第10章基于研华数据采集卡的LabVIEW程序设计.docx

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第10章基于研华数据采集卡的LabVIEW程序设计

第10章基于研华数据采集卡的

LabVIEW程序设计

本章利用研华公司的PCI-1710HG数据采集卡编写LabVIEW程序，包括：

模拟量输入、模拟量输出、开关量输入以及开关量输出等。

10.1模拟量输入（AI）

10.1.1基于研华数据采集卡的LabVIEW程序硬件线路

在图10-1中，通过电位器产生一个模拟变化电压（范围是0V～5V），送入板卡模拟量输入0通道（管脚68），同时在电位器电压输出端接一信号指示灯，用来显示电压变化情况。

～

图10-1计算机模拟电压输入线路

本设计用到的硬件为：

PCI-1710HG数据采集卡、PCL-10168数据线缆、ADAM-3968接线端子（使用模拟量输入AI0通道）、电位器（10K）、指示灯（DC5V）、直流电源（输出：

DC5V）等。

10.1.2基于研华数据采集卡的LabVIEW程序设计任务

利用LabVIEW编写应用程序实现PCI-1710HG数据采集卡模拟量输入。

任务要求：

（1）以连续方式读取电压测量值，并以数值或曲线形式显示电压测量变化值；

（2）当测量电压小于或大于设定下限或上限值时，程序画面中相应指示灯变换颜色。

10.1.3基于研华数据采集卡的LabVIEW程序任务实现

1．建立新VI程序

启动NILabVIEW程序，选择新建（New）选项中的VI项，建立一个新VI程序。

在进行LabVIEW编程之前，必须首先安装研华设备管理程序DeviceManager、32bitDLL驱动程序以及研华板卡LabVIEW驱动程序。

2．设计程序前面板

8在前面板设计区空白处单击鼠标右键，显示控件选板（Controls）。

（1）添加一个实时图形显示控件：

控件（Controls）→新式（Modern）→图形（Graph）→波形图形（WaveformChart），标签改为“实时电压曲线”，将Y轴标尺范围改为0.0-5.0。

