【正文】 穩(wěn)壓電路的設(shè)計方法相同。 本設(shè)計中，選用 L781L7915 三端集成穩(wěn)壓器，、 ，采用兩個 9V 的干電池提供電源。按圖 22 焊接電路，???路板焊接圖以及實測的穩(wěn)壓結(jié)果如圖 31313 所示。圖 312 是輸出為+15V 的穩(wěn)壓電路，圖 313 是輸出為15V 的穩(wěn)壓電路。 本章小結(jié) 本章首先介紹了調(diào)理電路的作用；然后介紹了霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的調(diào)理電路設(shè)計方法，其中介紹了施密特觸發(fā)器和集成施密特觸發(fā)器，并對調(diào)理電路進行實際測試；接著介紹了霍爾電流、電壓傳感器的調(diào)理電路的方法；最后補充介紹了利用集成三端穩(wěn)壓器制作的直流穩(wěn)壓電源的方法。第四章 USB2080 采集卡 20 第四章 USB2080 采集卡 功能概述USB2080 卡是一種基于 USB 總線的數(shù)據(jù)采集卡，可直接與計算機的 USB 接口連接，構(gòu)成實驗室、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測中心等各種領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集、波形分析和處理系統(tǒng)。也可構(gòu)成工業(yè)生產(chǎn)過程的監(jiān)控系統(tǒng)。它的主要應(yīng)用場合為：（1） 電子產(chǎn)品質(zhì)量檢測；（2） 信號采集；（3） 過程控制；（4） 伺服控制； 基本功能USB2080 采集卡的適用各種領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集，功能多，下面就把本實驗所涉及到的功能分條一簡要介紹：（1） 轉(zhuǎn)換器：AD78991（兼容 AD78992） 。采用該轉(zhuǎn)換器時輸入量程范圍為177。5V、177。10V。（2） 輸入量程：177。10V。在 AD 模擬量輸入跳線中設(shè)置。（3） 轉(zhuǎn)換精度：14 位。把10V 到+10V 的數(shù)按相同的間隔以二進制的方式存儲在 14 位的存儲器中。（4） 采樣頻率：138Hz 到 400KHz。在驅(qū)動程序中設(shè)定為 5000Hz 到 60KHz范圍內(nèi)的可自動改變。（5） AD 采集方式：連續(xù)采集。（6） 物理通道數(shù)：32 通道（單端） 。（7） 采樣通道數(shù)：在驅(qū)動程序中設(shè)定為一個通道，0 通道。（8） 模擬量輸入方式：單端模擬輸入。（9） 模擬輸入阻抗：100 。M?（10）通道卻換方式：首末通道順序卻換。（11）觸發(fā)方式：軟件內(nèi)觸發(fā)。（12）觸發(fā)類型：邊沿觸發(fā)。（13）觸發(fā)方向：負向觸發(fā)。第四章 USB2080 采集卡 21 數(shù)據(jù)格式及換算關(guān)系本設(shè)計采用的是輸入量程為177。10V 的雙極性的輸入。AD 雙極性模擬量輸入的數(shù)據(jù)格式采用補碼的形式，如表 41 所示：表 41 數(shù)據(jù)格式及換算關(guān)系輸入 AD 原始碼（二進制） AD 原始碼（十六進制） 求補后的碼（十進制）正滿度 01 1111 1111 1FFF 16383正滿度1LSB 01 1111 1110 1FFE 16382中間值+1LSB 00 0000 0001 0001 8193中間值（零點） 00 0000 0000 0000 8192中間值1LSB 11 1111 1111 3FFF 8191負滿度+1LSB 10 0000 0001 1001 1負滿度 10 0000 0000 1000 0假設(shè)從設(shè)備中讀取 AD 端口的數(shù)據(jù)保存在 ADBuffer 中，設(shè)電壓值為 Volt，那么量程的轉(zhuǎn)換公式為：。20./16384ufer[0]2)amp。3) ADBOxF????（ ） （在 LavVIEW 中編寫該公式，把從設(shè)備中讀取 AD 端口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為實際電壓值，然后送到下面的程序中進行處理。 