虚拟仪器设计实验报告

课程名称 虚拟仪器设计

学 院 仪器科学与光电工程学院学院 系 别 仪器仪表工程 班 级 研1204班 姓 名 李金凤

学 号 2012020117

指导老师 刘桂礼、孔全存

实验一 NI-ELVIS实验平台的基本操作

一 实验目的

通过使用ELVIS上的标准函数信号发生器（FGEN），示波器（SCOPE），数字信号输入（DigIn），数字信号输出（DigOut）等仪器功能，了解和掌握ELVIS平台自带的虚拟仪器软面板的使用。

二 实验内容

1.检查NI ELVIS的硬件连接与配置

具体步骤为：

（1） 检查ELVIS工作台的电源已经连接并打开，并且已经通过USB线缆连接至PC机

（2）通过开始>>所有程序>>National Instruments>>Measurement & Automation打开NI Measurement & Automation Explorer ，也可以直接在桌面上通过直接打开图标来完成。

（3）在MAX中单击“设备和接口”，如果连接正常，应该前面的板卡符号应该显示为绿色. 可以单击右键选择“自检”对设备进行自检. 检查设备名是否已经是像下图一样显示为“Dev1”，如果不是的话，点击右键可以将设备重命名为“Dev1”具体如下图：

图1 MAX

图片分析：上图中可能采集卡的不同，对应的显示也有所不同，实验中我们用的是PCI-6251，则上图中的DAQ采集卡显示应为NI PCI-6251。

2.函数发生器（FGEN）和示波器（SCOPE）

具体实验步骤为：

（1）检查ELVIS工作台和Prototyping Board的电源均已开启. 然后通过Windows中的开始>>所有程序>>National Instruments>>NI

ELVISmx for NI ELVIS & NI myDAQ>>NI ELVISmx Instrument Launcher打开NI ELVISmx Instrument Launcher，如下图：

图2 NI ELVISmx Instrument Launcher

（2）分级点击上图界面中的Function Generator和Oscilloscope，打开信号发生器和示波器的软面板操作界面，按下图进行设置：通过函数发生器产生一个100Hz，峰峰值2V的正弦信号，然后通过示波器进行观察。如下图所示：

图3 信号发生器软面板

在Waveforms中选择正弦波，然后点击左上角On旋钮，这样就能产生100Hz,幅值为2.00V的正弦波，通过示波器显示，下图为示波器显示图：

图4 正弦波示波器

在上图中可以看出，选择A通道后Source选择FGEN FUNC_OUT，之后在左下角点击Run按钮，使得显示处显示100.00Hz，幅值为2.00V的正弦波。

与上面正弦波产生办法一样，只是在信号发生器中Waveforms中分别选择矩形波和三角波，则这样就可以分别产生矩形波与三角波了，具体波形如下：

图5 矩形波和三角波示波器

3. 数字输入（DigIn）和数字输出（DigOut）

具体实验步骤：

（1）在原型板上用导线将DIO 0分别连接至DIO 8和LED 0；DIO 1分别连接至DIO 9和LED 1；依次连接，直至将DIO 7分别连接至DIO 15和LED 7.，而时间有限，只做了两组，第一组和第二组，按下图连线：

而对应的实物图为：

图6 硬件连线图与实物图

（2）在NI ELVISmx Instrument Launcher中打开数字输入（Digital Reader）和数字输出（Digital Writer）软面板.。按照下图设置参数（设置DIO 0-7为数字输出通道，DIO8-15为数字输入通道），点击运行按钮Run。可以任意调整Digital Writer面板中的Manual Pattern，设置输出的数字电平高低，观察Digital Reader读取的数字量指示灯变化以及原型板右边LED指示灯区域的显示变化。如下图所示：

图片分析：在上述实物图中连接的是两组通道，分别对应地LED灯为LED1和LED7，与实物图相对应的在电脑上显示的数字量指示灯变化图中，在Manual Pattern上选择1和7，之后读入在上平面上看出只有1和7指示灯亮。同时改变按钮选择将有不同的指示灯亮，如下：

三 实验总结

在本次实验中，详细了解了NI-ELVIS实验平台，并使用了ELVIS上的标准函数信号发生器、示波器、数字输入、数字输出等功能。

实验二 MAX与DAQ助手

一 实验目的

熟悉MAX的操作，能够使用MAX的测试面板进行简单的配置和测量，学会如何在MAX中创建任务采集信号。

二 实验步骤

1.使用MAX中的设备自检和测试面板等功能

具体实验步骤：

（1）将ELVIS原型板上的AI0+ 端和FGEN端相连；AI0- 端与GROUND相连接，硬件连线图为：

（2）直接双击图标打开MAX。之后打开MAX的电源和Prototyping Board的电源。 在MAX中单击“设备和接口”， 检查设备名是否显示为“Dev1”，如果不是的话，点击右键可以将设备重命名为“Dev1”。

（3）. 右击该设备并选择自检. 如果硬件设备正常完好，此处将会弹出对话框显示“设备通过自检”，单击“OK”关闭该对话框. 如果自检失败，请检查设备是否正确上电。

（4）为了进行模拟输入的测量，首先提供一个信号源。使用NI ELVISmx Instrument Launcher中的Function Generator来提供信号源，并从AI0端口引入该信号进行测量。打开NI ELVISmx Instrument Launcher，点击Function Generator打开函数发生器软面板，按照练习一中的设置产生一个100Hz，Vpp为2V的正弦波信号.

（5） 回到测试面板，在通道名中选择“Dev1/ai0”，模式选择连续，输入配置选择差分，采样率为1000Hz，待读取点数为100，然后点击开始。这时可以看到采集到的信号，如下图所示：

（6）改变Function Generator中的波形参数的设置，如频率，幅值等，可以明显观察到测试面板中波形的变化。

（7）单击停止按钮停止测试，单击关闭按钮关闭测试面板。

2.在LabVIEW中使用Express VI

（1）硬件连线和1实验连线相同，实物图如下：

（2）打开LabVIEW, 新建一个VI，并将程序保存为voltage measurement.vi.

（3）在程序框图中调出函数选板，找到“DAQ助手”Express VI并将其放置在程序框图中。

随后将自动弹出“新建Express 任务 ”窗口

:

点击采集信号 模拟输入 电压，然后点击Dev1左侧的“+”标志，选择通道ai0，然后点击“完成”. (注: 如需选择多条通道同时进行采集，只需按住键盘的Shift键再选择通道即可)

（4）在弹出的“DAQ助手”配置相关参数，其中接线端配置选择为Differential，采集模式为连续采样，待读取采样为100，采样率为1K。

（5）点击“运行”按钮，你将在对话框的波形窗口中查看到相应的正弦波波形，如下图所示

（6） 点击“停止”，然后点击“确定”关闭窗口，返回到LabVIEW程序框图中，并自动创建While循环。

（7） 创建程序框图如下：

（8）切换到前面板，运行该程序，可以看到之前设置FGEN软面板产生的正弦波显示在波形图表中，如下图所示，说明该程序可以正确的测量到相应的正弦波。

（9）点击停止按钮，结束程序运行，保存并关闭程序。

三 实验总结

通过本次试验，使得我们对利用虚拟仪器平台来完成数据采集了解更加深刻。