LABVIEW程序设计实验指导书数据采集卡PCI6251.docx
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LABVIEW程序设计实验指导书数据采集卡PCI6251
虚拟技术及应用
实验指导书
概述
实验是科学研究与探索的重要手段，也是学生掌握知识和基本技能的重要环节。
通过实验教学可以有效辅助理论教学，验证理论的正确性，进而培养学生的实验技能、工程意识、创新意识和创新能力。
根据专业人才培养目标，明确学生应掌握和达到的实验技能培养要求，并按照认知——验证（基础）——综合（中期）——设计——探究的层次安排实验课程，形成分层次、多模块、与理论教学有机结合的科学系统的实验教学体系，将会进一步适应社会对人才创新能力的需求。
虚拟仪器技术应用广泛、发展迅速，近几年已成为数据采集、检测、控制等领域最为常用的编程环境之一，其中LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench）以其独特的图形化编程方式，在虚拟仪器技术领域广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。
LabVIEW尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，可以增强构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。
使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。
国内一些重点高校，例如清华大学、合肥工业大学、山东大学等均开设了与虚拟仪器相关的课程。
目前“虚拟技术及应用”是我校机电工程学院测控技术及仪器专业的一门专业课，实践性较强。
通过实验，可使学生熟悉LabVIEW的编程环境，及时掌握和巩固LabVIEW的基本编程方法。
通过有计划的操作和思维完成各种训练，增强学生的实际编程能力，掌握LabVIEW在数据采集和处理、仪器控制等方面的基本方法和步骤。
进而培养学生动手能力和解决实际问题的能力。
还应进一步培养学生认真严谨，相互合作，共同探索，实事求是的科学研究素质。
我校测控技术及仪器专业将“虚拟技术及应用”课程安排在第四学年第一学期，学生在学习该门课程之前应修完C语言、传感器与测试技术、微机测试与接口技术、信号分析与处理、仪器电路、等课程。
这些课程也是“虚拟技术及应用”的先修课程。
“虚拟技术及应用”课程目前暂定为4项实验，分别是“数组、簇、Graph编程练习”、“曲线生成及拟合编程训练”、“滤波及波形变换程序设计”和“PCI6251数据采集卡试验”。
共8个学时，每项试验为2学时。
其中前3项为验证性实验，最后一项为综合性实验。
通过这4项实验，可以使学生循序渐进地掌握LabVIEW编程的过程，巩固和加深课堂教学的内容。
在以后的教学过程中，应该根据实验室的硬件条件进行实验教学形式和内容的调整：
例如如果硬件条件具备，可以开设数据采集、仪器控制等方面的实验。
实验一数组、簇、Graph编程练习
验证性实验2学时
一、实验目的
通过该验证性实验，学生应达到以下要求：
1、掌握数组和簇的生成及应用，了解数组簇和簇数组的使用。
2、掌握常见的程序结构使用方法。
3、掌握图形显示对象的使用方法及通过图形对象属性模板调整图形显示的方法。
4、掌握延时、随机数生成等常用函数的调用方法。
二、实验内容
地面有三座建筑物：
第一座为椭圆形，高度为20m，椭圆的圆心坐标为（10，10），长轴长9m，与x轴平行；短轴长6m，与y轴平行。
第二座为矩形，高度为30m，与x轴平行方向长9m，与y轴平行方向长35m，靠近原点的端点坐标为（40，5）。
第三座为圆形，高度为40m，圆心坐标为（20，30），半径为10m。
地面高10m。
要求使用两个随机数模拟一个坐标，坐标范围均为[0-50]，并判断该随机点的高度。
程序每隔0.5s执行一次。
在XYGraph上按正常尺寸显示椭圆、矩形、圆和随机点，并以不同颜色区分。
