【正文】 ？是否使用外觸發(fā)啟動、停止或同步一個操作？（1）緩沖(Buffers)這里的緩沖指的是 PC 內(nèi)存的一個區(qū)域 (不是數(shù)據(jù)采集卡上的 FIFO 緩沖)，它用來臨時存放數(shù)據(jù)。例如，你需要采集每秒采集幾千個數(shù)據(jù)，在一秒內(nèi)顯示或圖形化所有數(shù)據(jù)是困難的。但是將采集卡的數(shù)據(jù)先送到 Buffer，你就可以先將它們快速存儲起來，稍后再重新找回它們顯示或分析。需要注意的是 Buffer與采集操作的速度及容量有關(guān)。如果你的卡有 DMA 性能，模擬輸入操作就有一個通向計算機內(nèi)存的高速硬件通道，這就意味著所采集的數(shù)據(jù)可以直接送到計算機的內(nèi)存。不使用 Buffer 意味著對所采集的每一個數(shù)據(jù)你都必須及時處理(圖形化、分析等) 。下列情況需要使用 Buffer I/O：① 需要采集或產(chǎn)生許多樣本，其速率超過了實際顯示、存儲到硬件，或?qū)崟r分析的速度。② 需要連續(xù)采集或產(chǎn)生 AC 數(shù)據(jù)(10 樣本/秒) ，并且要同時分析或顯示某些數(shù)據(jù)。③ 采樣周期必須準確、均勻地通過數(shù)據(jù)樣本。下列情況可以不使用 Buffer I/O：① 數(shù)據(jù)組短小，例如每秒只從兩個通道之一采集一個數(shù)據(jù)點。② 需要縮減存儲器的開支。（2）觸發(fā)(Triggering)觸發(fā)涉及初始化、終止或同步采集事件的任何方法。觸發(fā)器通常是一個數(shù)字或模擬信號，其狀態(tài)可確定動作的發(fā)生。軟件觸發(fā)最容易，你可以直接用軟件，例如使用布爾面板控制去啟動/停止數(shù)據(jù)采集。硬件觸發(fā)讓板卡上的電路管理觸發(fā)器，控制了采集事件的時間分配，有很高的精確度。硬件觸發(fā)可進一步分為外部觸發(fā)和內(nèi)部觸發(fā)。當某一模擬入通道發(fā)生一個指定的電壓電平時，讓卡輸出一個數(shù)字脈沖，這是內(nèi)部觸發(fā)。采集卡等待一個外部儀器發(fā)出的數(shù)字脈沖到來后初始化采集卡，這是外部觸發(fā)。許多儀器提供數(shù)字輸出(常稱為“trigger out”)用于觸發(fā)特定的裝置或儀器，在這里，就是數(shù)據(jù)采集卡。下列情況使用軟件觸發(fā)：用戶需要對所有采集操作有明確的控制，并且事件定時不需要非常準確。下列情況使用硬件觸發(fā)：① 采集事件定時需要非常準確。② 用戶需要削減軟件開支。③ 采集事件需要與外部裝置同步。 數(shù)據(jù)采集卡的選擇數(shù)據(jù)采集板卡的性能與眾多因素相關(guān)，要根據(jù)具體情況來具體分析。所以在選擇數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成系統(tǒng)時，首先必須對數(shù)據(jù)采集卡的性能指標有所了解。 數(shù)據(jù)采集卡的主要性能指標（1）采樣頻率采樣頻率的高低，決定了在一定時間內(nèi)獲取原始信號信息的多少，為了能夠較好的再現(xiàn)原始信號，不產(chǎn)生波形失真，采樣率必須要足夠高才行。根據(jù)奈奎斯特理論采樣頻率至少是原信號的兩倍，但實際中，一般都需要 5～10 倍。（2）采樣方法采集卡通常都有好幾個數(shù)據(jù)通道，如果所有的數(shù)據(jù)通道都輪流使用同一個放大器和 A/D 轉(zhuǎn)換器，要比每個通道單獨使用各自的經(jīng)濟的多，但這僅適用于對時間不是很重要的場合。如果采樣系統(tǒng)對時間要求嚴格，則必須同時采集，這就需要每個通道都有自己的放大和 A/D 轉(zhuǎn)換器。但是處于成本的考慮，現(xiàn)在普遍流行的是各個數(shù)據(jù)通道公用一套放大器和 A/D 轉(zhuǎn)換器 [12]。（3）分辨率ADC 的位數(shù)越多，分辨率就越高，可區(qū)分的電壓就越小。例如，三位的A/D 轉(zhuǎn)換把模擬電壓范圍分成 23=8 段，每段用二進制代碼在 000 到 111 之間表示。因而，數(shù)字信號不能真實地反映原始信號，因為一部分信息被漏掉了。如果增加到十二位，代碼數(shù)從 8 增加到 212=4096，這樣就可以獲得就能獲得十分精確的模擬信號數(shù)字化表示。（4）電壓動態(tài)范圍電壓范圍指 ADC 能掃描到的最高和最低電壓。一般最好能夠使進入采集卡的電壓范圍剛好與其符合，以便利用其可靠的分辨率范圍。（5）I/O 通道數(shù)該參數(shù)表明了數(shù)據(jù)采集卡所能夠采集的最多的信號路數(shù)。 數(shù)據(jù)采集卡(DAQ 卡)的組成（1）多路開關(guān)。將各路信號輪流切換至放大器的輸入端，實現(xiàn)多參數(shù)多路信號的分時采集。（2）放大器。將切換進入采集卡的信號放大至需要的量程內(nèi)。通常中的放大器都是增益可調(diào)的，使用者可根據(jù)需要來選擇不同的增益倍數(shù)。（3）采樣保持器。把采集到的信號瞬間值，保持在 A/D 轉(zhuǎn)換的過程中不變化。