù)采集函數(shù)的參數(shù)多態(tài)

如同其他許多LabVIEW函數(shù)一樣，數(shù)據(jù)采集函數(shù)也具有參數(shù)多態(tài)等特點，它們可以接受或返回不同類型的數(shù)據(jù)。例如，在缺省情況下，模擬輸入函數(shù)返回的數(shù)據(jù)類型是波形，但是可以在它的輸出端口的下拉菜單中選擇SelectType，以選擇用戶需要的其他數(shù)據(jù)類型。例如，AIReadOneScan函數(shù)可以返回單點波形、量化數(shù)組、二進制數(shù)組與量化二進制數(shù)組四種類型的數(shù)據(jù)，如圖3-7所示。圖3-7數(shù)據(jù)采集函數(shù)的參數(shù)多態(tài)3.1.4數(shù)據(jù)采集函數(shù)的常用參數(shù)

在模擬輸入/輸出、數(shù)字輸入/輸出和計數(shù)器程序中，device參數(shù)指用戶在MAX中為某一個數(shù)據(jù)采集設(shè)置的編號。

taskID是Config函數(shù)的一個輸出參數(shù)，它為特定的輸入/輸出操作與設(shè)備設(shè)置了一個數(shù)值，這個值可以作為一個標(biāo)識貫穿于整個程序。taskID也可以包含一組關(guān)于通道和增益的信息。

數(shù)據(jù)采集函數(shù)的參數(shù)缺省輸入是它前面板上對應(yīng)控制件的缺省值。缺省設(shè)置是記錄在設(shè)備驅(qū)動程序中的缺省參數(shù)值。當(dāng)前設(shè)置是任意給定時刻一個參數(shù)的值。當(dāng)函數(shù)的某一個輸入端口沒有連線時，這個端口所對應(yīng)的函數(shù)前面板控制件的缺省值就被傳遞給驅(qū)動程序，它的缺省設(shè)置成為當(dāng)前設(shè)置并一直保持到參數(shù)值被改變。3.1.5數(shù)據(jù)采集函數(shù)的數(shù)據(jù)組織

當(dāng)我們從多個通道連續(xù)采集數(shù)據(jù)時，默認(rèn)情況下，數(shù)據(jù)采集函數(shù)返回的數(shù)據(jù)是波形。圖3-8所示的是由3個通道采集的數(shù)據(jù)，這個波形數(shù)組包含3個成員，每個成員對應(yīng)一個通道的數(shù)據(jù)，其中，有采樣開始時間t0、采樣間隔dt和采樣數(shù)據(jù)數(shù)組。

由于數(shù)據(jù)采集函數(shù)的參數(shù)多態(tài)，我們也可以使它們返回一個二維標(biāo)量數(shù)組。這個數(shù)組每列包含一個通道的數(shù)據(jù)，每行包含一次掃描的數(shù)據(jù)，如圖3-9所示。數(shù)據(jù)實際采集的順序為s0c0、s0c1、s0c2、s1c0、s1c1、s1c2、s2c0、s2c1、s2c2……圖3-8波形采樣數(shù)據(jù)用圖形顯示數(shù)據(jù)采集函數(shù)返回的二維數(shù)組時，必須把Chart或Graph設(shè)置為轉(zhuǎn)換數(shù)組，其方法是在彈出菜單中選擇TransposeArray項。如果沒有給圖形顯示件連接二維數(shù)組，則這個選項是暗的。也可以在程序中使用Array函數(shù)子模板的Transpose2DArray函數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)組。

如果要從數(shù)據(jù)采集函數(shù)返回的二維數(shù)組中提取一個通道的數(shù)據(jù)，那么可以使用Array函數(shù)子模板的IndexArray函數(shù)。給列索引參數(shù)連接一個數(shù)值來選擇一列，或者說一個通道，行索引會自動變?yōu)镈isableIndexing狀態(tài)，索引數(shù)組函數(shù)就將整個通道的數(shù)據(jù)作為一個一維數(shù)組返回。圖3-9數(shù)據(jù)采集函數(shù)的數(shù)據(jù)組織3.1.6模擬輸入常用的基本術(shù)語

在模擬輸入時經(jīng)常會遇到如一次掃描、掃描數(shù)、采樣數(shù)、掃描率和通道時鐘率等基本術(shù)語，具體概念如下：

(1)一次掃描(ascan)：對數(shù)據(jù)采集函數(shù)通道參數(shù)中所有通道的一次采集或讀數(shù)。

(2)掃描數(shù)(numberofscanstoacquire)：函數(shù)每調(diào)用一次，從通道表中所有通道讀數(shù)的次數(shù)。

(3)采樣數(shù)(numberofsamples)：函數(shù)每調(diào)用一次，從一個通道采樣的數(shù)據(jù)點數(shù)。

(4)掃描率(scanrate)：每秒從各通道采集數(shù)據(jù)的次數(shù)。它等于單個通道的采樣率。當(dāng)設(shè)備支持間斷掃描時，通過掃描率參數(shù)設(shè)置可以實現(xiàn)間斷掃描，即各次掃描之間的時間間隔比各通道之間讀數(shù)的時間間隔長。

(5)通道時鐘率(channelclockrate)：定義從通道表中的一系列通道采集數(shù)據(jù)的時間間隔。3.2在DAQmx系統(tǒng)中創(chuàng)建應(yīng)用程序

在本節(jié)，我們將簡單介紹如何在DAQmx系統(tǒng)中利用數(shù)據(jù)采集助手來創(chuàng)建數(shù)據(jù)采集應(yīng)用程序的方法。

3.2.1數(shù)據(jù)采集助手的應(yīng)用

數(shù)據(jù)采集助手(DAQAssistant)是LabVIEW7.0中所具有的進行數(shù)據(jù)采集快捷設(shè)置的一項功能，可以通過多種途徑啟動數(shù)據(jù)采集助手。

數(shù)據(jù)采集助手的基本任務(wù)是基于DAQmx的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)采集的硬件設(shè)置，所以在程序設(shè)計開發(fā)構(gòu)成中，一旦涉及到了相關(guān)任務(wù)，數(shù)據(jù)采集助手就會自動打開。

1．在MAX中創(chuàng)建測試任務(wù)