XYGraph的x轴与y轴坐标范围均为[0-50]，且不允许程序运行时修改其坐标范围。
在XYGraph上建立一个十字形光标，实时追踪随机点的坐标。
前面板上应该显示随机点的坐标值、随机点的高度。
前面板上应该有四个指示灯，当随机点在某个建筑物或地面上时，相应的灯点亮，其余灯熄灭。
每位同学应该将自己的程序存盘，文件名：
测仪0XX-姓名-学号-实验X.vi。
课后应将文件发至sywhd@，以备教师留存。
参考程序的前面板和程序框图如图1和图2所示。
图1实验一参考程序的前面板
略
图2实验一参考程序的框图（部分）
三、实验所需仪器设备
本实验所用的主要仪器为微型计算机和投影仪。
四、实验步骤
1、学生在教师的指导下，进行实验的实践活动。
实验前，教师要向学生讲授实验内容，包括课程的性质、目的要求、做实验的基本程序、数据处理方法、课程安排、考试考核办法、实验守则等。
2、实验前学生必须按编排计划作好预习（包括认真阅读相关教材，拟定实验步骤等），没有充分预习的同学不能进入实验室做实验。
3、实验过程1人1台微型计算机，要求学生在规定时间内（2个实验学时）独立完成实验。
在实验过程中出现问题时，教师要引导学生去分析问题、解决问题，不能包办代替。
4、学生在实验中要认真练习。
实验编程时可以讨论，但不可以抄袭。
程序完成后需经过教师有针对性的提问和验收。
5、实验完毕，学生应整理好实验仪器方能离开实验室。
整个过程，学生要遵守实验室规则，注意安全，注意卫生。
6、学生应按要求认真撰写实验报告，不得互相抄袭。
报告要按时上交。
五、实验参考教材
1、申焱华等，王汝杰等，LabVIEW入门与提高范例教程，北京：
中国铁道出版社，2007。
2、侯国屏，王珅等，LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计，北京：
清华大学出版社，2006。
3、杨乐平，李海涛等，LabVIEW程序设计与应用，北京：
电子工业出版社，2005。
4、雷振山，LabVIEW7Express实用技术教程，北京：
中国铁道出版社，2004。
5、邓焱，王磊等，LabVIEW7.1测试技术与仪器教程，北京：
机械工业出版社，2005。
六、思考题
1、XYGraph可以接受数组簇类型的数据吗？
2、如何在XYGraph上建立一个十字形光标，实时追踪随机点的坐标？
3、在XYGraph上如何“画出”所需的椭圆和圆？
4、Graph、Chart和XYGraph的区别是什么？
5、如何调整XYGraph中不同对象的颜色和线宽等属性？
实验二曲线生成及拟合编程训练
验证性实验2学时
一、实验目的
通过该验证性实验，学生应达到以下要求：
1、掌握常见的数组操作函数。
2、掌握for循环、while循环中自动索引功能的使用方法。
3、掌握Graph中可接受的各种数据类型。
4、掌握线性拟合等基本的数据处理方法。
5、掌握数据存盘的基本步骤和方法。
二、实验内容
利用产生随机数函数生成如下的二维矩阵：
矩阵为3行10列，元素取值在-10到10之间。
其中第一行元素值均为正，且前面每一个元素值均小于后面的元素值；第二行元素值均为负，且前面每一个元素值均大于后面的元素值；第三行元素值为对应的第一行元素值减去第二行元素值。
线性拟合第三行的元素值，将拟合后的直线和第三行元素值以图形方式显示在一个图上。
将矩阵元素存盘。
文件路径和文件名自行确定。
每位同学应该将自己的程序存盘，文件名：
测仪0XX-姓名-学号-实验X.vi。
课后应将文件发至sywhd@，以备教师留存。
参考程序的前面板和程序框图如图3和图4所示。
三、实验所需仪器设备
本实验所用的主要仪器为微型计算机和投影仪。
四、实验步骤
1、学生在教师的指导下，进行实验的实践活动。
实验前，教师要向学生讲授实验内容，包括课程的性质、目的要求、做实验的基本程序、数据处理方法、课程安排、考试考核办法、实验守则等。
2、实验前学生必须按编排计划作好预习（包括认真阅读相关教材，拟定实验步骤等），没有充分预习的同学不能进入实验室做实验。
图3实验二参考程序的前面板
略
