基于LabVIEW和PCI-6221板卡的多路数据采集系统设计-精品Word文档格式.doc
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虚拟仪器;
数据采集;
PCI-6221板卡;
曲线显示;
labSQL数据库
TheDesignOfMulti-channelDataAcquisitionSystemOnBasedOfLabVIEWAndPCI-6221AcquisitionBoard
Abstract
Intheproductionprocess,theapplicationofdataacquisitionsystematthesceneoftheproductionprocessparametersintothecollection,monitoringandrecording,inordertoimproveproductquality,reducecostsandmeansofprovidinginformation.Inscientificresearch,applieddataacquisitionsystemwillbealotofdynamicinformation,istoexaminethephysicalprocessesofthemomentapowerfultool,butalsoaccesstoscientificmysteriesofoneoftheimportantmeans.Inshort,regardlessofwhichapplications,dataacquisitionandprocessingmoreefficientandtimelyworkofthehigher,thegreatertheeconomicbenefitsyielded.
ThemaincontextofthedesignisacombinationofthecharacteristicsofvirtualinstrumenttechnologyontopofaLabVIEW-basedandPCI-6221dataacquisitionboardsystemapproach,firstintroduceditsvirtualinstrumentbusstandard,theframeworkstructure,datacollectedrelatedtothetheory,andthengivenadataacquisitionsystemhardwarestructure.Inanalyzingthefunctionalrequirementsofthesystemonthebasisoftheproceduresintroducedmodulardesign,database,multi-threadingtechnology,andfinallyfocusesontheLabVIEW8.5applicationdevelopmentplatformfortherealizationofthemethodofdataacquisitionsystem,giventhedesignofthefrontpaneldiagramandprocedures.
Thesystemhasmulti-channeldataacquisition,real-timedisplay,historicaldataplaybackandrecordingfeaturessuchasalarmandtotakeadvantageoflabSQLdatabaseaccesstechnology,toachievethecollectionofdatastorage.Inaddition,theuseofWebtechnologyonthesystemandcontrolofremoteaccess.
Keywords:
Virtualinstrument;
dataacquisition;
PCI-6221board;
curveshows;
labSQLdatabase
目录
摘要 I
Abstract II
第一章绪论 1
1.1数据采集系统研究背景及意义 1
1.2虚拟仪器技术简介 2
1.2.1虚拟仪器的概念和特点 2
1.2.2虚拟仪器的分类及结构 2
1.2.3虚拟仪器技术的现状及前景展望 3
1.3本文主要内容 4
第二章数据采集的基本理论 5
2.1输入信号的类型 5
2.2输入信号的连接方式 7
2.2.1测量系统分类 7
2.2.2选择合适的测量系统 9
2.3信号调理 11
2.4采样定理 12
2.5数据采集及处理的过程 12
2.6数据采集系统的一般组成及各部分功能描述 14
第三章基于LabVIEW和PCI-6221板卡的多路数据采集系统 17
3.1虚拟仪器最基本的三种组建方案 17
3.2系统总体硬件框图 18
3.3系统实现的功能特点 19
3.4系统前面板设计 19
3.4.1登录系统 19
3.4.2通道参数配置 20
3.4.3实时数据显示 22