在基于DAQmx的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，測試任務(wù)Task是NI-DAQ新增加的一個重要概念，它是一系列信息的集合，一般包括一個或多個通道以及定時、觸發(fā)等基本屬性。同時，測試任務(wù)Task也是數(shù)據(jù)采集助手與數(shù)據(jù)采集程序之間聯(lián)系的紐帶。具體步驟如下：

(1)在MAX中，右鍵單擊DataNeighborhood項，彈出CreateNew快捷菜單，打開如圖3-10所示的新建對話框。

(2)選擇對話框中的NI-DAQmxTask選項，然后單擊“Next”按鈕，進入測試類型選擇頁，如圖3-11所示。圖3-10新建DAQmx測試任務(wù)向?qū)D3-11為任務(wù)選擇測試類型

(3)單擊AnalogInput項，進入下一級對話框，如圖3-12所示。此時，對話框?qū)赡艿哪M輸入任務(wù)作進一步細分，主要包括：電壓(Voltage)、溫度(Temperature)、張力(Strain)、電流(Current)、阻抗(Resistance)、頻率(Frequency)、加速度(Acceleration)、自定義激勵電壓(CustomVoltagewithExcitation)、聲壓(SoundPressure)等項目?；竞w了我們常用的模擬測試內(nèi)容。圖3-12可能的模擬輸入任務(wù)

(4)單擊Voltage項，選擇測試電壓值，進入下一級對話框，在此可建立虛擬通道，如圖3-13所示。

在DAQmx系統(tǒng)中必須建立虛擬通道，它既可以是任務(wù)的組成部分，也可以獨立于任務(wù)。任務(wù)內(nèi)部的虛擬通道叫局部通道(LocalChannel)，獨立于任務(wù)的虛擬通道叫全局通道(GlobalChannel)。全局通道可以用于不同的任務(wù)。應(yīng)特別注意的是，當(dāng)全局通道修改時，所有引用它的任務(wù)都將受到影響。

如果使用全局虛擬通道，選擇AddExistingDAQmxGlobalChannels或CopyDAQmxGlobalChannels項，這時列表中會出現(xiàn)所有已經(jīng)建立的全局通道，可從中選擇一個供新建的任務(wù)

使用。圖3-13建立虛擬通道如果要建立局部虛擬通道，則可選擇CreateNewLocalChannels，這時列表中會出現(xiàn)已經(jīng)安裝設(shè)備的所有物理通道，物理通道用設(shè)備名和通道類型加通道號表示，例如Dev1/av1即名為Dev1的設(shè)備中1號模擬輸入通道。

從物理通道列表中選擇供新建虛擬通道要使用的物理通道。如果需要在一個任務(wù)中建立多個局部虛擬通道，就選擇多個物理通道分別供它們使用。使用時，按住Ctrl鍵，可以在物理通道列表中進行間隔性選擇；按住Shift鍵，則可以連續(xù)選擇。局部虛擬通道使用默認(rèn)的名稱。

(5)建立虛擬通道以后單擊“Next”按鈕，進入新建任務(wù)的名稱對話框，如圖3-14所示。設(shè)置完成后單擊“Finish”按鈕打開數(shù)據(jù)采集助手的設(shè)置面板，如圖3-15所示。圖3-14命名數(shù)據(jù)采集任務(wù)圖3-15數(shù)據(jù)采集助手

2．在MAX中創(chuàng)建全局虛擬通道

創(chuàng)建全局虛擬通道的方法與創(chuàng)建任務(wù)的方法類似，即在MAX的DataNeighborhood項上用鼠標(biāo)右鍵單擊，彈出CreateNew…快捷菜單，打開如圖3-10所示的新建對話框以后選擇NI-DAQGlobalChannel。以后的步驟由新建向?qū)У囊龑?dǎo)完成即可。

全局虛擬通道空間和全局虛擬通道常量的用法與傳統(tǒng)DAQ中相應(yīng)的對象一樣。

3．在LabVIEW環(huán)境下打開數(shù)據(jù)采集助手

在LabVIEW環(huán)境下打開數(shù)據(jù)采集助手的方式通過DataAssistant的快速VI來啟動。

在LabVIEW函數(shù)模板中，有兩個方法可以找到DataAssistant的快速VI，分別是NIMeasurements→DAQmxDataAcquisition和Express-Input函數(shù)子模板。將DataAssistant快速VI放進程序框圖以后，首先自動打開一個新建向?qū)В龑?dǎo)用戶選擇測試的類型和使用的通道，然后打開數(shù)據(jù)采集助手的設(shè)置面板。進行必要的設(shè)置以后，單擊“OK”按鈕，快速VI圖標(biāo)下面會出現(xiàn)Data端口，如圖3-16所示。這樣就可以執(zhí)行數(shù)據(jù)采集任務(wù)并返回測試數(shù)據(jù)。圖3-16數(shù)據(jù)采集助手快速VI(a)剛放進框圖的快速VI；(b)完成設(shè)置以后的快速VI(a)(b)雖然數(shù)據(jù)采集助手快速VI產(chǎn)生的任務(wù)只能在調(diào)用它的程序中使用，但是使用中如果把它轉(zhuǎn)換為一個任務(wù)常數(shù)，那么它就可以存儲在MAX中，供其他程序使用。轉(zhuǎn)換步驟如下：

(1)右鍵單擊數(shù)據(jù)采集助手的快速VI圖標(biāo)，彈出快捷菜單，選擇ConverttoTaskNameConstant項；

(2)啟動數(shù)據(jù)采集助手后即可對任務(wù)進行必要的修改；

(3)單擊“OK”按鈕后，快速VI便轉(zhuǎn)換為任務(wù)常數(shù)。3.2.2生成圖形代碼

在MAX中使用數(shù)據(jù)采集助手可以進行任務(wù)和通道設(shè)置，但是我們還沒有在程序中得到測試的數(shù)據(jù)。而在LabVIEW中使用快速VI打開數(shù)據(jù)采集助手，則可以返回測試數(shù)據(jù)，但是也許我們還需要對數(shù)據(jù)線采集進行更多的控制。這樣，我們就需要生成程序的圖形代碼。一般有兩條主要途徑可以生成程序代碼。