（4）A/D 轉(zhuǎn)換器。將模擬的輸入信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出，完成信號幅值的量化。目前，通常將采樣保持器和 A/D 轉(zhuǎn)換器集成在同一塊芯片上。以上四個部分是數(shù)據(jù)采集卡的重要組成部分，與其他的電路如定時/計數(shù)器、總線接口等電路儀器組成 DAQ。 PXI6281NI PXI6281 是一款高精度多功能 M 系列數(shù)據(jù)采集(DAQ)模塊，經(jīng)優(yōu)化可提供 18 位模擬輸入精度。該精度相當于 5189。位的直流測量。NI－PGIA 2 放大器技術(shù)以其優(yōu)化的高線性和 18 位快速建立時間的特性，確保了測量的精確度。其可編程低通濾波器能降低高頻率噪聲并減少頻率混疊。高精度 M 系列設(shè)備的模擬輸出通道具有可編程偏移及電壓參考，使得所有自定義信號都可達 16 位最大精度。 本章小結(jié)根據(jù)對數(shù)據(jù)采集知識的了解，差分輸入方式的精度較高，PXI 數(shù)據(jù)采集卡是一款高精度的，功能強勁的數(shù)據(jù)采集模塊，測量精度高，運用 DAQ 工具，可以方便完成數(shù)據(jù)采集的任務(wù)。第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計的相關(guān)技術(shù)軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵。設(shè)計一個虛擬儀器系統(tǒng)，在硬件平臺確定之后，就可以通過設(shè)計不同的軟件，實現(xiàn)不同的儀器功能。在設(shè)計、實現(xiàn)虛擬儀器的軟件系統(tǒng)時，需要考慮眾多因素，如硬件需求、計算機硬件、操作系統(tǒng)；軟件是否建立在開放的結(jié)構(gòu)上，是否需要編程經(jīng)驗，利用此軟件程序是否能在不同的計算機平臺上移植? 將來能否方便的擴展虛擬儀器的功能。由于選用專用的開發(fā)軟件，必須具有一定的儀器以及數(shù)據(jù)采集設(shè)備配合使用。 程序模塊化設(shè)計概述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于其應(yīng)用軟件的研究與開發(fā)，所以在明確了系統(tǒng)設(shè)計目標之后，應(yīng)該采用好的程序開發(fā)方法，如結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法、模塊化思想、多線程以及軟件系統(tǒng)的評價標準等等。 程序設(shè)計的模塊化原則模塊化結(jié)構(gòu)是所有設(shè)計良好的軟件系統(tǒng)的基本特點，任何一個大的程序系統(tǒng)，總是由若干功能相對獨立的模塊組成。好的軟件結(jié)構(gòu)應(yīng)體現(xiàn)自頂向下的控制方式，模塊之間的控制表現(xiàn)為統(tǒng)帥和從屬的關(guān)系。塊內(nèi)聯(lián)系塊內(nèi)聯(lián)系統(tǒng)帥從屬塊間聯(lián)系塊間聯(lián)系圖 41 模塊化結(jié)構(gòu)信息抽象與信息隱含是模塊的基本特征。模塊(Module)實際上反映了數(shù)據(jù)(Data)與過程 (Process)的抽象。在模塊化問題求解時，在最高抽象級可以采用面向問題的環(huán)境語言的抽象術(shù)語進行描述；而在較低抽象級，則可采用過程性術(shù)語。模塊化的概念加上逐步求精的辦法，就把面向問題的術(shù)語和面向?qū)崿F(xiàn)的術(shù)語兩者結(jié)合起來 [13]。模塊獨立性有兩個定性的標準度量：即塊內(nèi)聯(lián)系(內(nèi)聚)與塊間聯(lián)系(耦合)，如圖 41 所示。塊間聯(lián)系是指模塊之間的聯(lián)系，塊間聯(lián)系越小，模塊獨立性越高。塊內(nèi)聯(lián)系是指模塊內(nèi)部各部分(語句與語句段)之間的聯(lián)系。一個模塊的塊內(nèi)聯(lián)系大，模塊獨立性會提高。好的模塊結(jié)構(gòu)，塊間聯(lián)系應(yīng)盡可能小，塊內(nèi)聯(lián)系應(yīng)盡可能大。 軟件系統(tǒng)的模塊化設(shè)計原則為使研制出的軟件具有良好的可靠性、易維護性、易擴充性及易裝卸性，軟件設(shè)計應(yīng)遵循規(guī)范化的模塊化設(shè)計原則。（1）自頂向下逐步求精的設(shè)計方法軟件設(shè)計往往在開始時不了解問題的全部細節(jié)，只能對問題做出全局性的決策，即設(shè)計表征解決問題一般策略的抽象算法。對抽象算法做進一步求精，進入下一層抽象。在求精過程的每一步，抽象概念(語句或數(shù)據(jù))都被精細化。（2）根據(jù)邏輯功能劃分物理模塊① 模塊的分解：消除重復的功能部分，使得模塊的塊內(nèi)聯(lián)系較高，塊間聯(lián)系較低。② 模塊的合并；③ 模塊的復制。