信号采集接口系统连接与调试

1  实验目的

熟悉NI ELVIS硬件平台及应用，了解模拟I/O、数字I/O的基本内容，了解LabVIEW中DAQ VI的组织结构；初步掌握数据采集系统（DAQ）的组成结构；初步学会使用DAQ Assistant， 

2  实验设备

硬件：NI ELVIS硬件平台、PCI-6251数据采集卡、PC机和数据线。

软件：PC机Windows操作系统、National Instruments LabVIEW7.0软件、NI-ELVIS 2.0(3.0)  和MAX（Measurement &Automation Explorer）等软件。

3  实验内容

熟悉数据采集的软硬件平台，包括NI ELVIS硬件平台、PCI-6251数据采集卡及相互连接等；在MAX下查看PCI-6251配置并熟悉ELVIS的软件功能。最后，用ELVIS产生信号，用LabVIEW中的DAQmx Read.vi采集并显示波形。 可分别进行以下实验：

●数据采集VI程序的调用方法 

●模拟输入与输出 

●波形的采集与产生

●扫描多个模拟输入通道 

●连续数据采集 

●数据的存储（以文件形式）

4  实验步骤

4.1  连接实验硬件系统

硬件平台由PCI-6251数据采集卡（16bits 、8 通道、双极性（-20 V- +20V）、1MS/S ），NI ELVIS（NI Education LaboratoryVirtual Instrumentation Suite，ELVIS）工作台和68-Pin E Series Cable组成，具体连接图如图6-1所示。 

图6-1  实验硬件系统

4.2  NI ELVIS硬件平台 

　　NI ELVIS 包括工作台、面包板、旋钮、表笔孔等，其功能为可调直流电源（-12V – 0、0 --- +12V）、信号发生器（Function Generator）(正弦、方波和三角波，幅度频率可调，见面板)，DMM（Digital Multi-Meter，DMM）和示波器，如图6-2所示。

                  图6-2  NI ELVIS硬件平台

4.3  熟悉MAX和ELVIS的软件功能 

1、开始     程序     National Instrument     Measurement & Automation，如图6-3所示。          

图6-3  MAX配置图

2、开始    程序    National Instrument     NI EVLIS 3.0     NI EVLIS，如图6-4所示。NI ELVIS软件面板主要包括，配置（Configure）、数字多用表（Digital Multimeter）、示波器(Oscilloscope)、信号发生器（Function Generator）、可调电源（Variable Power Supplies）、波特图分析仪（Bode Analyzer）、动态信号分析仪（Dynamic Signal Analyzer）、任意波形发生器（Arbitrary Waveform Generator）、数字型读-写器（Digital Reader、DigitalWriter）、阻抗分析仪（Impedance Analyzer）、两线制电流-电压分析仪（Two-Wire Current-Voltage Analyzer）和三线制电流-电压分析仪（Three-Wire Current-Voltage Analyzer）。

图6-4 NI ELVIS软件面板                图6-5 ELVIS中发生和示波器图

3、用信号发生器（Function Generator）产生1V、100Hz正弦信号，并用示波器(Oscilloscope)显示，如图6-5所示。

4.4  DAQmx Read.vi采集并显示波形

1、开始LabVIEW7.0，设计数据采集和显示波形的程序框图，如图6-6所示。

图6-6  数据采集和显示波形的程序框图

（DAQmx Read.子VI的选择，在ALLFUNCTION---NI measures---MAX---DAQmx Read.VI中，比较容易。）

2、设计数据采集和显示波形的程序的前面板，如图6-7所示。

图6-7  数据采集和显示波形的前面板图

3、task/channel in设置过程,如图6-8(a)、(b)、(c)、(d)所示。

图6-8（a） 任务选择                    图6-8（b） 传感器类型选择

图6-8（c） 通道选择               图6-8（d） 采集参数设置

4、用导线将ELVIS Benchtop Workstation上的FUNC_OUT(Function Geneator)端与ACH0+（Analog Input Signals）相连，并用ELVIS中的信号发生器（Function Generator），产生1V、10Hz正弦信号，并运行您刚才设计的数据采集和波形显示的VI，观察运行结果。

5、按照图6-8（d），在采集参数设置中，用不同采样率、采样点数和不同接地方式，显示出波形。并记录在硬盘上。采样频率为 1K、10K、100K，采样点数为2点、10点、50点。

6、关闭实验台（NI ELVIS Benchtop Workstation）电源，拔去连线，拷去实验波形，试验完毕。

4.5  思考与体会

1、在设置不同采样频率和采样点时，所显示的波形有何不同，为什么？是否发现有波形断缺，为什么？

 2、在图6-8（d）中，Terminal Configuration中，选项 Differential、RSE和NRSE意义是什么？

5  实验报告要求

1、简述一般数据采集系统的结构组成，画出框图，并说明各部分的功能。

2、设计一个多点连续数据采集VI，附程序框图，并解释框图各部分含义。