1．通過任務(wù)生成程序代碼

在LabVIEW前面板和程序軟件面板中都可以訪問在MAX中建立的任務(wù)。前面板的I/ODAQmxNameControls控件子模板中有一個DAQmxTaskName控件，在這個控件中，可以填寫DAQmx任務(wù)名，可以單擊下拉列表按鈕彈出下拉列表。單擊表中Browse…選項列出所有在MAX中已經(jīng)建立的任務(wù)。如圖3-17(a)DAQmx任務(wù)名控件函數(shù)所示。

在LabVIEW的NI-Measurements→DAQmxAcquisition函數(shù)子模塊中有一個DAQmxTaskNameConstant常數(shù)，如圖3-17

(b)DAQmx任務(wù)名所示，它的用法與DAQmxTaskName控件

相似。圖3-17DAQmx任務(wù)名在任務(wù)名控件或常數(shù)上彈出快捷菜單，選GenerateCode。在下級菜單中有以下三種生成代碼方式可以選擇：

Example：這個選項可以產(chǎn)生運行一個任務(wù)所需要的所有代碼，例如讀/寫操作函數(shù)、開始/停止任務(wù)函數(shù)、循環(huán)結(jié)構(gòu)/圖形顯示件等，如圖3-18所示。這實際上就是一個簡單的DAQmx示例程序，經(jīng)過某些修改就可以用在應(yīng)用程序中。使用中，這個程序運行時仍然是通過數(shù)據(jù)采集任務(wù)控件或數(shù)據(jù)采集任務(wù)常數(shù)與數(shù)據(jù)采集任務(wù)聯(lián)系在一起的。圖3-18生成示例程序圖形代碼

Configuration：這個選項產(chǎn)生的代碼只是用于任務(wù)設(shè)置部分。它用一個函數(shù)圖形來取代數(shù)據(jù)采集任務(wù)控件端口或數(shù)據(jù)采集任務(wù)常數(shù)。打開這個函數(shù)圖標(biāo)，它的圖形代碼如圖3-19所示。產(chǎn)生設(shè)置代碼以后，數(shù)據(jù)采集任務(wù)和應(yīng)用程序之間將失去聯(lián)系，修改代碼不會影響數(shù)據(jù)采集助手，數(shù)據(jù)采集助手也可重新生成代碼。

ConfigurationandExample：這個選項產(chǎn)生的代碼是前兩個選項產(chǎn)生的代碼之和。任務(wù)常數(shù)和任務(wù)控件也可以轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)采集助手快速VI。

通過在MAX中設(shè)置的任務(wù)常數(shù)產(chǎn)生代碼以后，如果這時再修改代碼將不會影響已經(jīng)存儲在MAX中的任務(wù)。圖3-19生成設(shè)置程序圖形代碼

2．將數(shù)據(jù)采集助手快速VI轉(zhuǎn)換為程序圖形代碼

1)通過任務(wù)常數(shù)轉(zhuǎn)換

按照3.2.1節(jié)介紹的辦法，將數(shù)據(jù)采集助手快速VI轉(zhuǎn)換為任務(wù)常數(shù)，然后按本節(jié)前面介紹的辦法生成程序代碼。

2)通過VI前面板轉(zhuǎn)換

在數(shù)據(jù)采集助手菜單里，可選擇OpenFrontPanel，將快速VI轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)VI，也就得到了程序代碼。這是包括設(shè)置任務(wù)與執(zhí)行任務(wù)的全部圖形代碼。3.2.3DAQmx數(shù)據(jù)采集函數(shù)

LabVIEW中的DAQmx數(shù)據(jù)采集函數(shù)區(qū)位于NI-Measurements→DAQmx-DataAcquisition函數(shù)子模板中。這里，我們主要介紹圖3-18和圖3-19的程序中用到的幾個函數(shù)。

1．DAQmxCreateTask函數(shù)

該函數(shù)在DAQmxAdvancedTaskOptions函數(shù)子模板中，用來創(chuàng)建一個DAQmx數(shù)據(jù)采集任務(wù)。其主要參數(shù)有：

1)?Newtaskname

新建任務(wù)的名稱。如果在循環(huán)中新建一個任務(wù)，執(zhí)行完任務(wù)以后，就應(yīng)該注意必須清除任務(wù)，否則NI-DAQmx會在每個循環(huán)試圖創(chuàng)建同名的任務(wù)，這將會引起程序出錯。

2)?tasktocopy

任務(wù)原型。如果這里連接一個已經(jīng)建立的任務(wù)名，則新建的任務(wù)由它拷貝而來。

3)?globalvirtualchannels

這個參數(shù)輸入的全局虛擬通道將被添加到新建的任務(wù)中。如果tasktocopy參數(shù)連接了任務(wù)名，那么這里輸入的虛擬通道不是被添加到那個任務(wù)中，而是添加到新建的那個任務(wù)的副本中。

4)autocleanup

自動清除任務(wù)。設(shè)置為True時，程序執(zhí)行完以后自動將任務(wù)清除；否則直到退出LabVIEW時，任務(wù)才被清除。這種情況下在一個程序中創(chuàng)建的任務(wù)可以供其他程序使用并被清除，也可以用DAQmxClearTask清除任務(wù)。

2．DAQmxCreateVirtualChannel函數(shù)

該函數(shù)是新建虛擬通道函數(shù)，是DAQmx數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中使用非常普遍的一個函數(shù)，位于DAQmx-DataAcquisition函數(shù)子模板的頂層。這是一個多態(tài)VI，它有許多子VI，每個子VI可以創(chuàng)建一種類型的虛擬通道，并將其他VI加入到一個數(shù)據(jù)采集任務(wù)里。這里的多態(tài)包含兩層含義：一層是指函數(shù)的某些參數(shù)具有接收不同類型參數(shù)的能力；另一層是一類專門為接收不同類型數(shù)據(jù)設(shè)計的VI。在這里，我們將介紹用虛擬通道函數(shù)創(chuàng)建一個模擬輸入，并能測量電壓信號的虛擬通道的情況。具體方法是：在DAQmxCreateVirtualChannel子VI的選擇器的下拉菜單中，選擇AnalogInput→voltage。這個VI的主要參數(shù)有：

