【正文】 儀器?，F(xiàn)在也不必?fù)?dān)心需要購(gòu)買(mǎi)各種不同儀器，從而顧慮他們的 協(xié)同工作能力。數(shù)字萬(wàn)用表 (DMM)、函數(shù)發(fā)生器、示波器、及波特分析儀，還有其它許多儀器都可在同一平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。由于 NI ELVIS 集成了 12 款儀器，并能在統(tǒng)一平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)多用戶(hù)多應(yīng)用，因此降低了成本。可移動(dòng)的開(kāi)發(fā)板允許在上午和下午的課堂上使用相同的平臺(tái)，免去了麻煩且耗時(shí)的重構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程。 NI ELVIS 可實(shí)現(xiàn)各類(lèi)應(yīng)用，從而幫助各學(xué)科中不同學(xué)習(xí)進(jìn)度的學(xué)生。從電路基礎(chǔ)學(xué)習(xí)到進(jìn)行研究工作，都可在同一平臺(tái)上實(shí)現(xiàn) 。 故障 排除時(shí)間短，將更多時(shí)間用于學(xué)習(xí) NI ELVIS 可通過(guò) USB 與 PC 快速連接，使耗時(shí)的硬件連接成為過(guò) 去。此外，USB 連接性提高了 NI ELVIS 的便攜性，可滿(mǎn)足不同實(shí)驗(yàn)室及課堂的使用。Kensington 安全電纜通過(guò)連接端口將 ELVIS 鎖在工作站上，確保了安全性。 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 ELVIS 光電池照度計(jì)設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 18 NI ELVIS 平臺(tái)上安裝了 NI ELVISmx 驅(qū)動(dòng)及 NI ELVISmx Instrument Launcher 軟件，可快速連接全部 12 款儀器。通過(guò) Instrument Launcher 軟件及軟前面板，用戶(hù)可以快速配置儀器。 使用 LabVIEW 及軟件的靈活性 NI ELVIS 平臺(tái)中的所有 12 款儀器可通過(guò) NI ELVISmx Instrument Launcher軟件來(lái)獲得使用。這些儀器基于工業(yè)領(lǐng)先的 LabVIEW 圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，提供基于虛擬儀器技術(shù)的靈活性及自定義應(yīng)用的能力，并且是開(kāi)源、可自定義的 。 LabVIEW圖形化流程圖及數(shù)據(jù)流的編程模式提供可自定義的應(yīng)用及靈活的測(cè)量模式。 NI ELVISmx 驅(qū)動(dòng)的安裝以及 NI ELVIS 硬件使 NI ELVIS 系列儀器具有與 LabVIEW Express VI 及 LabVIEW SignalExpress 相關(guān)聯(lián)的規(guī)范，從而使用戶(hù)可交互式地對(duì)每個(gè)儀器進(jìn)行配置，無(wú)需太多編程經(jīng)驗(yàn)即 可開(kāi)發(fā) LabVIEW 應(yīng)用。此外， NI ELVIS 中集成的數(shù)據(jù)采集設(shè)備可通過(guò) NI DAQmx API 進(jìn)行編程。 使用插件板提升擴(kuò)展性 NI ELVIS 平臺(tái)可用于各類(lèi)應(yīng)用及學(xué)科，并采用 NI ELVIS 插入板及第三方課件（如 Emona Instruments、 Freescale Semiconductors、及三方課件（如Emona Instruments、 Freescale Semiconductors、及 Quanser）來(lái)教授無(wú)線電通信、微控制器、及控制概念，擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)室功能。 NI 還在平臺(tái)中添加了 數(shù)字電路板及 FPGA 插入板。用戶(hù)可在同一實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)展各類(lèi)學(xué)科的介紹性課程及高年級(jí)課程，從而拓展實(shí)驗(yàn)室能力并節(jié)省場(chǎng)地。以上都可通過(guò) NI ELVIS 設(shè)計(jì)建模平臺(tái)及其套裝中的 12 款儀器以及系列插入板來(lái)實(shí)現(xiàn)。 高速率 M 系列 PCI6251 NI PCI6251 是一款高速 M 系列多功能 DAQ 板卡，在高采樣率下也能保持高精度。 如需更高測(cè)量精度，可選擇高精度 M 系列設(shè)備，該設(shè)備采用 18 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使分辨率提高了 4倍。 高速 M系列設(shè)備包括了一些高級(jí)特色，如 NISTC 2 系統(tǒng)控制器、 NIPGIA 2可編 程放大器和 NIMCal 校準(zhǔn)技術(shù)，從而提高了性能和精度。 