LabVIEW數據采集論文范文

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1PCI-6221簡介

NI-PCI6221是一款低價位多功能M系列數據采集板卡,具有單端16路/差分8路模擬輸入,分辨率高達16bit,采樣速率為250KS/s,輸入最小電壓范圍為±200mV,最大電壓范圍為±10V,板上自帶4095字節內存.

2系統軟件設計

2.1系統功能設計軟件設計是整個系統設計的核心,軟件設計部分采用層次化和模塊化思想,將整個系統劃分分若干模塊,模塊化的程序結構不但使整個系統清晰明了,而且方便進行程序維護.基于labview的數據采集系統軟件結構如圖2所示.該系統軟件部分包含了系統啟動、用戶登錄、系統菜單、數據采集、數據處理、數據回放6個功能模塊.

2.2系統界面設計本文針對6個功能模塊分別開發了相應的界面.

2.2.1系統啟動界面系統啟動界面如圖3所示.它包含了簡單個人信息,綠色橫條是系統啟動條,顯示啟動進度,系統100%加載成功后,單擊進入登錄界面按鈕可以跳轉到用戶登錄界面,單擊退出啟動界面按鈕則直接退出系統.

2.2.2用戶登錄界面用戶登錄界面如圖4所示.它要求輸入用戶名和密碼,功能是進行身份認證,認證通過后顯示登錄成功,一旦登錄成功會自動進入到系統菜單界面,如果不能通過認證,只能通過退出按鈕來退出系統.

2.2.3系統菜單界面系統菜單界面如圖5所示.它由一列按鈕構成,菜單程序運行后按鈕被激活,分別單擊數據采集、數據處理、數據回放按鈕可跳轉到對應界面,單擊退出按鈕返回到菜單按鈕被激活前狀態.

2.2.4數據采集界面數據采集界面如圖6所示.它模擬實現了兩路信號的采集,一路是電壓信號,一路是溫度信號.信號選擇開關用于進行信號選擇,通過信號選擇開關既可以采集單路信號數據,也可以同時采集雙路信號數據.針對溫度信號設計了溫度表盤,可精確顯示溫度值,另外還設定了溫度下限和上限值,將溫度限定在一個范圍內,一旦超出這個范圍,報警指示燈就會亮起來.數據采集界面包含了一些基本參數設置,此外還有返回和暫停兩個按鈕,單擊暫停按鈕,系統暫停連續采集數據,暫停中狀態表現為數據信息停留在某一刻,單擊返回按鈕,可返回至系統菜單界面.李琳芳等院基于LabVIEW的數據采集與處理系統設計

2.2.5數據處理界面數據處理界面如圖7所示.它包含了電壓和溫度兩路信號,對電壓信號分別進行了濾波、頻譜分析、峰值壓縮,對溫度信號進行了均值壓縮.此外還有溫度表盤、一列選擇開關、系統參數配置信息、暫停和返回按鈕.濾波處理是信號處理中常用的一種手段,對于濾波處理,觀察圖7,可發現濾波后的電壓信號清晰平滑,便于觀察.頻譜分析主要是求出信號的頻域描述,有助于更全面地認知信號信息,進行信號特征提取.根據奈奎斯特準則,信號帶寬小于采樣頻率的1/2,便能防止出現頻譜混疊現象,恢復出原始信號,本文設置采樣頻率為1000Hz.觀察圖7發現電壓幅度譜主要集中在0~50Hz,這是因為在實際工程中,為了恢復出高保真信號,要求信號帶寬小于采樣頻率的1/10,加之軟件仿真環境理想,因此信號幅度譜主要處于50Hz頻段內.壓縮采樣是利用算法在保留信號信息的同時進行壓縮處理,壓縮處理可縮減數據體積,有利于傳輸.本文對電壓信號進行了峰值壓縮,對溫度信號進行了均值壓縮,設置壓縮因子均為10,即對于電壓信號,每10個采樣值中標記出最大值,對于溫度信號,每10個采樣值中標記出平均值.電壓信號峰值壓縮后方便獲取峰值信息,溫度信號均值壓縮后方便獲取平均溫度.

2.2.6數據回放界面數據回放界面如圖8所示.可以讀取之前存儲的數據,實現數據再現.通過文件路徑找到之前數據所在位置,并通過選擇開關按鈕選擇回放的信號,接著運行系統回放程序,便可觀察回放的數據.數據回放界面包含了電壓和溫度兩路信號的回放,回放的數據結果以波形和表格數值兩種形式呈現.觀察圖8發現在電壓和溫度波形始端有段空白區域,這是由于之前存儲的文件中包含一些非數值的說明信息,是不能夠被讀取的.

3小結

虛擬儀器技術是計算機測控領域的前沿技術,本文參閱大量LabVIEW實例,以LabVIEW為平臺,進行了虛擬儀器開發.系統硬件部分以NI-PCI6221采集卡作為仿真設備,軟件部分借助LabVIEW編寫程序模塊,模擬實現了兩路信號的采集、處理、存儲和回放功能.整個設計流暢合理,系統的實現為工程應用實踐提供了參考價值和技術指導.

作者：李琳芳賈蕓芳李國厚單位：河南科技學院南開大學