(1)?taskin：指定創(chuàng)建的虛擬通道加入哪一個任務(wù)中，如果這個參數(shù)不連接，NI-DAQmx就創(chuàng)建一個新任務(wù)，并將創(chuàng)建的虛擬通道加入其中。但是這樣，如果處于循環(huán)中，NI-DAQmx就會在每次循環(huán)時創(chuàng)建一個新任務(wù)，直到程序終止才清除這些任務(wù)，這樣無疑會極大地消耗系統(tǒng)資源。因此這種情況下應(yīng)該在任務(wù)執(zhí)行完以后，用DAQmxClearTask清除任務(wù)。

(2)?physicalchannels：物理通道，在DAQmx-DataAcquisition→DAQmxAdvanced→DAQmxConstants&PropertyNodes函數(shù)子模板中的DAQmxphysicalchannelsconstant常數(shù)，列出系統(tǒng)中安裝的設(shè)備上所有的物理通道名?？梢詮闹羞x擇新建虛擬通道使用的物理通道。

(3)?nametoassign：指定虛擬通道名，其他函數(shù)和節(jié)點都要通過名稱訪問特定的虛擬通道。默認(rèn)名稱時，它使用物理通道名稱。如果一次調(diào)用此函數(shù)產(chǎn)生多個虛擬通道，那么通道名之間用逗號隔開。

(4)?units：測量電壓值所用的單位，這個參數(shù)有兩個選擇，伏特(Volts)或來自定制標(biāo)度(FromCustomScale)。

(5)?maximumvalue和minimumvalue：最大值和最小值，指定測量電壓的范圍。

(6)?inputterminalconfiguration：輸入端口設(shè)置，設(shè)置被測信號的連接方式。

(7)?customscalename：輸入在MAX中設(shè)置過的標(biāo)度名。

(8)?taskout：函數(shù)執(zhí)行完后產(chǎn)生的任務(wù)的參考號。

3．DAQmxTiming函數(shù)

DAQmx定時函數(shù)，這個函數(shù)也位于DAQmx-DataAcquisition函數(shù)子模板的頂層，也是一個多態(tài)VI。這里主要介紹選擇SampleClock子VI的實例，該VI的實例可以設(shè)置采樣數(shù)、采樣率，并在必要時設(shè)置緩沖區(qū)。它的主要參數(shù)有：

(1)?task/channelsin：輸入任務(wù)名或虛擬通道名，如果輸入虛擬通道名，它將自動創(chuàng)建一個任務(wù)。

(2)?rate：設(shè)置每通道采樣率。

(3)?source：設(shè)置采樣始終信號源，如果這個參數(shù)不連接就使用卡上的時鐘。

(4)?activeedge：在時鐘的上升沿還是下降沿進行采樣。

(5)?samplemode：采樣模式，設(shè)置連續(xù)采樣還是采集一定數(shù)量的數(shù)據(jù)。

(6)?sampleperchannel：優(yōu)先采樣時每通道采樣數(shù)量。

(7)?taskout：函數(shù)執(zhí)行完后產(chǎn)生的任務(wù)的參考號。

4．DAQmxStartTask函數(shù)

啟動DAQmx任務(wù)函數(shù)，位于DAQmx-DataAcquisition函數(shù)子模板頂層。若不選擇此函數(shù)，那么執(zhí)行DAQmxRead函數(shù)時，數(shù)據(jù)采集任務(wù)也可以自動啟動。此函數(shù)的主要參

數(shù)為：

(1)?task/channelsin：輸入任務(wù)名或虛擬通道名列表，如果輸入虛擬通道名，它將自動創(chuàng)建一個任務(wù)。

(2)?taskout：函數(shù)執(zhí)行完后產(chǎn)生的任務(wù)的參考號。

5．DAQmxRead函數(shù)

讀數(shù)據(jù)函數(shù)，位于DAQmx-DataAcquisition函數(shù)子模板的頂層，它由指定的任務(wù)或通道讀取數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)。這是一個多態(tài)VI，根據(jù)數(shù)據(jù)采集的類型、讀取數(shù)據(jù)的數(shù)量和要求返回數(shù)據(jù)的類型，有多個VI可供選擇。這里主要介紹選擇AnalogIDWfmNChanNSamp子VI的實例，它返回模擬輸入的一維波形數(shù)據(jù)，包含N個通道，且每個通道有N個采樣。它的主要參數(shù)有：

(1)?task/channelsin：輸入任務(wù)名或虛擬通道名，如果輸入虛擬通道名，它將自動創(chuàng)建一個任務(wù)。

(2)?numberofsamplesperchannel：執(zhí)行一次從每個通道采回的數(shù)據(jù)量。如果是一個連續(xù)采集任務(wù)，而且這個參數(shù)沒有連續(xù)或連接-1，則讀回內(nèi)存緩沖區(qū)里的所有數(shù)據(jù)。

(3)?timeout：超時，設(shè)置等待采樣的秒數(shù)。如果到時沒采夠數(shù)據(jù)，就有多少返回多少，并報告出錯。如果設(shè)置為-1，就無限等待；如果設(shè)置為0，就立刻返回數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不夠時報告出錯。

(4)?taskout：函數(shù)執(zhí)行完后產(chǎn)生的任務(wù)的參考號。

(5)?data：數(shù)據(jù)，返回一維波形數(shù)組，數(shù)組每個成員對應(yīng)任務(wù)中一個通道。數(shù)組成員的順序與添加到任務(wù)中的通道的順序?qū)?yīng)。返回的數(shù)據(jù)按照通道設(shè)置的單位與標(biāo)度進行處理。

6．DAQmxStopTask函數(shù)

停止任務(wù)函數(shù)，這個函數(shù)位于DAQmx-DataAcquisition函數(shù)子模板的頂層，它用來停止一個任務(wù)，并把它恢復(fù)到執(zhí)行前的狀態(tài)。它的參數(shù)與DAQmxStartTask函數(shù)相同。

3.3測量直流電壓信號

直流電壓信號是變化緩沖的信號，一般測量信號每次只需要采集一點數(shù)據(jù)，或者是采集多點數(shù)據(jù)后再取其平均值，以減小測量誤差。根據(jù)被檢測對象的數(shù)據(jù)檢測要求的不同，又可以采用單通道采樣或多通道采樣。本節(jié)將分別對單點采樣和多點采樣作一介紹。