（2）添加一个数字显示控件：

控件（Controls）→新式（Modern）→数值（Numeric）→数值显示控件（NumericIndicator），标签改为“当前电压值：

”。

（3）添加两个指示灯控件：

控件（Controls）→新式（Modern）→布尔（Boolean）→圆形指示灯（RoundLED），将标签分别改为“上限指示灯：

”、“下限指示灯：

”。

（4）添加一个停止按钮控件：

控件（Controls）→新式（Modern）→布尔（Boolean）→停止按钮（StopButton）。

设计的程序前面板如图10-2所示。

图10-2程序前面板

图10-3SelectPop函数库

3．框图程序设计——添加函数

8进入框图程序设计界面，在设计区空白处单击鼠标右键，显示函数选板（Functions）。

在函数选板（Functions）下添加需要的函数。

（1）添加选择设备函数：

用户库→AdvantechDA&C（研华公司的LabVIEW函数库）→EASYIO→SelectPOP→，如图10-3所示。

（2）添加打开设备函数：

用户库→AdvantechDA&C→ADVANCE→DeviceManager→，如图10-4所示。

（3）添加选择通道函数：

用户库→AdvantechDA&C→EASYIO→SelectPOP→Select，如图10-3所示。

（4）添加选择增益函数：

用户库→AdvantechDA&C→EASYIO→，如图10-3所示。

（5）添加UnbundleByName函数：

编程（Programming）→簇、类与变体（Cluster&Variant）→按名称解除捆绑（UnbundleByName）。

（6）添加Bundle函数：

编程（Programming）→簇、类与变体（Cluster&Variant）→捆绑（Bundle）。

（7）添加关闭设备函数：

用户库→AdvantechDA&C→ADVANCE→DeviceManager→，如图10-4所示。

（8）添加模拟量配置函数：

用户库→AdvantechDA&C→ADVANCE→SlowAI→，如图10-5所示。

图10-4DeviceManager函数库图10-5SlowAI函数库

（9）添加一个While循环结构：

编程（Programming）→结构（Structures）→While循环（WhileLoop）。

以下添加的函数或结构放置在While循环结构框架中。

（10）添加模拟量电压输入函数：

用户库→AdvantechDA&C→ADVANCE→SlowAI→，如图10-5所示。

（11）添加一个比较符号函数“≤”：

编程（Programming）→比较（Comparison）→小于等于？

（LessOrEqual？

）。

（12）添加数值常量：

编程（Programming）→数值（Numeric）→数值常量（NumericConstant），将值改为0.5（下限电压值）。

（13）添加一个比较符号函数“≥”：

编程（Programming）→比较（Comparison）→大于等于？

（GreaterOrEqual？

）。

（14）添加数值常量：

编程（Programming）→数值（Numeric）→数值常量（NumericConstant），将值改为3.5（上限电压值）。

（15）添加一个时钟函数：

编程（Programming）→定时（Time&Dialog）→等待下一个整数倍毫秒（WaitUntilNextmsMultiple）。

（16）添加数值常量：

编程（Programming）→数值（Numeric）→数值常量（NumericConstant），将值改为500（采样频率）。

（17）添加Not函数：

编程（Programming）→布尔（Boolean）→非（Not）。

（18）添加两个条件结构：

编程（Programming）→结构（Structures）→条件结构（CaseStructure）。

（19）分别在两个条件结构的真（True）选项中各添加一个比较函数：

编程（Programming）→比较（Comparison）→不等于0？

（NotEqualTo0?

）。

（20）分别在两个条件结构的真（True）选项各添加一个数值常量：

编程（Programming）→数值（Numeric）→数值常量（NumericConstant），值分别为0、0。

（21）将数字显示控件（标签为“当前电压值：

”）、波形显示控件（标签为“实时电压曲线”）、停止按钮控件从外拖入循环结构中。

（22）将指示灯控件“下限指示灯：

”、“上限指示灯：

”分别拖入两个条件结构的真（True）选项中。

添加的函数如图10-6所示。

（23）分别在两个条件结构的假（False）选项中各添加一个局部变量：

编程（Programming）→结构（Structures）→局部变量（LocalVariable）。

分别选择局部变量，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单的选项（SelectItem）选项下，为局部变量选择控件：

“下限指示灯：

”、“上限指示灯：

”，将其读写属性设置为“写”。

（24）分别在两个条件结构的假（False）选项中各添加一个比较函数：

编程（Programming）→比较（Comparison）→不等于0？

（NotEqualTo0?

）。

（25）分别在两个条件结构的假（False）选项中各添加一个数值常量：

编程（Programming）→数值（Numeric）→数值常量（NumericConstant），值分别为1、1。

添加的函数如图10-7所示。

图10-6节点布置图1图10-7节点布置图2

4．框图程序设计——连线

使用工具箱中的连线工具，将所有函数连接起来。

（1）将函数的输出端口DevNum与函数的输入端口DevNum相连。

（2）将函数的输出端口DevHandle与函数的输入端口DevHandle相连。

（3）将函数的输出端口DevHandle与函数的输入端口DevHandle相连。

将函数的输出端口GainList与函数的输入端口GainList相连。

将函数的输出端口ChanInfo与按名称解除捆绑（UnbundleByName）函数的输入端口输入簇（InputCluster）相连。

（4）将按名称解除捆绑（UnbundleByName）函数的输出端口通道（Channel）与捆绑（Bundle）函数的一个输入端口簇元素（ClusterElement）相连。

（5）将函数的输出端口GainCode与捆绑（Bundle）函数的一个输入端口簇元素（ClusterElement）相连。

（6）将捆绑（Bundle）函数的输出端口输出簇（OutCluster）与函数的输入端口Chan&Gain相连。

（7）将函数的输出端口DevHandle与函数的输入端口DevHandle相连。

（8）将函数的输出端口DevHandle与函数的输入端口DevHandle相连。

将函数的输出端口Voltage与数字显示控件（标签为“当前电压值：

”）相连。

将函数的输出端口Voltage与波形显示控件（标签为“WaveformChart”）相连。

将函数的输出端口Voltage与小于等于？

（LessOrEqual）函数的输入端口x相连。

将函数的输出端口Voltage与GreaterOrEqual函数的输入端口x相连。

（9）将数值常量（值为0.5，下限电压值）与小于等于？

（LessOrEqual）函数的输入端口y相连。

（10）将数值常量（值为3.5，上限电压值）与大于等于？

（GreaterOrEqual？

）函数的输入端口y相连。

（11）将小于等于？

（LessOrEqual？

）函数的输出端口x<=y?