高速 M 系列設(shè)備的版載 NIPGIA 2 放大器專(zhuān)為高速掃描速率下的快速穩(wěn)定時(shí)間而設(shè)計(jì)，它可確北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 ELVIS 光電池照度計(jì)設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 19 保即使以最快速度測(cè)量所有通道時(shí)也可達(dá)到 16 位精度。 了解更多關(guān)于 M 系列的技術(shù)、設(shè)備規(guī)范、推薦使用的電纜及附件，請(qǐng)查看數(shù)據(jù)表和規(guī)格。 驅(qū)動(dòng)軟件 ： M系列設(shè)備可在多種操作系統(tǒng)上使用，有三個(gè)驅(qū)動(dòng)軟件可供選擇，包括 NIDAQmx、 NIDAQmx Base 和測(cè)量硬件 DDK。 瀏覽資源欄，了解驅(qū)動(dòng)軟件的更多信息或下載驅(qū)動(dòng)程序。 NI M 系列設(shè)備與傳統(tǒng)的 NIDAQ(Legacy)驅(qū)動(dòng)程序不兼容。 M 系列數(shù)據(jù)采集設(shè)備與下列 NI 應(yīng)用軟件版本（或更高版本）兼容—— LabVIEW 、 LabWindows?/CVI 、或 Measurement Studio ； LabVIEW SignalExpress ；或帶 LabVIEW 實(shí)時(shí)模塊 的 LabVIEW。 NI M 系列數(shù)據(jù)采集設(shè)備也與 Visual Studio .NET、 C/C++和 Visual Basic 6 兼容 。 圖 35 高速率 M 系列 PCI6251 本章小結(jié) 本章主要介紹了 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成、 主要性能指標(biāo)和 原理 ， 以及數(shù)據(jù)采集中要運(yùn)用的平臺(tái) NI ELVIS 的特點(diǎn) 和 PCI6251 數(shù)據(jù)采集板的特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)它們的了解才可以正確的運(yùn)用它們來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 ELVIS 光電池照度計(jì)設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 20 第 4 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的要求 要求前面板顯示照度的值和照度表盤(pán)，以及對(duì)應(yīng)的電壓值及電壓表盤(pán)。還要顯示數(shù)據(jù)的標(biāo)定，采集五組數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定，要求是手動(dòng)加自動(dòng)的標(biāo)定方法，照度由手動(dòng)輸入，先由燈泡照一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的照度計(jì)，每選擇一個(gè)照度值就選擇與之距離相等的地方照光電池，自動(dòng)取之輸出的電壓值進(jìn)行標(biāo)定。 標(biāo)定好的數(shù)據(jù)通過(guò)最小二 乘法進(jìn)行線性擬合，通過(guò)擬合值進(jìn)行反求照度。要求照度的量程為 0lx～ 500lx。 前面板的設(shè)計(jì) 前面板用于設(shè)置數(shù)據(jù)標(biāo)定和觀察照度及電壓的輸出，模擬真實(shí)照度計(jì)的前面板。虛擬面板直接面向用戶(hù)，是虛擬光電池照度計(jì) 控制軟件的核心，設(shè)計(jì)這部分時(shí)，還要考慮界面美觀、操作方便。 首先需要一個(gè)光照度值和電壓值的量表和顯示框， 從控件選板里面選擇：新式→數(shù)值→數(shù)值顯示控件 /量表。 數(shù)值顯示控件和量表各選取兩個(gè)，修改一下量表和數(shù)值顯示的名稱(chēng)，如 圖 41： 圖 41 前面板視圖 1 數(shù) 據(jù)標(biāo)定的時(shí)候需要標(biāo)定兩組數(shù)據(jù)，一組是 光照度值的標(biāo)定，一組是電壓值的標(biāo)定，兩組相對(duì)應(yīng)。從控件選板里面選擇：新式→數(shù)組、矩陣與簇→數(shù)組，再?gòu)目刂七x板里選擇：新式→ 數(shù)值 → 數(shù)值輸入控件，創(chuàng)建北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 ELVIS 光電池照度計(jì)設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 21 標(biāo)定電壓和標(biāo)定照度兩個(gè)數(shù)組，如 圖 42： 圖 42 前面板視圖 2 數(shù)據(jù)標(biāo)定的時(shí)候還需要一個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)定按鈕和停止按鈕，從控件選板里選擇：新式→布爾→翹板開(kāi)關(guān) /停止按鈕，創(chuàng)建一個(gè)標(biāo)定按鈕和一 個(gè)停止按鈕，如圖 43。 