基于LabWindows／CVI的雙通道數據采集系統

摘要介紹了使用Labwindows／CVI和DAQ／PXI-2005數據采集卡搭建的數據測量系統。通過傳感器將所測特征信號變為電信號傳輸，再用數據采集卡采集傳送給處理器，用LabWindow／CVI搭建數據處理和顯示的人機交互界面，實現對物體特征的測量。該系統可以實時顯示所測物體特征，修改數據采集時的各項參數，顯示采集到數據的波形，存儲、調用采集到的數據。
關鍵詞LabWindows／CVI；數據采集卡；人機交互界面；數據存儲

物體的特征有多種，如溫度、壓力、流量、液位等，本文以溫度為例。通過獲知部分特征，可以確定其當前狀況。因此特征的獲知尤為重要。通常用專業的儀器測量這些信號，所需儀器較昂貴。虛擬儀器利用高性能的模塊化硬件，加上高效靈活的軟件完成測試。目前國內、國際虛擬儀器市場，主要采用LabView軟件，但LabView作為一款圖形化的開發工具，不夠靈活。因此NI公司推出了面向測控領域的LabWindo ws／CVI軟件開發平臺，這款測量軟件將控件和編程結合在一起，靈活高效。

1 總體架構
首先通過傳感器測量物體的特征，以溫度為例，將模擬溫度信號轉換為相應大小的電壓信號，對電壓信號進行調理放大并去噪，然后通過數據采集卡對電壓信號進行采集，實現A／D轉換，處理所采信號，將之轉變為相應的溫度信號加以顯示，如圖1所示。

1．1 硬件方面
處理器用PXI-8106。PXI-8106是2．16 GHzIntelCore2 Duo雙核處理器。PXI-8106插在PXI機箱的0號插槽上，通過機箱上的高速PXI總線與插在1號插槽上的PXI數據采集卡相連接。LabWindows／CVI與NI的數據采集卡配套使用靈活方便，但考慮到成本，選用了凌華公司的PXI-2005數據采集卡。其是一款4通道16位并行多功能數據采集卡，最高采樣速率為500 ksample／s，滿足項目需要。
1．2 軟件方面
使用NI公司的LnbWindows／CVI編寫上位機界面，對采集到的數據進行處理和顯示。
LabWindows／CVI是NI公司推出的面向計算機測控領域的虛擬儀器軟件開發平臺，能夠在多操作系統下運行。LabWindows／CVI將用于測控的專業工具與C語言平臺結合，利用測控專業工具的集成化開發環境、交互式編程方法、函數面板和豐富的庫函數大幅增強了C語言的功能，為開發設計人員編寫檢測系統、數據采集系統、過程監控系統等應用軟件提供了一個理想的軟件開發環境。
LabWindows／CVI適用于測試盒測量的ANSI C開發環境，提高了生產效率，廣泛用于制造測試、軍事／航天、通訊、設計驗證和汽車工業等領域。

2 測量系統
測量系統首先要驅動數據采集卡，對數據進行采集，并進行數據處理，最后將處理結果顯示到界面上。
2．1 數據采集卡的驅動
在驅動數據采集的過程如下：數據采集卡首先要經過硬件初始化，這個過程多數由生產商提供的驅動程序完成。初始化完成以后，在工程內加入D2K-Dask．lih，就可使用生產商提供的軟件操作語句對數據采集卡進行控制。
數據采集卡的硬件驅動一般由硬件生產廠家提供的驅動完成。硬件生產廠家會提供函數庫以供使用該數據采集卡。
2．1．1 PXI-2005編程所用主要函數
(1)D2K_Register_Card。
該函數用于初始化凌華的板卡，函數原型為：D2K_Register_Card(U16 CardType，U16card_num)。
CardType是板卡類型，如使用PXI-2005即添DAQ_2005；card_num為板卡所插插槽，只用一塊板卡就添0，有兩塊板卡則用0、1區分開。
(2)D2K_AI_ContBufferSetup。
為連續采集數據分配內存，函數原型為：D2K_AI_ContBufferSetup(U16 CardNumber，void*Buffer，U32 ReadCount，U16*BufferId)。
CardNumber是所操作板卡的ID；*Buffer即分配內存的名稱；ReadCount為所需內存的大小；*BufferId是分配好內存返回的序列。
(3)D2K_AI_ContSeanChannels。
開始連續的A／D轉換，函數原型為：D2K_AI_ContScanChannels(U16 CardNumber，U16 Channel，U16Build，U32 ReadScans，U32 ScanIntrv，U32 SampIntrv，U16 SyneMode)。
Channel為使用的最多的通道數，如PXI-2005可以使用0，1，2，3這4個通道；BufId為數據存放的內存位置；ReadScans為每通道采樣數；最大掃描速率除以ScanIntrv即為當前掃描速率；SampIntrv為A／D轉換最小間隔，最大采樣速率除以SampIntrv即為當前采樣速率。
(4)D2K_Release_Card。
釋放使用中的數據采集卡，函數原型為：D2K_Release_Card(U16 CardNumber)。
2．1．2 PXI-2005數據采集卡驅動實例
驅動凌華PXI-2005數據采集卡，進行4通道、采樣速率為500 kHz、每通道采樣點數為60 000的采樣。
2．2 軟件整體設計
軟件設計總體框圖如圖2所示。