与条件结构1上的选择端口？

相连。

（12）将大于等于？

（GreaterOrEqual？

）函数的输出端口x>=y?

与条件结构2上的选择端口？

相连。

（13）在条件结构1的真（True）选项中，将数值常量（值为0）与不等于0？

（NotEqualTo0?

）函数的输入端口x相连；将不等于0？

（NotEqualTo0?

）函数的输出端口x!

=0?

与指示灯控件“下限指示灯”相连。

（14）在条件结构1的假（False）选项中，将数值常量（值为1）与不等于0？

（NotEqualTo0?

）函数的输入端口x相连；将不等于0？

（NotEqualTo0?

）函数的输出端口x!

=0?

与局部变量“下限指示灯：

”相连。

（15）在条件结构2的真（True）选项中，将数值常量（值为0）与不等于0？

（NotEqualTo0?

）函数的输入端口x相连；将不等于0？

（NotEqualTo0?

）函数的输出端口x!

=0?

与指示灯控件“上限指示灯”相连。

（16）在条件结构2的假（False）选项中，将数值常量（值为1）与不等于0？

（NotEqualTo0?

）函数的输入端口x相连；将不等于0？

（NotEqualTo0?

）函数的输出端口x!

=0?

与局部变量“上限指示灯：

”相连。

（17）将数值常量（值为500，时钟周期）与等待下一个整数倍毫秒（WaitUntilNextmsMultiple）函数的输入端口毫秒倍数（millisecondmultiple）相连。

（18）将停止按钮与非（Not）函数的输入端口x相连。

（19）将非（Not）函数的输出端口.not.x?

与循环结构的条件端子

相连。

设计的框图程序如图10-8和图10-9所示。

图10-8框图程序2图10-9框图程序1

5．运行程序

进入程序前面板，执行菜单中的“文件/保存（File/Save）”命令，保存设计好的VI程序。

单击快捷工具栏中的“运行（Run）”按钮，运行程序：

∙执行“”子程序，选择研华板卡设备：

PCI-1710HG。

∙执行“”子程序，选择板卡通道号，如0通道。

∙执行“”子程序，选择板卡模拟电压输入范围，如+/-5V。

硬件设备设置完成，程序开始运行。

旋转电位器旋钮，改变其输出电压（范围是0V～5V），线路中AI指示灯亮度随之变化，同时，VI程序前面板中的当前电压值、实时图形显示控件中的曲线都将随电位器输出电压变化而变化。

当测量电压小于或大于设定下限电压值（0.5V）或上限电压值（3.5V）时，程序画面中相应的指示灯变换颜色。

程序运行画面如图10-10所示。

图10-10程序运行画面

10.2模拟量输出（AO）

10.2.1硬件线路

在图10-11中，将板卡模拟量输出（范围0V～10V）0通道（管脚58）接示波器显示电压变化波形；接发光二极管来显示电压大小变化（范围：

0V～10V）。

本设计用到的硬件为：

PCI-1710HG数据采集卡、PCL-10168数据线缆、ADAM-3968接线端子（使用模拟量输出AO通道）、发光二极管、电子示波器等。

10.2.2设计任务

利用LabVIEW编写应用程序实现PCI-1710HG数据采集卡模拟量输出。

任务要求：

在程序画面中产生一个变化的数值（范围：

0～10），绘制数据变化曲线，线路中示波器中显示电压变化波形，发光二极管亮度随电压变化（范围：

0V～10V）而变化。

10.2.3任务实现

1．建立新VI程序

启动NILabVIEW程序，选择新建（New）选项中的VI项，建立一个新VI程序。

在进行LabVIEW编程之前，必须首先安装研华设备管理程序DeviceManager、32bitDLL驱动程序以及研华板卡LabVIEW驱动程序。

2．设计程序前面板

8在前面板设计区空白处单击鼠标右键，显示控件选板（Controls）。

（1）添加一个数字显示控件：

控件（Controls）→新式（Modern）→数值（Numeric）→数值显示控件（NumericIndicator），标签改为“输出电压值”。

（2）添加一个实时图形显示控件：

控件（Controls）→新式（Modern）→图形（Graph）→波形图形（WaveformChart），标签改为“电压输出曲线”，将Y轴标尺范围改为0～10。