（3）模塊的作用范圍應(yīng)處在模塊的控制范圍之內(nèi)模塊的作用范圍是指模塊內(nèi)判定影響的范圍。只要某模塊中含有依賴于某種判定操作，則該模塊就處于該判定的作用范圍之內(nèi)。（4）依據(jù)邏輯功能確定模塊之間的調(diào)用關(guān)系模塊之間的調(diào)用與被調(diào)用，決定于模塊各自的邏輯功能，因而對模塊的扇入扇出并無加以限制的必要。一般來講，底層模塊的扇入較高，頂層模塊的扇出較高。（5）模塊接口應(yīng)保持簡明降低模塊接口的復雜性，是模塊設(shè)計中必須考慮的問題。保持模塊接口的簡明，一方面須減少模塊間傳遞的信息量，更重要的是使所傳遞的必要信息具有明確的邏輯含義。（6）模塊應(yīng)保持單入口性質(zhì)單入口模塊，易于理解。由于副作用的減少，可以降低錯誤的發(fā)生率。模塊的出口可以有多個，但均應(yīng)具有明確的邏輯含義。（7）模塊結(jié)構(gòu)增加中間判斷層次，提高可擴充性圖 42a，模塊 A 調(diào)用 B，以后擴充時還要讓 A 調(diào)用 C(圖 42b)。這樣在擴展時，除增加 C 外，尚須修改 A，這種修改可能是困難的。圖 42c ，增加了一個中間判斷層模塊 F，以一個開關(guān)量 Flag 決定模塊 A要調(diào)用的模塊，這樣對 A 的修改，僅局限于 Flag 的設(shè)置，大大較少了工作量。ABAB CAF l a g = ?BAF l a g = ?B Ca ) b ) c ) d )圖 模塊結(jié)構(gòu)增加判斷層次 本設(shè)計中的模塊化設(shè)計本程序中的模塊化設(shè)計如圖 43 所示。圖 43 模塊化設(shè)計為了使研制出的軟件具有良好的可靠性、易維護性及易擴充性，軟件設(shè)計遵循了規(guī)范化的模塊化設(shè)計原則，設(shè)計了五個模塊，登陸模塊，數(shù)據(jù)實時采集模塊，實時數(shù)據(jù)顯示模塊，數(shù)據(jù)存儲與查詢模塊。這五個模塊中，登陸系統(tǒng)為上層模塊，只有當?shù)顷懴到y(tǒng)確認操作人員信息，將標志量置“1”，下層模塊才能開始工作。數(shù)據(jù)實時采集模塊將數(shù)據(jù)從硬件通道中采集到，將信息存儲到緩存中，而顯示模塊將采集到的信息通過波形或者表格顯示出來，數(shù)據(jù)保存與查詢模塊將緩存中的信息以列表形式存儲到 PC 中。 數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)庫技術(shù)主要研究如何存儲、使用和管理數(shù)據(jù)，是計算機數(shù)據(jù)管理技術(shù)發(fā)展的新階段，也是計算機技術(shù)中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的技術(shù)之一。當前，數(shù)據(jù)庫技術(shù)已成為現(xiàn)代計算機信息系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的核心技術(shù)，數(shù)據(jù)庫已成為計算機信息系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)的組成核心，從某種意義來講，數(shù)據(jù)庫的建設(shè)規(guī)模、數(shù)據(jù)庫信息量的大小和使用頻度已成為衡量一個國家信息化程度的重要標志。 數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述數(shù)據(jù)庫技術(shù)涉及到以下幾個最重要的概念：（1）數(shù)據(jù)庫(DataBase)是長期儲存于計算機內(nèi)、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存，具有較小的冗余度、較高的數(shù)據(jù)獨立性和易擴展性，并可為一定范圍內(nèi)的各種用戶共享。數(shù)據(jù)庫不僅要反映數(shù)據(jù)本身的內(nèi)容，而且要反映數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型（DataModel ）這個工具來抽象、表示和處理現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)和信息。（2）數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)特征的抽象，描述的是數(shù)據(jù)的共性。數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿足三個方面的要求：一是能比較真實地模擬現(xiàn)實世界；二是容易為人們所理解；三是便于在計算機上實現(xiàn)。一種數(shù)據(jù)模型要很好地滿足這三個方面的要求在目前尚很困難，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中針對不同的使用對象和應(yīng)用目的，采用逐步抽象的方法，在不同層次采用不同的數(shù)據(jù)模型，一般分為三層，即物理層、邏輯層和概念層。