LabVIEW初级入门教程x.docx

1、LabVIEW初级入门教程x概述本次介绍使用LabVIEW 来进行仪器控制的各种方法。要求学生学会串行I/O、GPIBI/O 和VISAI/O 的使用方法，同时也可以验证LabVIEW 本身提供的仪器驱动程序。本次的实验设 备要求一块已安装的GPIB 卡，一台GPIB仪器以及LabVIEW 开发系统。串行通讯串行通讯是一种常用的数据传输方法，它用于计算机与外设，例如一台可编程仪器，或者与另多数电脑都有一至两个串行通讯接口，因此，串行通讯非常流行。许多GPIB仪器也都有串行 接口。然而，串行通讯的缺陷是一个串行接口只能与一个设备进行通讯。一些外设需要用特定 字符来结束传送给它们的数据串。常用的结

2、束字符是回车符、换行符或者分号。具体可以查阅 设备使用手册以决定是否需要一个结束符。在LabVIEW 功能模板的In strume ntl/OSerial程序库中包含进行串行通讯操作的一些功能模块：1.SerialPortl ni tVI 模块用于初始化所选择的串行口。Flowcontrol 设置握手方式的参数。Buffersize 设置程序分配的输入/输出缓冲区 的 大小。Port number 决定通讯接口地址。Baudrate,databits,stopbits 和paritP 等 设置通讯参数。2.SerialportwriteVI 模块把 Stri ngtowrite 中的数据写到p

3、ort number 指定的 串行接口中。3.SerialportreadVI 模块从Portnumber 指定的串行接口中读取requestedbPtecou nt 指定 的字符个数。4.BPtesatserialportVI 模块计算由 Port number指定的串行接口的输入缓冲区中存放的字节个数，并将该数值存放于BPtecount 中。在下面 的实例中，实现从一台串行仪器中读取测量值。首先，用SerialPortI nit 模块初始化串行接口，然后，用SerialPortWrite 模块把命令参数发送给仪器，接着用BPtesatSerialPort 模块查明在串行输入缓冲区中已经读入

4、的字节个数，最后用SerialPortRead 模块读取仪器数据。 tn 口 口 口 IT 十q龙卜卩-口 CT Hl 口 tl Serial Tart Hrig vi|CpFin 血心 StFiikg I，五一龟a MiiSw Bytes At Serial Fort.vivihoine B 口 匚匚 IJLILJLJLJLiiiiiJLZItybcrinLILj 匚口 LJLILI第三课仪器控制（2）之GPIB仪器GPIB 程序库中包括IEEE488.2 应用程序和传统的GPIB 应用程序。GPIB488.2 应 用程序中增加了 IEEE488.2 兼容性，具有IEEE488.2 的功能。

5、然而，在本课程中， 我们只讨论传统的GPIB应用程序。惠普公司在60年代末和70年代初开发了 GPIB 通用仪器控制接口总线标准。IEEE国际组织在1975 年对GPIB进行了标准化，由此GPIB 变成了 IEEE488 标准。术语 GPIB ，HP-IB 和IEEE488 都是同义词。GPIB 的 原始目的是对测试仪器进行计算机控制。然而，GPIB 的用途十分广泛，现在已广泛 用于计算机与计算机之间的通讯，以及对扫描仪和图像记录仪的控制。GPIB 是一个 数字化的24线并行总线。它包括8条数据线，5条控制线（ATN、EOI、IFC、REN 和SRQ），3条握手线和8条地线。GPIB 使用8位

6、并行、字节串行的异步通讯方式。 也就是说，所有字节都是通过总线顺序传送，传送速度由最慢部分决定。由于GPIB 的数据单位是字节（8位），数据一般以ASCII 码字符串方式传送。有三种方式来标 明传送数据结束。通常，GPIB 包括一根连接线（EOI），用来传送数据完毕信号。或 者，也可以在数据串结束处放入一个特定结束符（EOS）o有些仪器用EOS方法代替 EOI信号线方法，或者两种方法一起使用。还有一种方法，听者（数据接收方）可以 计数已传送的数据字节，当达到限定的字节数时停止读取数据。只要EOI , EOS和限 定字节数的逻辑或”值为真，数据传送就停止。一般字节计数法作为缺省的传送结束方法，典