3.3.1單點采樣

1．使用傳統(tǒng)DAQ單點采樣

1)單通道單點采樣

需要周期性地監(jiān)控一個對象(例如一個容器的液位)時，可以用單通道單點模擬輸入。以上面提到的容器的液位監(jiān)控為例，將傳感器產(chǎn)生的標(biāo)示液位的電壓信號連接到數(shù)據(jù)采集卡的一個通道上，當(dāng)需要了解液位時，就讓數(shù)據(jù)采集設(shè)備進行一次數(shù)/模轉(zhuǎn)換，然后返回一個量(該量值包含了液位信息)。

使用中通過軟件從一個輸入通道讀取一個數(shù)據(jù)，并立即返回它的值。這種操作不需要任何緩沖區(qū)或定時。在大多數(shù)情況下，使用NI-Measurements→DataAcquisition→AnalogInput函數(shù)子模塊中的易用模擬輸入函數(shù)AISampleChannel即可，程序框圖見圖3-20。圖3-20單通道單點采樣編程示例這里假定在MAX中進行了通道設(shè)置，所以沒有輸入設(shè)備device和極限limit兩個參數(shù)，只在前面板通道控件中輸入通道名。返回值的物理單位與通道設(shè)置的物理單位一致。

程序中用一個WaveformChart顯示液位的變化趨勢，?用一個Tank顯示件顯示當(dāng)前液位值。Tank本身是一個雙精度浮點數(shù)，VISampleChannel返回的波形數(shù)據(jù)被自動進行了強制

轉(zhuǎn)換。

2)多通道單點采樣

多通道單點采樣就是一次由多個通道各采集一個數(shù)據(jù)，例如，當(dāng)需要同時監(jiān)視容器的液位、壓力和溫度幾個緩慢變化的信號時，就需要用這種方式?？梢允褂靡子媚M輸入函數(shù)AISampleChannels執(zhí)行這個任務(wù)。如圖3-21所示，程序中選擇了返回一個一維標(biāo)量數(shù)組，數(shù)組中每個成員是來自一個通道的數(shù)據(jù)。這個函數(shù)的highlimit參數(shù)設(shè)置被測信號的最高和最低電平值，應(yīng)用于所有通道。在通道名中注意使用逗號隔開各個通道，或用冒號說明通道的范圍。圖3-21多通道單點采樣編程示例使用易用函數(shù)的好處是我們在程序框圖中只需要一個圖標(biāo)就可以完成作業(yè)，只有很少的基本輸入?yún)?shù)，而且具有內(nèi)置的出錯檢查功能。但是由于這些函數(shù)缺乏編程的靈活性，因而不能用它們來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備某些更復(fù)雜的功能，例如觸發(fā)或間斷的掃描。此外，這些函數(shù)每次被調(diào)用時總要進行硬件設(shè)置，一旦需要程序高速度、高效率地運行，這些設(shè)置會降低處理數(shù)據(jù)的速度。在這種情況下應(yīng)該使用中級函數(shù)，它們只在第一次被調(diào)用時進行硬件設(shè)置，比應(yīng)用函數(shù)具有更高的功能。

圖3-22所示的數(shù)據(jù)采集程序使用中級模擬輸入函數(shù)AISingleScan執(zhí)行多通道單點采樣。AISingleScan函數(shù)返回一次掃描的數(shù)據(jù)。圖3-22使用中級函數(shù)多通道單點模擬輸入如果只設(shè)置一個通道，則只返回一個點數(shù)據(jù)。這個函數(shù)要和AICONFIG函數(shù)一起使用。這個例子中只調(diào)用AICONFIG函數(shù)一次，把它放在While循環(huán)外邊。LabVIEW用AIConfig函數(shù)設(shè)置通道、輸入極限和緩沖區(qū)并產(chǎn)生一個任務(wù)標(biāo)識。任務(wù)標(biāo)識和出錯信息傳遞給While循環(huán)中的AISingleScan函數(shù)，選擇AISingleScan函數(shù)返回的數(shù)據(jù)類型為標(biāo)量數(shù)組，數(shù)組中每個元素是一個指定通道的數(shù)據(jù)。BuildArray函數(shù)在這里的作用是建立一個只有一行的二維數(shù)組，這樣在Chart中顯示數(shù)據(jù)是通過選中TransposeArray選項，把它按一列數(shù)據(jù)處理，就可以把每個通道的數(shù)據(jù)顯示在一條圖線中。

WaitUntilNextmsMultiple函數(shù)起控制循環(huán)時間的作用。按下停止鍵或發(fā)生錯誤時循環(huán)就停下來。一旦循環(huán)終止，SimpleErrorHandler函數(shù)在屏幕上顯示所發(fā)生的錯誤。

這個例子采用軟件定時采集數(shù)據(jù)。在這種方式下，CPU系統(tǒng)時鐘控制采集數(shù)據(jù)的速率。但系統(tǒng)時鐘對程序的控制可以被用戶的干預(yù)打斷，例如前面板上的一些動作。所以只有在不需要精度太高的采集速率時才使用軟件定時模擬輸入。

2．使用DAQmx單點采樣

使用DAQmx函數(shù)進行多通道單點采樣的程序如圖3-23

所示。圖3-23DAQmx多通道單點模擬輸入

DAQmxCreateVirtualChannel函數(shù)的子VI選擇為模擬輸入，它新建一組虛擬通道，其中包括物理通道Dev1/ai0和Dev1/ai1，即設(shè)備1號和0號通道，設(shè)置信號連接方式為參考單端。DAQmxRead函數(shù)的子VI選擇為多通道單點采樣，返回

雙精度浮點數(shù)組。最后DAQmxTaskClear函數(shù)清除數(shù)據(jù)采集任務(wù)。

這個例子與圖3-22所示的例子看上去很相似，但它們使用的是不同的API。如果需要進行快速的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，那么使用DAQmx效果會更好。如果使用中需要在DAQmx與傳統(tǒng)DAQ方式之間切換，則應(yīng)特別注意：在使用DAQmx以后，要清除任務(wù)才可以使用傳統(tǒng)DAQ，而使用傳統(tǒng)DAQ以后，必須進行設(shè)備復(fù)位，才能使用DAQmx。