图4实验二参考程序的框图
3、实验过程1人1台微型计算机，要求学生在规定时间内（2个实验学时）独立完成实验。
在实验过程中出现问题时，教师要引导学生去分析问题、解决问题，不能包办代替。
4、学生在实验中要认真练习。
实验编程时可以讨论，但不可以抄袭。
程序完成后需经过教师有针对性的提问和验收。
5、实验完毕，学生应整理好实验仪器方能离开实验室。
整个过程，学生要遵守实验室规则，注意安全，注意卫生。
6、学生应按要求认真撰写实验报告，不得互相抄袭。
报告要按时上交。
五、实验参考教材
1、申焱华等，王汝杰等，LabVIEW入门与提高范例教程，北京：
中国铁道出版社，2007。
2、侯国屏，王珅等，LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计，北京：
清华大学出版社，2006。
3、杨乐平，李海涛等，LabVIEW程序设计与应用，北京：
电子工业出版社，2005。
4、雷振山，LabVIEW7Express实用技术教程，北京：
中国铁道出版社，2004。
5、邓焱，王磊等，LabVIEW7.1测试技术与仪器教程，北京：
机械工业出版社，2005。
六、思考题
1、除了按照参考程序提供的方法外，还可以采取什么方法生成指定的数组？
2、参考程序使用了LabVIEW自带的线性拟合函数，你能否自己编程实现？
3、数据存盘一般需要几个步骤？
LabVIEW中高级存盘函数和低级存盘函数有什么区别？
4、请将实验中得到的数据先转换为字符串再存盘。
实验三滤波及波形变换程序设计
验证性实验2学时
一、实验目的
通过该验证性实验，学生应达到以下要求：
1、掌握常用的快速VI使用方法，能够利用快速VI产生所需的信号（包括带各种噪声）。
2、掌握信号滤波的基本方法及常用滤波器的选择和使用。
3、掌握求取信号周期和频率的常用方法以及相关函数的使用（包括各种函数输入参数、输出参数的含义等）。
4、掌握常见信号变换方法。
5、掌握DDT数据向其他类型数据转换的过程和规则。
二、实验内容
利用模拟信号产生函数产生一个带噪声（噪声类型自选）的正弦波，正弦波的幅值为5，频率为10Hz。
要求如下：
采样率为1000，采样点数为1000。
对模拟信号进行滤波，滤除噪声。
滤波器自选。
以滤波后的信号为依据，以一个与课堂所讲内容不同的方法求出其周期和频率。
以0幅值为界线，将滤波后的信号转换为方波（幅值为±8），并将滤波前信号、滤波后信号和方波信号显示在同一个图上。
每位同学应该将自己的程序存盘，文件名：
测仪0XX-姓名-学号-实验X.vi。
课后应将文件发至sywhd@，以备教师留存。
参考程序的前面板和程序框图如图5和图6所示。
三、实验所需仪器设备
本实验所用的主要仪器为微型计算机和投影仪。
四、实验步骤
1、学生在教师的指导下，进行实验的实践活动。
实验前，教师要向学生讲授实验内容，包括课程的性质、目的要求、做实验的基本程序、数据处理方法、课程安排、考试考核办法、实验守则等。
图5实验四参考程序的前面板
略
图6实验四参考程序的框图
2、实验前学生必须按编排计划作好预习（包括认真阅读相关教材，拟定实验步骤等），没有充分预习的同学不能进入实验室做实验。
3、实验过程1人1台微型计算机，要求学生在规定时间内（2个实验学时）独立完成实验。
在实验过程中出现问题时，教师要引导学生去分析问题、解决问题，不能包办代替。
4、学生在实验中要认真练习。
实验编程时可以讨论，但不可以抄袭。
程序完成后需经过教师有针对性的提问和验收。
5、实验完毕，学生应整理好实验仪器方能离开实验室。
整个过程，学生要遵守实验室规则，注意安全，注意卫生。
6、学生应按要求认真撰写实验报告，不得互相抄袭。
报告要按时上交。
五、实验参考教材
1、申焱华等，王汝杰等，LabVIEW入门与提高范例教程，北京：
中国铁道出版社，2007。
2、侯国屏，王珅等，LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计，北京：
清华大学出版社，2006。
3、杨乐平，李海涛等，LabVIEW程序设计与应用，北京：