（3）添加一个垂直滑动控件：

控件（Controls）→新式（Modern）→数值（Numeric）→垂直指针滑动杆（VerticalPointerSlide），标尺为0～10。

（4）添加一个停止按钮控件：

控件（Controls）→新式（Modern）→布尔（Boolean）→停止按钮（StopButton）。

设计的程序前面板如图10-12所示。

图10-12程序前面板

3．框图程序设计——添加函数

8进入框图程序设计界面，在设计区空白处单击鼠标右键，显示函数选板（Functions）。

（1）添加选择设备函数：

用户库→AdvantechDA&C（研华公司的LabVIEW函数库）→EASYIO→SelectPOP→，如图10-13所示。

（2）添加打开设备函数：

用户库→AdvantechDA&C→ADVANCE→DeviceManager→，如图10-14所示。

图10-13SelectPop函数库图10-14DeviceManager函数库

（3）添加关闭设备函数：

用户库→ADVANCE→DeviceManager→，如图10-14所示。

（4）添加While循环结构：

编程（Programming）→结构（Structures）→While循环（WhileLoop）。

图10-15SlowAO函数库

以下添加的函数放置在While循环结构框架中。

（5）添加模拟量电压输出函数：

用户库→AdvantechDA&C→ADVANCE→SlowAO→，如图10-15所示。

（6）添加数值常量：

编程（Programming）→数值（Numeric）→数值常量（NumericConstant），将值改为0（模拟量输出通道号）。

（7）添加数值常量：

编程（Programming）→数值（Numeric）→数值常量（NumericConstant），将值改为500（时钟周期）。

（8）添加时钟函数：

编程（Programming）→定时（Time&Dialog）→等待下一个整数倍毫秒（WaitUntilNextmsMultiple）。

（9）添加Not函数：

编程（Programming）→布尔（Boolean）→非（Not）。

（10）分别将数值显示控件（标签为“Numeric”）、波形显示控件（标签为“WaveformChart”）、垂直滑动控件（标签为“Slide”）、按钮控件（标签为“Stop”）等拖入While循环结构中。

添加的所有函数及其布置如图10-16所示。

图10-16节点布置图

4．框图程序设计——连线

使用工具箱中的连线工具，将所有函数连接起来。

（1）将函数的输出端口DevNum与函数的输入端口DevNum相连。

（2）将函数的输出端口DevHandle与函数的输入端口DevHandle相连。

（3）将函数的输出端口DevHandle与函数的输入端口DevHandle相连。

（4）将数值常量（值为0，模拟量输出通道号）与函数的输入端口Channel相连。

（5）将滑动杆（Slide）的输出端口与函数的输入端口Voltage相连。

将滑动杆（Slide）的输出端口与数字显示控件（标签为“Numeric”）相连。

将滑动杆（Slide）的输出端口与波形显示控件（标签为“WaveformChart”）相连。

（6）将数值常量（值为500，时钟周期）与等待下一个整数倍毫秒（WaitUntilNextmsMultiple）函数的输入端口毫秒倍数（millisecondmultiple）相连。

（7）将按钮控件与非（Not）函数的输入端口x相连。

（8）将非（Not）函数的输出端口.not.x?