此處的復(fù)位可采用以下兩種方法：

(1)右鍵單擊MAX的TraditionalNI-DAQDevices項，彈出快捷菜單，選擇ResetDriverforTraditionalNI-DAQ項。

(2)調(diào)用NI-Measurements→DataAcquisition→CalibrationandConfiguration函數(shù)子模板的DeviceReset函數(shù)。3.3.2多點采樣

1．使用傳統(tǒng)DAQ多點采樣

在使用傳統(tǒng)DAQ方法進行多點數(shù)據(jù)采集時，LabVIEW要在內(nèi)存中分配一塊緩沖區(qū)。在使用過程中，根據(jù)數(shù)據(jù)采集方式的不同，緩沖區(qū)的使用方式也不同，在編程時對此應(yīng)有所了解。

1)采集有限量的數(shù)據(jù)

在采集有限量的數(shù)據(jù)時，緩沖區(qū)大小等于程序中設(shè)置的每通道采樣數(shù)乘以通道數(shù)。數(shù)據(jù)采集設(shè)備按照程序中指定的采樣率采集信號，數(shù)據(jù)被傳遞到緩沖區(qū)內(nèi)。采集到整個樣本后緩沖區(qū)被數(shù)據(jù)填滿，然后LabVIEW將數(shù)據(jù)傳遞到程序中進行分析、存儲及顯示。

(1)使用易用函數(shù)進行有限量數(shù)據(jù)采集。圖3-24所示的程序使用易用模擬輸入函數(shù)AIAcquireWaveforms從多個通道采集波形，這個函數(shù)僅需要設(shè)備名、通道、采樣數(shù)和采樣頻率幾個輸入?yún)?shù)。如果需要在程序中設(shè)置為“增”，則還需要輸入上下限兩個參數(shù)。圖3-24傳統(tǒng)DAQ采集單個波形默認(rèn)情況下，AIAcquireWaveforms返回的數(shù)據(jù)類型是波形組，其中每個成員是一個通道的數(shù)據(jù)，程序中用一個WaveformGraph的各條曲線來顯示這個數(shù)據(jù)。程序中還用IndexArray函數(shù)解析出通道參數(shù)中第一個通道，即0通道的信號。Waveform—AnalogWaveform函數(shù)子模板的WaveformMinMax函數(shù)取得0通道信號的正值和負(fù)峰值，然后計算出峰值和負(fù)值。

DataAcquisition→AnalogInput函數(shù)子模板中與AIAcquireWaveforms函數(shù)相鄰的AIAcquireWaveforms函數(shù)用來采集單通道的數(shù)據(jù)，用法與AIAcquireWaveforms函數(shù)相似。

(2)使用中級函數(shù)進行有限量數(shù)據(jù)采集。中級函數(shù)可以對數(shù)據(jù)采集過程提供更多控制，例如觸發(fā)、耦合、采集定時、復(fù)位以及加的硬件功能等，同時還可以控制數(shù)據(jù)采集過程的每一步何時發(fā)生。圖3-25所示是LabVIEW示例程序GettingStartAnalogInput的程序框圖，使用這些中級模擬輸入函數(shù)時，必須連接TaskID參數(shù)以確認(rèn)數(shù)據(jù)采集操作和數(shù)據(jù)采集的通道設(shè)置并確保程序按正確順序執(zhí)行。圖3-25使用中級函數(shù)采用簡單緩沖區(qū)技術(shù)采集多個波形程序示例在圖3-25所示的程序中：

AICONFIG函數(shù)用來設(shè)置采樣時的各個參數(shù)，例如由哪些通道讀數(shù)、使用緩沖區(qū)的大小、采樣率等。程序中的numberofscantoacquire實際就是連接的buffersize參數(shù)，如果一次把緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)讀回來，緩沖區(qū)的大小就等于采樣數(shù)。

AISTART函數(shù)用來指定程序中用于開始采樣的那些參數(shù)，即用戶初始化設(shè)置的參數(shù)。

AIREAD函數(shù)設(shè)置從采樣緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)的參數(shù)，例如每次讀取的數(shù)據(jù)量等。采樣完成后，調(diào)用AICLEAR函數(shù)把taskID清除，從而將采樣所用的內(nèi)存緩沖區(qū)和其他資源釋放。如果這些函數(shù)中有任意一個發(fā)生了錯誤，程序就將出錯信息通過其余各個函數(shù)依次傳到SimpleErrorHandler函數(shù)，這個函數(shù)將出錯信息告知用戶。

程序中選擇AIREAD函數(shù)返回的數(shù)據(jù)為二維數(shù)組。Graph顯示二維數(shù)組數(shù)據(jù)時默認(rèn)情況下是用每一條圖線反映一行的數(shù)據(jù)。而數(shù)據(jù)采集函數(shù)返回的數(shù)據(jù)中每個通道的數(shù)據(jù)在數(shù)組的一列中，所以我們必須變換二維數(shù)組。變換數(shù)組可以簡單地在前面板的Graph邊框上彈出菜單，然后選擇TransposeArray。如果把圖3-25中的AISTART和AIREAD這一部分放在一個While循環(huán)中，就可以使這個程序連續(xù)運行，即可每次采集一個緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)并顯示出來，直到按下“停止”按鈕或者發(fā)生錯誤。

(3)可以多次啟動的有限數(shù)據(jù)采集。有時并不需要連續(xù)不斷地采集相鄰的數(shù)據(jù)，而只希望采集一定數(shù)目的數(shù)據(jù)，這時可以采用如圖3-26所示的LabVIEW示例程序AcquireN-Multi-Start。

這個例子與圖3-25所示有限次數(shù)的數(shù)據(jù)模擬輸入程序類似，不同的是它采用了兩個While循環(huán)和一個選擇結(jié)構(gòu)。圖3-26可以多次啟動的簡單緩沖波形采集每次外層的While循環(huán)執(zhí)行完后就進入內(nèi)層While循環(huán)等待，直到單擊前面板的停止按鈕使整個程序停止，或單擊前面板的“Start”按鈕再次進入外層循環(huán)采集數(shù)據(jù)。由于AICONFIG函數(shù)在一個以循環(huán)數(shù)等于0為條件的選擇結(jié)構(gòu)中，所以只在程序執(zhí)行第一次循環(huán)時對硬件進行設(shè)置，以后就按已有的設(shè)置操作。AISTART函數(shù)和AIREAD函數(shù)在while循環(huán)每次執(zhí)行時，按照程序設(shè)置的采樣率返回數(shù)據(jù)。用這個程序可以控制采樣頻率，但是不能準(zhǔn)確設(shè)置程序何時開始采集每組數(shù)據(jù)。