电子工业出版社，2005。
4、雷振山，LabVIEW7Express实用技术教程，北京：
中国铁道出版社，2004。
5、邓焱，王磊等，LabVIEW7.1测试技术与仪器教程，北京：
机械工业出版社，2005。
六、思考题
1、参考程序中求取信号周期和频率的函数是根据什么原理测量的（请打开该函数的帮助查看）？
2、快速VI一般输出的是什么类型的数据？
产生模拟信号的快速VI在配置时信号幅值设置为5，在编程时信号幅值连接了常数8，此程序有没有错误？
有错误时如何改正？
没错误时输出信号幅值是多少？
3、如何将DDT数据转换成其他类型的数据？
转换规则如何设置？
实验四PCI6251数据采集卡试验
综合性实验2学时
一、实验目的
通过该综合性实验，学生应达到以下要求：
1、掌握数据采集卡的基本知识。
2、掌握LabVIEW中调用数据采集卡的基本编程方法，包括模拟量和数字量。
3、能够根据硬件电路编制合理的程序或者根据程序规划硬件电路。
4、掌握DDT数据向其他类型数据转换的过程和规则。
二、实验内容
阅读PCI6251和BNC2120的pdf说明书，对其性能有所了解。
利用PCI6251数据采集卡和配套的BNC2120接线盒完成以下功能：
1、借助于PCI6251的模拟输入功能测量电阻的阻值。
电阻由指导教师随机提供，将电阻插至BNC2120的编号为②的接线端子内（参见BNC2120说明书第3页）。
参考BNC2120说明书第7页的“MeasuringResistance”部分，画出测量的电路，思考测量的原理。
编程实现电阻阻值的测量。
测量完毕后利用万用表再次测量电阻的阻值，将二者进行对比。
2、借助于PCI6251的数字输出功能编程控制P0口的状态，要求以“口输出”的方式编程，而不是“线输出”。
控制P0口的Control为无符号的8位整数，以二进制数据方式显示，适时改变Control的数值，观察BNC2120上LED的状态。
每位同学应该将自己的程序存盘，文件名：
测仪0XX-姓名-学号-实验X.vi。
课后应将文件发至sywhd@，以备教师留存。
三、实验所需仪器设备
本实验所用的主要仪器为微型计算机、PCI6251数据采集卡和BNC2120接线盒
四、实验步骤
1、学生在教师的指导下，进行实验的实践活动。
实验前，教师要向学生讲授实验内容，包括课程的性质、目的要求、做实验的基本程序、数据处理方法、课程安排、考试考核办法、实验守则等。
2、实验前学生必须按编排计划作好预习（包括认真阅读相关教材，拟定实验步骤等），没有充分预习的同学不能进入实验室做实验。
3、实验过程2人1套实验设备，要求学生在规定时间内（2个实验学时）独立完成实验。
在实验过程中出现问题时，教师要引导学生去分析问题、解决问题，不能包办代替。
4、学生在实验中要认真练习。
实验编程时可以讨论，但不可以抄袭。
程序完成后需经过教师有针对性的提问和验收。
5、实验完毕，学生应整理好实验仪器方能离开实验室。
整个过程，学生要遵守实验室规则，注意安全，注意卫生。
6、学生应按要求认真撰写实验报告，不得互相抄袭。
报告要按时上交。
五、实验参考教材
1、申焱华等，王汝杰等，LabVIEW入门与提高范例教程，北京：
中国铁道出版社，2007。
2、侯国屏，王珅等，LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计，北京：
清华大学出版社，2006。
3、杨乐平，李海涛等，LabVIEW程序设计与应用，北京：
电子工业出版社，2005。
4、雷振山，LabVIEW7Express实用技术教程，北京：
中国铁道出版社，2004。
5、邓焱，王磊等，LabVIEW7.1测试技术与仪器教程，北京：
机械工业出版社，2005。
六、思考题
1、画图说明实验中测量电阻的电路图以及测量的原理。
2、将P0.0和P1.3两个端口作为数字量输入端，应该如何配置？
3、“口输出”方式编程和“线输出”编程有何区别？
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