物理層是數(shù)據(jù)抽象的最低層，用來描述數(shù)據(jù)物理存儲結(jié)構(gòu)和存儲方法。邏輯層是數(shù)據(jù)抽象的中間層，描述數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)整體的邏輯結(jié)構(gòu)。概念層是抽象級別的最高層，其目的是按用戶的觀點來對世界建模。例如實體－聯(lián)系模型（EntityRelational Model，簡稱 ER 模型）。（3）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS，DataBase Management System）是操縱和管理數(shù)據(jù)庫的軟件系統(tǒng)，它由一組計算機程序構(gòu)成，管理并控制數(shù)據(jù)資源的使用。它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心，主要是實現(xiàn)對共享數(shù)據(jù)有效的組織、管理和存取，它的基本功能包括以下幾個方面：① 數(shù)據(jù)定義功能：對數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)進行描述，包括外模式、模式、內(nèi)模式的定義；數(shù)據(jù)庫完整性的定義；安全保密定義（如用戶口令、級別、存取權(quán)限）；存取路徑（如索引）的定義等。② 數(shù)據(jù)操縱功能：DBMS 還提供數(shù)據(jù)操縱語言，用戶可以使用 DML 操縱數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作，如檢索、插入、刪除和修改等。DML 有兩類：一類是宿主型語言，一類是自立型語言。③ 數(shù)據(jù)庫的運行管理：數(shù)據(jù)庫在建立、運用和維護時由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一控制，以保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用及發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復，從而保證數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的正常運行。④ 數(shù)據(jù)組織、存儲和管理功能：DBMS 要分類組織、存儲和管理各種數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)字典、用戶數(shù)據(jù)、存取路徑等。⑤ 數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能：它包括數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)的輸入、轉(zhuǎn)換功能，數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲、恢復功能，數(shù)據(jù)庫的重組織功能和性能監(jiān)視、分析功能等。⑥ 其他功能：DBMS 與網(wǎng)絡(luò)中其他軟件系統(tǒng)的通信功能、DBMS 之間或文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能；異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的互訪和互操作功能等 [14]。 與數(shù)據(jù)庫的交互技術(shù)ADO 是獨立于開發(fā)工具和開發(fā)語言的數(shù)據(jù)訪問接口，它提供了程序開發(fā)人員、應(yīng)用程序?qū)崟r存取各類數(shù)據(jù)庫的能力，可以輕松地完成對各類數(shù)據(jù)庫的查詢，存取等操作。ADO 又被稱為通用數(shù)據(jù)訪問(UDA)，其數(shù)據(jù)源包括數(shù)據(jù)庫，電子郵件，文件，文本，圖形等。使用 ADO 不僅可以讀取 Access 和 SQL Server 數(shù)據(jù)庫，也可以讀取其他與 ODBC 兼容的數(shù)據(jù)庫。 ADO 對數(shù)據(jù)庫的操作步驟一般分為如下幾步：① 創(chuàng)建數(shù)據(jù)源名(DSN)；② 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫連接(Connection) ；③ 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫對象；④ 操作數(shù)據(jù)庫；⑤ 關(guān)閉數(shù)據(jù)庫對象和連接。 MySQL 數(shù)據(jù)庫MySQL 是一個小型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，開發(fā)者為瑞典 MyS