軟件說明 USB 設(shè)備管理由于驅(qū)動程序采用面向?qū)ο缶幊?，所以要使用設(shè)備的一切功能，則必須首先用CreateDevice 函數(shù)創(chuàng)建一個設(shè)備對象句柄 hDevice，有了這個句柄，就擁有對該設(shè)備的控制權(quán)。然后將此句柄作為參數(shù)傳遞給其他函數(shù)，如 InitDeviceAD 可以使用hDevice 句柄以初始化設(shè)備的 AD 部件并啟動 AD 設(shè)備，ReadDeviceAD 函數(shù)可以用hDevice 句柄實現(xiàn)對 AD 數(shù)據(jù)采樣的批量讀取，SetDeviceDO 函數(shù)可用實現(xiàn)開關(guān)量的輸出等，最后可以通過 ReleaseDevice 將 hDevice 釋放掉。（41）第四章 USB2080 采集卡 22 批量讀取 AD 數(shù)據(jù) 圖 41 AD 采樣的實現(xiàn)過程創(chuàng)建對象CreateDevice()開始初始化和啟動 ADInitDeviceAD()讀取 AD 數(shù)據(jù)ReleaseDeviceAD（）用戶對采集到的 AD 數(shù)據(jù)進行處理其代碼有用戶根據(jù)需要進行編寫需要再緊接著讀取 AD 數(shù)據(jù)以實現(xiàn)連續(xù)采集嗎？釋放和停止 AD 設(shè)備ReleaseDeviceAD（）需要改變通道或頻率或清 FIF清后再繼續(xù)采集嗎？釋放設(shè)備對象ReleaseDeviceAD（）結(jié)束不需要否是接著上次再讀 AD 數(shù)重新初始化第四章 USB2080 采集卡 23 當(dāng)有了 hDveice 設(shè)備的對象句柄后，并可用 InitDeviceAD 函數(shù)初始化 AD 部件，關(guān)于采樣通道、頻率等的函數(shù)的設(shè)置是由這個函數(shù)的 pADPara 參數(shù)結(jié)構(gòu)體決定的。只需要對這個 pADPara 參數(shù)結(jié)構(gòu)體的各個成員簡單賦值即可實現(xiàn)所有硬件參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)的初始化，然后這個函數(shù)啟動 AD 設(shè)備。接著便可用 ReadDeviceAD 反復(fù)讀取 AD數(shù)據(jù)以實現(xiàn)連續(xù)不斷采樣。當(dāng)需要關(guān)閉 AD 設(shè)備時，ReadDeviceAD 便可幫助實現(xiàn)（但設(shè)備對象 hDveice 依然存在） 。 （注：ReadDeviceAD 雖然主要面對批量讀取，高速連續(xù)采集而設(shè)計，但亦可用它以少量點如 32 個點讀取 AD 數(shù)據(jù)，以滿足慢速采集需要） 。具體流程如圖 41 所示：注意：圖中較粗的虛線表示對稱關(guān)系，如左邊的虛線表示（CreatDevice 和ReleaseDevice 兩個函數(shù)的關(guān)系是：最初執(zhí)行一次 CreateDevice,在結(jié)束時就需執(zhí)行一次 ReleaseDevice。右邊的虛線 InitDeviceAD 與 ReleaseDeviceAD 成對稱方式出現(xiàn)。 設(shè)備驅(qū)動接口函數(shù)表 42 為設(shè)備驅(qū)動接口函數(shù)列表，其中美國函數(shù)省略了前綴“USB2080_” 。表 42 設(shè)備驅(qū)動接口函數(shù)函數(shù)名 函數(shù)功能 備注CreateDevice 創(chuàng)建 USB 總線的設(shè)備對象GetDeviceCount 取得設(shè)備總數(shù)GetDeviceCountID 取得設(shè)備當(dāng)前 ID 號ResetDevice 復(fù)位 USB 設(shè)備ReleaseDevice 關(guān)閉設(shè)備，且釋放 USB 總線設(shè)備對象InitDeviceAD 初始化 USB 設(shè)備 AD 部件，準(zhǔn)備傳數(shù)ReadDeviceAD 連續(xù)批量讀取 USB 設(shè)備上的 AD 數(shù)據(jù)ReleaseDeviceAD 釋放 USB 設(shè)備中的 AD 部件LoadParaAD 從 Windows 系統(tǒng)中讀取硬件參數(shù)SaveParaAD 往 Windows 系統(tǒng)中保存硬件參數(shù)從該表中可以查找驅(qū)動程序里包含的接口函數(shù)的功能，方便后續(xù)程序的編寫與閱讀。