2)采集連續(xù)數(shù)據(jù)

如果需要采集的數(shù)據(jù)比較多，計算機內(nèi)存中裝不下，或者需要在一個很長的時間內(nèi)周期性地采集數(shù)據(jù)，就不能再簡單地使用內(nèi)存緩沖區(qū)，而應(yīng)該循環(huán)使用緩沖區(qū)。圖3-27說明了采用循環(huán)緩沖區(qū)技術(shù)時如何實現(xiàn)在LabVIEW接收數(shù)據(jù)的同時，讓數(shù)據(jù)采集設(shè)備在后臺連續(xù)采集數(shù)據(jù)。圖3-27循環(huán)緩沖區(qū)工作方式連續(xù)采集數(shù)據(jù)與采集有限數(shù)據(jù)的不同之處在于LabVIEW向緩沖區(qū)存放數(shù)據(jù)和由緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)的方式不同。

采集有限數(shù)據(jù)時是一次把緩沖區(qū)全部放滿，然后全部讀出。但是連續(xù)采集數(shù)據(jù)時，每次只在緩沖區(qū)的一部分放進數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)竭_緩沖區(qū)底部時，它轉(zhuǎn)回到緩沖區(qū)頂部再次填充同一個緩沖區(qū)。與此同時，緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)一塊一塊地被讀出。這就形成連續(xù)數(shù)據(jù)采集的過程。在這個過程中要保證程序從緩沖區(qū)的一個位置讀取數(shù)據(jù)，同時數(shù)據(jù)進入緩沖區(qū)的另外的位置，這樣才能有可供讀取的數(shù)據(jù)，尚未讀取的數(shù)據(jù)也不會被更新的數(shù)據(jù)覆蓋掉。要保證這一點必須解決以下兩個問題：

(1)程序從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)的速度不能比數(shù)據(jù)放進緩沖區(qū)的速度快，否則當(dāng)程序去讀取數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)還沒采集完，LabVIEW就在底層等待我們要求的數(shù)據(jù)采集完后再返回數(shù)據(jù)。這樣會影響其他并行程序的執(zhí)行，從整體上降低系統(tǒng)執(zhí)行的

效率。

(2)程序從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)的速度不能太慢，否則緩沖區(qū)中沒來得及讀取的數(shù)據(jù)會被覆蓋，同時返回一個出錯信息，告知用戶從緩沖區(qū)讀取的數(shù)據(jù)是被覆蓋過的數(shù)據(jù)。解決這兩個問題的辦法是合理地設(shè)置緩沖區(qū)大小、掃描率和一次讀取的掃描數(shù)這三個參數(shù)。如果發(fā)生從循環(huán)緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)太慢，沒讀的數(shù)據(jù)會被覆蓋掉時，LabVIEW則會返回一個錯誤代碼10846。為解決這個問題，可以增加緩沖區(qū)大小使得填滿它需要更多時間，這樣能給程序更多的時間去讀取數(shù)據(jù)；或減慢掃描率，這就降低了緩沖區(qū)被填滿的速度，同樣也給了程序更多的時間去讀取數(shù)據(jù)；還可以增加每次讀取數(shù)據(jù)的數(shù)量，這樣每次可從緩沖區(qū)取更多的數(shù)據(jù)，有效地減少了訪問緩沖區(qū)的次數(shù)，避免它被填滿，通過檢查AIREAD函數(shù)的掃描滯后scanbacklog參數(shù)，觀察讀取數(shù)據(jù)后，還有多少數(shù)據(jù)留在循環(huán)緩沖區(qū)中，可以及早發(fā)現(xiàn)這個問題。由于要進行緩沖區(qū)的維護，進行連續(xù)的數(shù)據(jù)采集只能用中級或高級函數(shù)進行。以下通過一些示例程序說明如何進行連續(xù)數(shù)據(jù)采集的模擬輸入。

圖3-28所示的是一個基本的連續(xù)數(shù)據(jù)采集程序。它與圖3-25所示的采集有限數(shù)量數(shù)據(jù)示例程序最大的區(qū)別在于，AIREAD函數(shù)的采集掃描數(shù)numberofscanstoacquire參數(shù)被設(shè)置為0，這表示讓數(shù)據(jù)采集設(shè)備在后臺連續(xù)采集數(shù)據(jù)送進緩沖區(qū)。圖3-28連續(xù)采集數(shù)據(jù)的示例程序

AICONFIG函數(shù)設(shè)置了通過數(shù)據(jù)和緩沖區(qū)大小，緩沖區(qū)中可以容納4000次掃描的數(shù)據(jù)。程序開始運行后，將按照AISTART函數(shù)設(shè)置的采樣率向緩沖區(qū)中輸入數(shù)據(jù)。在while循環(huán)中反復(fù)調(diào)用AIREAD函數(shù)到緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)，并顯示在一個Chart中。一次讀取的數(shù)據(jù)設(shè)置為1000個掃描。當(dāng)讀取數(shù)據(jù)后，緩沖區(qū)中剩的數(shù)據(jù)大于1000個掃描時，就按緩沖區(qū)中剩的掃描數(shù)執(zhí)行。程序中的Max&Min函數(shù)用于確定這兩個數(shù)中哪一個大。不使用Max&Min函數(shù)程序也能工作。但是這個函數(shù)能更好地控制掃描滯后的數(shù)量，避免數(shù)據(jù)被覆蓋。