7、型的字节数限定值等于或大于需要读取的数据值。每个设备，包括计算机接 口卡，必须有一个0到30之间的GPIB地址。一般GPIB 接口板设置为地址0,仪器 的GPIB地址从1到30。GPIB 有一个控者（你的电脑）来 控制总线。在总线上传送 仪器命令和数据，控者寻址一个讲者，一个或者多个听者。数据串在总线上从讲者向 听者传送。LabVIEW 的GPIB 程序包自动处理寻址和大多数其他的总线管理功能。件包：LabVIEW 在 Instrumentl/OGPIB 软功能模板的GPIB和GPIB488.2 子模板下有许多GPIB通讯功能子程序模块，这些模块在工作平台上可以调用低层的488.2 驱动软 件

8、。大多数的GPIB 应用程序只需要从仪器读写数据串。下面讨论传统的GPIBWrite/Read 子程序模块。GPIBWrite 模块把 datastring 中的数据写入addressstring 指定的设备中。Mode 指定如何结束 GPIB 写入过程，如果在ZjUIjOpPiBWrminepiode ft)|例采用缺省值 MODE=0 ，timeoutms=25000GPIBWRITE 模块把 “ VDC; MEAS151程序中，字符串写入地址=2 的GPIB设备中，本实。GPIBREAD 模块从 addressstringtimeoutms 指定的时间内操作未能完成，则放弃此次操作。Er

9、rorIn 和ErrorOut 字指定地址的GPIB设备中读取由bPtecount 指定的字节数，用户可以使用Mode参数指定结束读取的条件，与bPtecou nt 起使用。读取的数据由datastri ng 返回。用户必须把读取的字符串转换成数值数据，才能进行数据处理，例如进行曲线显示。ErrorIn 和ErrorOut 是出错指示数簇。GPIBREAD 模块遇到下列情况之一则中止读取数据：（1 ）程序已经读取了所要求的字节数。（2 ）程序检测到一个错误。（3 ）程序 操作超出时限。（4 ）程序检测到结束信息（由EOI发出）。（5）程序检测到结束字符datavihomeEOS 。如上图所示的

10、程序中，从地址=2 的设备中读取20个字节的数据。该程序使用了缺省值EOI，或者超出25000ms 时间，读取过程将结束。应用练习目的：使用GPIB 子程 序模块与GPIB 设备通讯。建立一个与任何GPIB 仪器通讯的程序。本例采用传统的GPIB 子程序与指定仪器进行GPIB 读写操作。命令行参数Kidn? ”适用于大多数IEEE488.2 兼容仪器，它要求仪器返回其标识符。前面板：1、从FILE 菜单中选择NEW打开一个新面板。2、建立上图所示的控制和显示（请记住，从程序框图中，选控制和显示）。3、从 写入数据”控制栏中输入Kid n? ”，在 字节计数”中输入数值100 。模块（在Inst

11、rumentl/O:GPIB 子模板）。该模块从GPIB仪器中读取数据字符串。GeneralErrorHandler 功 能模块（在TIME&DIALOG 子模板）。该模块检查出错报告字符串，如果发现错误，则显示一个对话框。3、返回到前面板，并运行该程序。在 读 出数据”显示栏中将显示仪器的标识字符串，如果无数据返回，而接收到一个GPIB出 错信息，EABO ，或者error=6 ，这就表示你的仪器不能读命令参数Kid n? ” 请查阅 仪器的使用手册以找出合适的相应命令。4、把上述程序以GPIB.vi 的名字保存，然 后关闭。第三课仪器控制（3）之VISA编程VISA 是虚拟仪器软件结构体系

12、（Virtual InstrumentSoftwareArchitecture ）的 简称。VISA是在所有LabVIEW 工作平台上控制VPI、GPIB、RS-232 以及其他种类仪器的单接口程序 库。VISA 是由组成VPIplug&plaP 系统联盟的35家最大的仪器仪表公司所统一采用的标准。 采用了 VISA 标准，就可以不考虑时间及仪器I/O 选择项，驱动软件可以相互相容使用。VISA 包含的功能模块在Instrumentl/OVISA 子模板中。大多数的 VISA 功能模块使用了VISA SiInstrVISAsession 参数，该参数在 Con trol 模板的Patha nd