第四章 USB2080 采集卡 24 實驗測試 將施密特觸發(fā)器的信號輸出端接到 USB2080 采集卡的 1318 引腳（即采用 0 通道、1 通道、2 通道采集） ，連接好霍爾轉(zhuǎn)速、電流、電壓傳感器、施密特觸發(fā)器、電流、電壓的調(diào)理電路、直流穩(wěn)壓電源等相關(guān)電路。把采集卡采集到的數(shù)經(jīng)過公式 0./16384*ufer[0]2)amp。3) ADBOxF?? ?（ ） （圖 42 采集卡采集的脈沖信號的換算（用 LabVIEW 編程實現(xiàn)） ，然后在波形圖表中顯示出來，如圖 42 所示。如圖可知，采集卡采集到的數(shù)為最大值為+5V,最小值為 0V 的標(biāo)準(zhǔn)矩形脈沖，與圖 37的矩形脈沖基本吻合，證明采集卡的采樣沒有發(fā)生失真，實驗結(jié)果達到預(yù)期效果，符合要求！ 本章小結(jié)本章首先介紹了 USB2080 采集卡硬件的部分功能，并對本設(shè)計所涉及的功能作了簡要的介紹；然后介紹了 USB2080 采集卡的驅(qū)動程序和 AD 采樣實現(xiàn)過程的程序流程圖。最后對 USB2080 采集卡進行測試，測試結(jié)果符合要求。第五章 基于 LabVIEW 開發(fā)的在線監(jiān)測系統(tǒng) 25 第五章 基于 LabVIEW 開發(fā)的在線監(jiān)測系統(tǒng) LabVIEW 概述 LabVIEW 的產(chǎn)生及發(fā)展LabVIEW 是 Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench(實驗室虛擬儀器集成環(huán)境)的簡稱，是由美國國家儀器公司（National Instruments,NI）創(chuàng)立的一個功能強大而又靈活的儀器和分析軟件應(yīng)用開發(fā)工具。NI 公司生產(chǎn)基于計算機技術(shù)的軟硬件產(chǎn)品，其產(chǎn)品幫助工程師和科學(xué)家進行測量、過程控制及數(shù)據(jù)分析和存儲。NI 公司于 25 年前由 James Truchard、Jeffrey Kodosky 和 Willam Nowlin 創(chuàng)建于德克薩斯州的 Austin。當(dāng)時 3 人正在位于 Austin 的德克薩斯大學(xué)應(yīng)用研究實驗室為美國海軍進行聲納應(yīng)用研究，尋找將測試設(shè)備連接到 DEC PDP11 計算機的方法。 于是決定開發(fā)一種接口總線，并吸納 Jeff 和 Bill 共同研究，終于成功地開發(fā)出 LabVIEW 并提出了“虛擬儀器”這一概念。在此過程中，他們創(chuàng)建了一個新公司—National Instruments [5]。LabVIEW 自 1986 年問世以來，經(jīng)過不斷改進和更新，已經(jīng)從最初簡單的數(shù)據(jù)采集和儀器控制的工具發(fā)展成為科技人員用來設(shè)計、發(fā)布虛擬儀器軟件的圖形化平臺，成為測試測量和控制行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)軟件平臺?！? 1986 年 10 月 NI 公司正式發(fā)布了 LabVIEW 。隨后，NI 公司的 LabVIEW 開發(fā)小組繼續(xù)投入開發(fā)項目，對編輯器、圖形顯示及其他細節(jié)進行重大改進，在 1990年 1 月發(fā)布了 LabVIEW 。1992 年 LabVIEW 實現(xiàn)了從 Macintosh 平臺到 Windows平臺的移植，1993 年 1 月 LabVIEW 3．0 正式發(fā)行。