圖 43 前面版視圖 3 前面板經(jīng)過(guò)工具面板進(jìn)行修飾，最后效果如圖 44： 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 ELVIS 光電池照度計(jì)設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 22 圖 44 修飾后 效果圖 后面板的設(shè)計(jì) 首先創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)采集的框圖，在新建里選擇：基于模板→ DAQ→→確定，創(chuàng)建一個(gè)如 圖 45 所示的數(shù)據(jù)采集框圖： 圖 45 數(shù)據(jù)采集程序圖 設(shè)置數(shù)據(jù)采集屬性，步驟如下：點(diǎn)擊 屬性→ →北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 ELVIS 光電池照度計(jì)設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 23 →選擇 ai0，創(chuàng)建一個(gè) VI。 如 圖 46： 圖 46 數(shù)據(jù)采集程序設(shè)置圖 電壓標(biāo)定數(shù)組設(shè)計(jì)：要求自動(dòng)加一顯示，按一下標(biāo)定按鈕，對(duì)應(yīng)時(shí)刻的電壓輸入數(shù)組，數(shù)組標(biāo)滿(mǎn)自動(dòng)顯示。 在這里主要用事件結(jié)構(gòu)和 For 循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)，原理就是通過(guò)事件編輯標(biāo)定按鈕鍵按下時(shí)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓值輸入 電壓標(biāo)定數(shù)組中，用 For 循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)直到輸入 5 個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)數(shù)組顯示。 從函數(shù)選板里選擇：編程→結(jié)構(gòu)→平鋪式順序結(jié)構(gòu) /For 循環(huán) /事件結(jié)構(gòu) → For循環(huán)的循環(huán)次數(shù)設(shè)為 5/事件結(jié)構(gòu)編輯事件為“標(biāo)定按鈕”鍵按下；編程 →定時(shí) → 等待（ ms）→等待時(shí)間設(shè)為 500。最后結(jié)果如圖 47： 圖 47 自動(dòng)標(biāo)定程序圖 照度及電壓顯示設(shè)計(jì)：要求數(shù)據(jù)通過(guò) 線性擬合 進(jìn)行擬定。 這里主要是通過(guò)標(biāo)定的照度和標(biāo)定的電壓進(jìn)行最小二乘法的線性擬合，從而得到最佳的標(biāo)定直線，再通過(guò)公式 baxy ?? 用一個(gè)減法函數(shù)和一個(gè)除 法函數(shù)就可以反求到任意時(shí)刻電壓值所對(duì)應(yīng)的照度值。 從函數(shù)選板里選擇：編程→結(jié)構(gòu)→ while 循環(huán)；編程→ 數(shù)值 → 減 /除；數(shù)學(xué) → 擬合→線性擬合；連線后最后北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 ELVIS 光電池照度計(jì)設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 24 結(jié)果為 圖 48： 圖 48 顯示程序圖 最后程序組合總結(jié)果如圖 49： 圖 49 最后程序圖 程序調(diào)試 與 VI調(diào)試相關(guān)的工具都可以通過(guò)框圖窗口工具條上的按鈕進(jìn)行訪問(wèn)，各個(gè)按鈕圖標(biāo)和功能如表 41 所示 [11]。 圖標(biāo) 功能 圖標(biāo) 功能 列出錯(cuò)誤 連續(xù)運(yùn)行 終止執(zhí)行 暫停執(zhí)行 高亮執(zhí)行 保存連線值 單步進(jìn)入 單步跳過(guò) 單步跳出 表 41 VI 調(diào)試按鈕的圖標(biāo)和功能 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 ELVIS 光電池照度計(jì)設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 25 錯(cuò)誤信息 程序錯(cuò)誤一般分為兩種：一種是程序編輯錯(cuò)誤或編輯結(jié)果不符合語(yǔ)法，程序無(wú)法正常運(yùn)行； 一種是錯(cuò)誤為語(yǔ) 義和邏輯上的錯(cuò)誤，或者是程序運(yùn)行時(shí)某種外部條件得不到滿(mǎn)足引起的運(yùn)行錯(cuò)誤，這中錯(cuò)誤很難排除。 