13、Refnum 子模板中。VISAsession 是每次程序操作过程的唯一逻辑标识符。它标识了与之通讯的设备名称以及进行I/O 操作必需的配置信息。它由VISAOpen 功能模块产生，提供给VISA 主功能模块使用。 VISAOpen 功能模块产生标识信息，然后把它传送给下一个VISA 功能模块。这样简化了数 据流编程。它相似于文件I/O 模块的参考名功能。VISAsessio n 的缺省值是In str 。如果需要，可以打开 VISAsession 选择如下值：In str 、 GPIBI nstr 、 SerialI nstr 和VISA/GPIB-VPIRBDInstr 。下 面介绍 常用

14、的 VISA 功能模块：VISAOpen 、VISAWrite 、VISARead 和 VISACIose 。VISAOpen 根据 ResourceName 和 VISAsession 与指定 的设备 建立通讯。模块返回VISAsessio n 标识值，使用该标识值就可以调用此设备的任何其他的操 作 功能。Errorin 和Errorout 字符串包含出错 信息。ResourceName 包含I/O 接口类型以及 设备地址等信息。其编程语法如下表所示：接口程序语句Paddress:sec on darPaddSERIALASRLboard:INSTRGPIBGPIBboard:primar

15、ress:INSTRVPIVPIboard:VPIIogicaladdress:INSTRGPIB-VPIGPIB-VPIboard:GPIB-VPIprimarPaddress:VPIlogicaladdress:INSTR 关键词 GPIB 用于同GPIB设备建立通讯，关健词VPI通过嵌入式或MPI总线控制器同VPI仪器建立通讯，关键 词 GPIB-VPI 用于 GPIB-VPI 控制器，关键词 SERIAL 用于异步串行设备通讯。sFm ：g：d：:nmk卜ferror 1 n tn。err or卿疥outLV； 1E e S S L O III o 1述字符串“GPIB:2:0:INS

16、TR ” 与 主地址=2 的 GPIB 设备建立通讯。VISAWrite 模块把writebuffer 中的字符 串写入 VISAsession 指定的 设备。dupVISAsession 向 下传送 相同的session 值。在UNIP 工作平台上，数据同步写入；在其他工作平台上，数据异步写入。returncou nt 返回实际传送的字节数。errorin 和 errorout 字 串包含出错状况。VISARead读取由VISAsession 指定设备中 的数据。bPtecount 指 明读入readbuffer 中的字节数。磅VISAsessi on 向下传送相同的session 值。在U

17、NIP 工作平台上，数据同步读入；在其他工 作平台上的数据异步读入。returncou nt 返回实际传送的字节数。errorin 和errorout 字串包含出错状况。VISACIose 关闭由VISAsessio n 指定设备的通讯过程，释放系统资源，errorin 和errorout 字串包含出错状况。应用练习目的：用VISA 模块与GPIB设备或者串行设备通讯。本练习使用VISA 功能模块向指定设备（GPIB或者串行设备）读写数据。命令参数Kidn ？ ”适用于大多数仪器，无论是GPIB通讯或者串行通讯。它返回仪器的标识字串。本课中所有VISA 练习都是根据Fluke45 万用表编VI

18、SA sson (for cl5PIB 2 :0:IHSTR程。前面板：板，并且照上图建立控制和指示件。1.打开一个新的前面VISAsession 控制件可以在CONTROLS 模板中的Path&Refnum 子模板中找到。也可以通过VISAOpe n 功 能模块创建。2.ResourceName 控制件应包含下列值：K对于地址=2 的GPIB 仪器：“GPIB:2:0:INSTR ” K对于 COM1 上 的串行仪器：“ASRL1:INSTF” 3. 在 WriteBuffer 字串控制栏中输入 Kid n? ”，在BPteCou nt控制栏中输入100。程序框图：1.打开框图窗口。priU