此時 LabVIEW 已經(jīng)成為包含了幾千個Ⅵ的大型應(yīng)用軟件和系統(tǒng)，作為一個比較完整的軟件開發(fā)環(huán)境得到認可，并迅速占領(lǐng)市場?！　?996 年 4 月 LabVIEW 問世，實現(xiàn)了應(yīng)用程序編制器（LabVlEWApplication Builder）的單獨執(zhí)行，并向數(shù)據(jù)采集 DAQ 通道方向進行了延伸。1998 年 2 月發(fā)布的 LabVIEW 5 對以前版本全面修改，對編輯器和執(zhí)行系統(tǒng)進行了重寫，盡管增加了復(fù)雜性，但也大大增強了 LabVIEW 的可靠性。1999 年 6 月，LabVIEW 開發(fā)小組發(fā)布了用于實時應(yīng)用程序的分支—LabVIEW RT 版。2022 年 6 月 LabVIEW 6 發(fā)布，LabVIEW 6 擁有新的用戶界面特征（如 3D 形式顯示） 、擴展功能及各層內(nèi)存優(yōu)化，另外還具有一項重要的功能是強大的Ⅵ服務(wù)器。2022 年 5 月發(fā)布的 LabVIEW 7 Express 引入了波形數(shù)據(jù)類型和一些交互性更強、基于配置的函數(shù)，使用戶應(yīng)用開發(fā)更簡便，在很大程度上簡化了測量和自動化應(yīng)用任第五章 基于 LabVIEW 開發(fā)的在線監(jiān)測系統(tǒng) 26 務(wù)的開發(fā)，并對 LabVIEW 使用范圍進行擴充，實現(xiàn)了對 PDA 和 FPGA 等硬件的支持。2022 年發(fā)布了 LabVIEW 8，為分布在不同計算目標(biāo)上的各種應(yīng)用程序的開發(fā)和發(fā)布提供支持?！　?022 年 NI 公司為慶祝和紀(jì)念 LabVIEW 正式推出 20 周年，在當(dāng)年 10 月發(fā)布了LabVIEW20 周年紀(jì)念版—LabVIEW 。該版本增加了仿真框圖和 MathScript 節(jié)點兩大功能，提升了 LabVIEW 在設(shè)計市場的地位；同時第一次推出了簡體中文版，為中國科技人員的學(xué)習(xí)和使用降低了難度。 LabVIEW 環(huán)境 LabVIEW 提供了大量的虛擬儀器和函數(shù)庫來幫助編程。LabVIEW 也包含了特殊的應(yīng)用庫，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、文件輸入/輸出、GPIB 和串行儀器控制及數(shù)據(jù)分析。LabVIEW 包括了常規(guī)的程序調(diào)試工具，用這些工具可以設(shè)置斷點、并單步執(zhí)行程序及動畫模擬執(zhí)行，以便觀察數(shù)據(jù)流。在不同類型的圖表和圖形上，LabVIEW 提供一組有效的 VI 用于數(shù)據(jù)顯示。LabVIEW 系統(tǒng)由 LabVIEW 應(yīng)用執(zhí)行文件和許多相關(guān)的文件及子目錄組成。LabVIEW 使用文件和目錄來存儲創(chuàng)建 VI 所必需的信息，部分重要的文件和目錄如下：（1） LabVIEW 可執(zhí)行程序，用于啟動 LabVIEW。（2） 目錄：該目錄包含 VI 庫，如數(shù)據(jù)采集、儀器控制和分析 VI。它必須與 LabVIEW 可執(zhí)行程序在同一目錄下。不要改變 目錄的名稱，因為 LabVIEW 啟動時要查找該目錄。如果改變此名稱，就不能使用眾多的控件和庫函數(shù)。（3） example 目錄：該目錄包含許多 VI 示例，這些例子示范 LabVIEW 的功能。（4） 目錄：用戶創(chuàng)建的 VI 保存于該目錄并將出現(xiàn)在 LabVIEW 的Functions Palette(函數(shù)選項板)上。（5） 目錄：如果希望用戶儀器驅(qū)動程序出現(xiàn)在 LabVIEW 的函數(shù)選項板上，應(yīng)將其放置在該目錄下 [22]。 LabVIEW 的特點 LabVIEW 是一個通用編程系統(tǒng)，它不但能夠完成一般的數(shù)學(xué)運算與邏輯運算和輸入輸出功能，它還帶有專門的用于數(shù)據(jù)采集和儀器控制的庫函數(shù)和開發(fā)工具，尤其還帶有專業(yè)的數(shù)學(xué)分析程序包，基本上可以滿足復(fù)雜