這個程序適合在長時間周期內(nèi)觀察數(shù)據(jù)，直到出現(xiàn)錯誤或按下“停止”鍵。

3)使用數(shù)據(jù)采集事件設(shè)置的異步連續(xù)采樣

前面介紹方法的主要優(yōu)點是在每次調(diào)用AIREAD函數(shù)之間可以處理數(shù)據(jù)，但它的局限是同步采集，也就是一旦調(diào)用AIREAD函數(shù)，就不能再執(zhí)行其他任何任務(wù)，直到AIREAD函數(shù)返回采集到的數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)采集設(shè)備沒有完成數(shù)據(jù)采集，程序其他部分就只能閑置在那里等待它結(jié)束。為了提高程序的執(zhí)行效率，那就要用異步采集的方法，這也是程序動態(tài)控制的一種方式。具體方法是使用事件設(shè)置。這里的事件在LabVIEW中稱為Occurrence，英文原意為比event小的事件，一般Occurrence函數(shù)在AdvancedSynchronization子模板中，數(shù)據(jù)采集事件設(shè)置的函數(shù)在NIMeasurementsDataAcquisitionCalibrationandConfiguration函數(shù)子模板中。只要加入數(shù)據(jù)采集事件，就可以仍然用幾個中級數(shù)據(jù)采集函數(shù)，從多個通道連續(xù)的異步采集數(shù)據(jù)。

圖3-29所示的是LabVIEW示例程序ContAcq&Chart(AsyncOccerrence)，這是一個通過設(shè)置數(shù)據(jù)采集事件實現(xiàn)異步采集的例子。圖3-29使用事件設(shè)置實現(xiàn)異步連續(xù)采集數(shù)據(jù)程序中第一個DAQOccurrenceConfig函數(shù)設(shè)置一個數(shù)據(jù)采集事件。在這個例子里數(shù)據(jù)采集事件是：每次采集到與A值相等的掃描數(shù)。A值是操作者設(shè)置的每次讀取的掃描數(shù)，在While循環(huán)中，WaitOccurrence函數(shù)在后臺睡眠，也就有效地把While循環(huán)置于睡眠狀態(tài)，這時可以為計算機的處理器騰出時間去處理其他任務(wù)或執(zhí)行其他程序。當(dāng)設(shè)置的數(shù)據(jù)采集事件發(fā)生后，即采集到事先指定數(shù)量的數(shù)據(jù)，LabVIEW通知WaitonOccurrence函數(shù)停止等待，由于WaitonOccurrence函數(shù)的超時參數(shù)timeout連接到包含有AIREAD函數(shù)的選擇結(jié)構(gòu)的選擇端口上，就一定在WaitonOccurrence函數(shù)停止等待后，才會調(diào)用AIREAD。在等待數(shù)據(jù)采集時，如果數(shù)據(jù)采集事件超時，超時輸出值就是Ture，AIREAD函數(shù)將不會被調(diào)用。數(shù)據(jù)采集結(jié)束時，DAQOccurrenceConfig函數(shù)再次被調(diào)用，清除所有事件。

這個程序中的WaitOccurrence函數(shù)除了設(shè)置的事件外還有兩個輸入?yún)?shù)。一個是超時毫秒值mstimeout，程序中為它輸入的是掃描數(shù)除以掃描率，即采樣時間，轉(zhuǎn)換為毫秒后再加上1000ms，即允許超時1s；另一個是忽略以前事件ignoreprevious，程序中設(shè)為F，即不忽略以前事件，如果在開始等待前已經(jīng)采集夠了數(shù)據(jù)，就不需再等待了。

4)傳統(tǒng)DAQ中實用函數(shù)的應(yīng)用與性能優(yōu)化

在傳統(tǒng)DAQ數(shù)據(jù)采集函數(shù)子模板的模擬輸入和模擬輸出子模板中各有一組實用數(shù)據(jù)采集函數(shù)。模擬輸入的實用數(shù)據(jù)采集函數(shù)在AnalogInputUtilities函數(shù)子模板中，這里的3個函數(shù)分別用于單點采集、多點采集和連續(xù)采集，都可以用于單通道和多通道。這些函數(shù)都有一個iteration參數(shù)，把這些函數(shù)放在循環(huán)中時應(yīng)該把循環(huán)結(jié)構(gòu)的循環(huán)數(shù)端口與這個參數(shù)連接起來，如圖3-30所示。由于這些中級函數(shù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與圖3-26所示的程序類似，這樣設(shè)置以后它就只在第一次循環(huán)時進行硬件設(shè)置，以后一直使用這個設(shè)置，從而可提高程序的運行效率，把停止按鈕連接到clearacquisition參數(shù)，在程序結(jié)束時釋放分配的系統(tǒng)資源。在程序運行中需要更改設(shè)置時也可以使用這個參數(shù)，清除原有設(shè)置。圖3-30實用函數(shù)連續(xù)采集數(shù)據(jù)

2．使用DAQmx多點采樣

使用DAQmx進行波形采集編程要遠比傳統(tǒng)DAQ快捷，因為我們可以通過MAX或數(shù)據(jù)采集助手進行數(shù)據(jù)采集設(shè)置，然后由LabVIEW自動生成代碼。也就是說，我們可以更多考慮測試的目標(biāo)，而不必過多考慮過程的細節(jié)。

進行數(shù)據(jù)采集設(shè)置的方法在3.2節(jié)已經(jīng)進行了詳細介紹。

1)采集有限數(shù)量的數(shù)據(jù)

在采集有限數(shù)量的數(shù)據(jù)時，應(yīng)先在DAQ助手的TaskTiming項中選擇“AcquireNSample”。如果生成代碼，則選擇“ConfigurationandExample”項，程序框圖如圖3-31所示。圖3-31DAQmx采集有限數(shù)據(jù)在這個程序中任務(wù)設(shè)置被單獨放在一個VI中。DAQmxCreateTask函數(shù)首先創(chuàng)建一個DAQmx數(shù)據(jù)采集任務(wù)。

DAQmxCreateVirtualChannel函數(shù)新建一個虛擬通道，加入到數(shù)據(jù)采集任務(wù)中，這里還設(shè)置了使用的物理通道、虛擬通道名、測量電壓值所用的單位、最大值和最小值、被測信號連續(xù)方式、標(biāo)度等參數(shù)。DAQmxTiming函數(shù)設(shè)置了采樣率和采樣模式等參數(shù)，此外，還設(shè)置了每通道采樣數(shù)。

頂層程序只有一個DAQmxRead函數(shù)。