19、 bttfferl右严* :的QLSAb sessiontuFfsrran|G*祇门 Error Jiaridler.vi|a&、VI鼬也l“|相邸血胡|VI5A肛qee|irrnivihome2.按照上图选择创建框模板)。此模块打开通讯过程，并产生VISAsession 参数。VISAWrite 功能模块(在In strume ntl/O:VISA 子模板)。此模块关闭VISASession 。3.返回前面板并运行该 程序。VISAsession 控制件 保持为设置值INSTR 。如果要修改此参数，可以打开VISAsession 控制件，选择VISACIass 值。根据Resource na

20、me 的设置值，可以选择与GPIB 或者串行设 备进行通讯。4.以VISA.vi 文件名保存该程序，并关闭程序第四课分析处理(3)之数字滤波器数字滤波器用于改变或消除不需要的波形。它是应用最广泛的信号处理工具之一。两种数 字滤波器分别是：FIR (有限脉冲响应)和IIR (无限脉冲响应)滤波器。FIR滤波器可以看 成一般移动平均值，它也可以被设计成线性相位滤波器。IIR滤波器有很好的幅值响应，但是 无线性相位响应。带通、带阻与过渡带宽带通指的是滤波器的某一设定的频率范围，在这个频 率范围的波形可以以最小的失真通过滤波器。通常，这个带通范围内的波形幅度既不增大也不 缩小，我们称它为单位增益(0d

21、B )。带阻指的是滤波器使某一频率范围的波形不能通过。理 想情况下，数字滤波器有单位增益的带通，完全不能通过的带阻，并且从带通到带阻的过滤带 宽为零。在实际情况下，则不能满足上述条件。特别是从带通到带阻总有一个过渡过程，在一 些情况下，使用者应精确说明过渡带宽。带通纹波和带阻衰减在有些应用场合，在带通范围内 放大系数不等于单位增益是允许的。这种带通范围内的增益变化叫作带通纹波。另一方面，带 阻衰减也不可能是无穷大，我们必须定义一个满意值。带通纹波和带阻衰减都是以分贝(dB ) 为单位，定义如下：dB=20X log ( Ao(f)/ Ai(f)其中，Ao(f)和Ai(f)是某个频率等于f的信号

22、进出滤波器的幅度值。例如，假设带通纹波为-0.02dB ，则有：-0.02=20 X log(Ao(f)/ Ai(f) ) Ao(f)/ Ai(f)=10 A ( -0.001 ) =0.9977 可以看到，输入 / 输出波形幅度是几乎相同的。假设带阻衰减等于-60dB,则有：-60=20 X log ( A(f)/ A i(f) ) A(f)/ Ai(f)=10 A(-3)=0.001 输出幅值仅是输入幅值的千分之一。衰减值用分贝表示时经常不加负号，我们已 经设定它为负值。应用练习目的：用数字滤波器消除不需要的频率分量前面板：采样 誉样频围1Sineine直解彳幅度1幅度251.001 *撅

23、率丄1* ID. 00Filters 子目录)。在本例中，采用巴特沃斯滤波器，指定滤波器阶数与截止频率，滤除输入正弦波中的高频分量，把输出波形在屏幕上显示。2.运行该程序，改变滤波器阶数， 观察滤波器的效果。虽然在LabVIEW 中使用数字滤波器很简便，但还是需要你对数字信号处 理的理论有一个基本了解。为此，VI公司提供了一个附加的工具软件，叫作数字滤波器设计 工具箱(DigitalFilterDesig nToolkit) 。该软件用LabVIEW 开发，有很好的交互式图形用户界面。可以把所设计的滤波器集成到LabVIEW 、LabWi ndows/CVI 或者其他的编程环境。第四课分析处理

24、(4)之曲线拟合作者：佚名教程来源：不详点击数： 1653更新时间：20KK-8-15曲线拟合的目的是找出一系列的参数a0,a1,通过这些参数最好地模拟实验结果。 下列是LabVIEW 的各种曲线拟合类型：K线性拟合-把实验数据拟合为一条直线Pi =a0+a1KPiK 指数拟合-把数据拟合为指数曲线Pi=a0KePp(alKPi)K 多项式拟合-把数据拟合为多项式函数：Pi=a0+a1KPi+a2KP iA2K通用多项式拟合-与多项式拟合相同，但可以选择不同的算法，以获得更好的精度和准确性。K通用线性拟合-公式为 Pi=a0+a1Kf1(Pi)+a2Kf2(P i)，这里 Pi是参数 a0,a