如下面 圖 410運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤， 當(dāng)運(yùn)行 VI 時(shí)，彈出的錯(cuò)誤列表，點(diǎn)擊顯示警告選項(xiàng)就可知道錯(cuò)誤出在哪里了。 圖 410 顯示錯(cuò)誤列表 點(diǎn)擊警告選項(xiàng)和看錯(cuò)誤列表可知錯(cuò)誤出在 圖 411 所示的地方，沒(méi)有輸出選項(xiàng)，把“標(biāo)定電壓（ v）”改為轉(zhuǎn)換為輸入控件就把錯(cuò)誤排除了。 圖 411 程序錯(cuò)誤顯示式樣 在編輯期間導(dǎo)致中斷 VI 的常見(jiàn)錯(cuò)誤有：必要連接的函數(shù)端子沒(méi)有連接；數(shù)據(jù)類(lèi)型不匹配；中斷子 VI 等。 加亮執(zhí)行 當(dāng)單擊框圖窗 口工具條上的加亮執(zhí)行按鈕，即可以打開(kāi)執(zhí)行加亮功能。執(zhí)行加亮?xí)r，對(duì)結(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)采用在連線上移動(dòng)的氣泡加以形象表示。為了使用 戶(hù)有足夠的時(shí)間觀察氣泡數(shù)據(jù)線的流動(dòng)，程序運(yùn)行速度北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 ELVIS 光電池照度計(jì)設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 26 大為降低了。如 圖 412： 圖 412 加亮執(zhí)行程序式樣 單步執(zhí)行 如果向一個(gè)節(jié)點(diǎn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行框圖，可以采用單步執(zhí)行。 單步執(zhí)行用于觀察 VI 運(yùn)行時(shí)的每一個(gè)動(dòng)作。單擊單步執(zhí)行按鈕，程序即可按單步執(zhí)行，即執(zhí)行完當(dāng)前節(jié)點(diǎn)后前進(jìn)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。單擊單步跳出按鈕完成框圖節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行或完成單步調(diào)試。當(dāng)按下任何一個(gè)單步按鈕時(shí)，也按了暫停按鈕。在 任何時(shí)候通過(guò)釋放暫停按鈕可返回到正常執(zhí)行。 斷點(diǎn)與探針 有時(shí)需要在 VI 的某個(gè)位置設(shè)置斷點(diǎn)，來(lái)看清楚程序執(zhí)行情況。使用工具模板上的斷點(diǎn)工具即可以為代碼中的子 VI、節(jié)點(diǎn)和連線添加斷點(diǎn)。當(dāng)程序運(yùn)行到斷點(diǎn)位置時(shí)，自動(dòng)停止運(yùn)行，可以在 這一 位置 開(kāi)始單步運(yùn)行。節(jié)點(diǎn)上的斷點(diǎn)用紅框表示 ，而連線上的斷點(diǎn)用紅點(diǎn)表示。當(dāng)數(shù)據(jù)流過(guò)框圖連線時(shí)，可以使用探針工具檢查 VI 運(yùn)行時(shí)的即時(shí)數(shù)據(jù)。要想正確探測(cè)到流過(guò)數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)，必須在數(shù)據(jù)流過(guò)之前添加探針。在數(shù)據(jù)的連線上彈出快捷菜單，選擇探針，或者使用工具模板上的探針工具，單擊數(shù)據(jù)連線都可以為數(shù)據(jù)線添加探針。 本章小結(jié) 本章主要是程序前面板和后面板的設(shè)計(jì)過(guò)程以及程序的調(diào)試方法，通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程我們可以很好的學(xué)習(xí) LabVIEW 軟件。也很好的學(xué)習(xí)了一個(gè)大型完整系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 ELVIS 光電池照度計(jì)設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 27 第 5 章 數(shù)據(jù)處理 照度計(jì)的 標(biāo) 定 照度計(jì)定標(biāo)所需的儀器： 標(biāo)準(zhǔn) 照度計(jì)、 亮度可調(diào)的白熾燈 、 密封不透光的盒子各 一個(gè)。 定標(biāo)步驟如下 ： （ 1） 把 虛擬 照度計(jì) 的光電池的受光面 和標(biāo)準(zhǔn)照度計(jì)的光度頭放在一起 ，同置于亮度可調(diào)的白熾燈下 ， 并把燈頭、標(biāo)準(zhǔn)照度計(jì) 光度頭 光電池受光面一起置于