3.4.4历史数据查询 22
3.4.5报警记录 24
3.5本章小结 24
第四章系统硬件描述 25
4.1信号调理模块 25
4.1.1信号调理模块的选用 25
4.1.2NISCC信号调理模块简介 25
4.1.3测量放大电路 26
4.1.4滤波电路 26
4.2数据采集卡简介 27
4.2.1概述 27
4.2.2数据采集卡的组成 27
4.2.3数据采集卡的参数设置 28
4.2.4I/O接口设备PCI-6221数据采集卡 29
4.3硬件抗干扰措施 29
4.3.1测控系统中常见的干扰 29
4.3.2常用的抗干扰措施 30
4.4本章小结 30
第五章系统软件设计及其相关技术 31
5.1软件平台选择 31
5.1.1概述 31
5.1.2虚拟仪器的软件基础 31
5.1.3图形化编程软件平台LabVIEW 32
5.1.4用LabVIEW设计虚拟仪器的方法 34
5.1.5测试系统应用软件结构 35
5.2LabVIEW中的数据库访问技术 35
5.2.1MicrosoftADO简介 35
5.2.2结构化查询语言SQL 36
5.2.3LabSQL工具包 36
5.3系统的应用软件编制 37
5.3.1启动系统 37
5.3.2系统登录模块 37
5.3.3用户管理模块 38
5.3.4数据采集模块 39
5.3.5数据存储模块 39
5.3.6数据回放模块 40
5.3.7报警及记录模块 41
5.4其它相关技术 42
5.4.1Web上发布程序 42
5.4.2多线程技术 45
5.4.3LabVIEW与多线程 45
5.4.4多线程技术在本设计中的应用 45
5.5本章小结 46
第六章总结 47
参考文献 48
致谢 50
第一章绪论
1.1数据采集系统研究背景及意义
数据采集系统是对传感器或所需测量或处理的信号进行采集、数字化、存储、分析和显示的一个完整信号处理链路。
数据采集的任务就是采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号,然后送入计算机或相应的信号处理系统,根据不同需要进行相应的计算和处理,得出所需的数据。
与此同时,将计算机得到的数据进行显示或打印,以便实现对某些物理量的监视,其中一部分数据还将反馈回生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。
数据采集几乎无孔不入,它已渗透到了地质、医学器械、雷达、通讯、遥感遥测等各个领域,为我们更好的获取信息提供了良好的基础。
另外,我们在评估一个信号源的质量时,也可以通过数据采集的手段将信号采集存入计算机,再通过各种处理方式来评价信号源的好坏。
这时,该数据采集系统就类似一台测试仪器。
数据采集系统性能的好坏,主要取决于它的精度和速度。
在保证精度的条件下,应有尽可能高的采样速度,以满足实时采集、实时处理和实时控制对速度的要求。
精度是通过有效位数来反映的,有效位数越高,要求系统的噪声就越低,这在实际工作中实现起来不太容易很好的克服系统噪声,目前从采集精度上看,有效位数能做到12位就很不错了。
速度是通过采样速率来反映的,速度太高,传统的TTL逻辑常常不能满足需求,一般高速采集芯片的输出逻辑都为ECL逻辑。
这样相应地增加了功耗。
所以,在高速数据采集芯片的设计上是用大功耗来换取高速度,同时也减小了逻辑摆幅。
根据目前芯片市场来看,速度最高的A/D转换芯片己经达到了1.5GHz。
数据采集系统对模拟器件提出的挑战众所周知,近20年来,与数据采集系统相关的PC技术及数字信号处理技术得到了飞速的发展,处理速度提高了。
数据采集领域正在发生着重要的变化。
首先,分布式控制应用场合中的智能数据采集系统正在发展;
其次,总线兼容型数据采集插件的数量正在增大,与个人计算机兼容的数据采集系统的数量也在增加。
数据采集与控制数据采集已长时间地被认为与数据记录及其它数据收集系统相等同。
因此,对数据采集系统的研究具有重要且深远的意义。
1.2虚拟仪器技术简介
1.2.1虚拟仪器的概念和特点
虚拟仪器是仪器技术、计算机技术、总线技术、软件技术及其他技术相结合的产物,它利用计算机强大的数字处理能力实现仪器的大部分功能,打破了传统仪器的框架,形成了一种新的仪器模式。
美国NI公司于20世纪70年代中期提出了虚拟仪器的概念。
虚拟仪器是在以通用计算机为核心的硬件平台上,利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理,利用I/O接口设备完成信号的采集、测量与调理,从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。
是计算机技术与仪器技术相结合的产物,其基础是计算机系统,核心是软件技术。
是一个测试自动化系统的高性能、低成本运载平台。
同时,NI公司在虚拟仪器概念出现以后,推出了图形化虚拟仪器专用开发平台LabVIEW
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