25、1,a2 等的线性组合。通用线性拟合也可以选择不同的算法来提高精度和准确度。例如：P=a0+a1Ksin(P) 是一个线性拟合。因为P与参数a0,a1 有着线性关系。同样道理，多项式拟合也总是属于线性拟合，但是它可以采用一些特殊算法以提高拟合处理的速度 和精度。KGeneralLevenberg-Marquardt 拟合-把数 据拟合 为公式 Pi=f(Pi,aO,a1,a2)。其中a0,a1,a2 是参数。这种方法是最通用的方法，它不需要P与a0,a1, a2有线性关系。它可用于线性或非线性拟合，但一般用于非线性拟合，因为对于 线性曲线的处理采用通用线性拟合方法更加快捷。这种方法不能保证结果

26、一定正确， 所以，有必要验证拟合结果。应用练习目的：对指数关系数据进行线性拟合前面板：W| 声|jD. 001IToo-M 1包叩3 30p. ooQDr i4 9ErwTaF7 30|7. 00A5.09 jis ooj&.03fe.oo7心1Jl实脸数据叽i】 銀刍肓的曲线/ lj：+H4 7iff：竺扭會后的数据* 门|1.打开 LinearCurveFit.vi程序。这个例子假设我们收集了 10对实验数据t和P，我们有理由相信它们之间有线性关系。2.切换到框图程序。框图程序：阿|btL.庖=樹vih( me1.验证框图程序，它使用子模板)。在本例中,了 如下 的子程序：LinearFi

27、t 子程序(在 AnalPsisCurveFitting;以及实验它把实验数据拟合为一条直线，求出系数a和b ,以满足Pi=a+bKti结果和拟合结果之间的误差的均方根值。2.输入数据是一个两维数组，是采用DAQ 卡采集数据时的通用格式。我们用In dePArraP 子程序可以分解得到两个一维数组Pi与圳。3. “ MSE表示误差均方根值，误差越小，拟合结果越好。4.运行该程序。 曲线将显示实验数据和拟合结果。=应用练习2目的：对指数数据执行多项式拟合前面板：1.打开PolPnomialFit.vi 程序。这个例子假设实验数据之间为多项式关系：Pi=aO+a1Kti+a2K tiA22.当多项

28、式为一阶时，有两个参数，结果是一个线性拟合，与前一个例子相同。当阶数为二阶时，结果是一个二阶多项式带三个参数，多项式参数存放于数组ai。输入数据Irusel 07E-1ai3.i.验证框图程序,它使用了如下 的子程序：GeneralPolPnomialFit.vi 子程序（在An alPsisCurveFitti ng 子目录）在 本例中，把 实验数据拟合为二阶多项式曲线，返回结果为拟合数据，多项式系数以及拟合误差的均方根值。2.本例使用多项式拟合， 求出了多项式系数a0,a1,a2 等。一般情况下，我们总是尽可能使用最低阶的多项式。3. 运行程序。将显示实验数据和拟合结果的数据。串口通信协议

29、示例与分析作者：佚名教程来源：不详点击数： 3115更新时间：20KK-8-15alig n=leftcellpadd in g=10cellspaci ng=05串行总线连接，如下所示：变频器与个人电脑使用 RS-232/RS-48扌旨令应答在通讯操作中，通过个人电脑以命令方式控制仪器。通讯数据格式：l起始位：1位l数据位：8位l奇偶位：无l停止位：1位应答及命令格式:l命令模式和校验范围-AD (HlAD(L)9-R1命令內零SC (卜1)SC(L)3A3A站别号()1333FXX和校验闵m巳:数据头，只有以：开头的数据包才认为有效。AD 设备号，当前通讯的设备ID 。？指明该数据是PC发出的指令。RI 响应时间，从PC发出命令到仪器应答的时间。SC 和检验码，