与While循环结构的条件端子

相连。

设计的框图程序如图10-17所示。

5．运行程序

进入程序前面板，执行菜单中的“文件/保存（File/Save）”命令，保存设计好的VI程序。

图10-17框图程序连线

单击快捷工具栏中的“运行（Run）”按钮，运行程序。

首先执行“”子程序，选择研华板卡设备PCI-1710HG。

硬件设备设置完成，程序开始运行。

用鼠标单击游标上下箭头，改变输出值（0～10），画面中实时趋势曲线将随游标值变化而变化，板卡AO0_OUT通道输出电压随之改变（0V～10V），线路中发光二极管亮度随之变化，在示波器中显示输出电压变化波形。

程序运行画面如图10-18所示。

图10-18程序运行画面

略。

。

。

。

。

。

详见网址为：

。

10.6温度测量与报警控制

10.6.1硬件线路

在图10-39中，Pt100热电阻检测温度变化，通过变送器和250Ω电阻转换为1V～5V电压信号送入板卡模拟量1通道（管脚34）；当检测温度小于计算机程序设定的下限值，计算

图10-39温度测量与控制线路

机输出控制信号，使板卡DO1通道13管脚置高电平，指示灯1亮；当检测温度大于计算机设定的上限值，计算机输出控制信号，使板卡DO2通道46管脚置高电平，指示灯2亮。

本设计用到的硬件为：

PCI-1710HG数据采集卡、PCL-10168数据线缆、ADAM-3968接线端子（使用模拟量输入AI通道、数字量输出DO通道）、热电阻传感器（Pt100）、温度变送器（输入：

0～200℃，输出：

4mA～20mA）、直流电源（输出：

DC24V）、继电器（DC24V）、指示灯（DC24V）、250Ω电阻、电阻（10K）、三极管等。

10.6.2设计任务

利用LabVIEW编写应用程序实现PCI-1710HG数据采集卡温度测量与报警控制。

任务要求：

（1）自动连续读取并显示温度测量值，绘制测量温度实时变化曲线；

（2）统计采集的温度平均值、最大值与最小值；

（3）实现温度上、下限报警指示，并能在程序运行中设置报警上、下限值。

10.6.3任务实现

1．建立新VI程序

启动NILabVIEW程序，选择新建（New）选项中的VI项，建立一个新VI程序。

2．设计程序前面板

8在前面板设计区空白处单击鼠标右键，显示控件选板（Controls）。

（1）添加一个实时图形显示控件：

控件（Controls）→新式（Modern）→图形（Graph）→波形图形（WaveformChart），将Y轴标尺范围改为0.0～50.0。

（2）添加6个数字显示控件：

控件（Controls）→新式（Modern）→数值（Numeric）→数值显示控件（NumericIndicator），标签分别为“当前值：

”、“测量个数：

”、“累加值：

”、“平均值”、“最大值：

”、“最小值：

”。

图10-40程序前面板

（3）添加两个数值输入控件：

控件（Controls）→新式（Modern）→数值（Numeric）→数值输入控件（Digitalcontrol），标签分别为“上限值：

”、“下限值：

”，将其值改为50、25，并设置为默认值。

（4）添加两个指示灯控件：

控件（Controls）→新式（Modern）→布尔（Boolean）→圆形指示灯（RoundLED），将标签分别改为“上限灯：

”、“下限灯：

”。

（5）添加一个停止按钮控件；控件（Controls）→新式（Modern）→布尔（Boolean）→停止按钮（StopButton）。

设计的程序前面板如图10-40所示。

3．框图程序设计——添加函数

8进入框图程序设计界面，在设计区空白处单击鼠标右键，显示函数选板（Functions）。

（1）添加选择设备函数：

用户库→AdvantechDA&C（研华公司的LabVIEW函数库）→EASYIO→SelectPOP→，如图10-41所示。

（2）添加打开设备函数：

用户库→AdvantechDA&C→ADVANCE→DeviceManager→，如图10-42所示。

　图10-41SelectPop函数库图10-42DeviceManager函数库

（3）添加关闭设备函数：

用户库→ADVANCE→DeviceManager→，如图10-42所示。

（4）添加选择通道函数：

用户库→AdvantechDA&C→EASYIO→SelectPOP→，如图10-41所示。

（5）添加选择增益函数：

用户库→AdvantechDA&C→EASYIO→，如图10-41所示。

（6）添加按名称解除捆绑函数：

编程（Programming）→簇（Cluster）→按名称解除捆绑（UnbundleByName）。

（7）添加捆绑函数：

编程（Programming）→簇（Cluster）→捆绑（Bundle）。

图10-43SlowAI函数库

（8）