基于LabWindows／CVI的双通道数据采集系统

摘要介绍了使用Labwindows／CVI和DAQ／PXI-2005数据采集卡搭建的数据测量系统。通过传感器将所测特征信号变为电信号传输，再用数据采集卡采集传送给处理器，用LabWindow／CVI搭建数据处理和显示的人机交互界面，实现对物体特征的测量。该系统可以实时显示所测物体特征，修改数据采集时的各项参数，显示采集到数据的波形，存储、调用采集到的数据。
关键词LabWindows／CVI；数据采集卡；人机交互界面；数据存储

物体的特征有多种，如温度、压力、流量、液位等，本文以温度为例。通过获知部分特征，可以确定其当前状况。因此特征的获知尤为重要。通常用专业的仪器测量这些信号，所需仪器较昂贵。虚拟仪器利用高性能的模块化硬件，加上高效灵活的软件完成测试。目前国内、国际虚拟仪器市场，主要采用LabView软件，但LabView作为一款图形化的开发工具，不够灵活。因此NI公司推出了面向测控领域的LabWindo ws／CVI软件开发平台，这款测量软件将控件和编程结合在一起，灵活高效。

1 总体架构
首先通过传感器测量物体的特征，以温度为例，将模拟温度信号转换为相应大小的电压信号，对电压信号进行调理放大并去噪，然后通过数据采集卡对电压信号进行采集，实现A／D转换，处理所采信号，将之转变为相应的温度信号加以显示，如图1所示。

1．1 硬件方面
处理器用PXI-8106。PXI-8106是2．16 GHzIntelCore2 Duo双核处理器。PXI-8106插在PXI机箱的0号插槽上，通过机箱上的高速PXI总线与插在1号插槽上的PXI数据采集卡相连接。LabWindows／CVI与NI的数据采集卡配套使用灵活方便，但考虑到成本，选用了凌华公司的PXI-2005数据采集卡。其是一款4通道16位并行多功能数据采集卡，最高采样速率为500 ksample／s，满足项目需要。
1．2 软件方面
使用NI公司的LnbWindows／CVI编写上位机界面，对采集到的数据进行处理和显示。
LabWindows／CVI是NI公司推出的面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发平台，能够在多操作系统下运行。LabWindows／CVI将用于测控的专业工具与C语言平台结合，利用测控专业工具的集成化开发环境、交互式编程方法、函数面板和丰富的库函数大幅增强了C语言的功能，为开发设计人员编写检测系统、数据采集系统、过程监控系统等应用软件提供了一个理想的软件开发环境。
LabWindows／CVI适用于测试盒测量的ANSI C开发环境，提高了生产效率，广泛用于制造测试、军事／航天、通讯、设计验证和汽车工业等领域。

2 测量系统
测量系统首先要驱动数据采集卡，对数据进行采集，并进行数据处理，最后将处理结果显示到界面上。
2．1 数据采集卡的驱动
在驱动数据采集的过程如下：数据采集卡首先要经过硬件初始化，这个过程多数由生产商提供的驱动程序完成。初始化完成以后，在工程内加入D2K-Dask．lih，就可使用生产商提供的软件操作语句对数据采集卡进行控制。
数据采集卡的硬件驱动一般由硬件生产厂家提供的驱动完成。硬件生产厂家会提供函数库以供使用该数据采集卡。
2．1．1 PXI-2005编程所用主要函数
(1)D2K_Register_Card。
该函数用于初始化凌华的板卡，函数原型为：D2K_Register_Card(U16 CardType，U16card_num)。
CardType是板卡类型，如使用PXI-2005即添DAQ_2005；card_num为板卡所插插槽，只用一块板卡就添0，有两块板卡则用0、1区分开。
(2)D2K_AI_ContBufferSetup。
为连续采集数据分配内存，函数原型为：D2K_AI_ContBufferSetup(U16 CardNumber，void*Buffer，U32 ReadCount，U16*BufferId)。
CardNumber是所操作板卡的ID；*Buffer即分配内存的名称；ReadCount为所需内存的大小；*BufferId是分配好内存返回的序列。
(3)D2K_AI_ContSeanChannels。
开始连续的A／D转换，函数原型为：D2K_AI_ContScanChannels(U16 CardNumber，U16 Channel，U16Build，U32 ReadScans，U32 ScanIntrv，U32 SampIntrv，U16 SyneMode)。
Channel为使用的最多的通道数，如PXI-2005可以使用0，1，2，3这4个通道；BufId为数据存放的内存位置；ReadScans为每通道采样数；最大扫描速率除以ScanIntrv即为当前扫描速率；SampIntrv为A／D转换最小间隔，最大采样速率除以SampIntrv即为当前采样速率。
(4)D2K_Release_Card。
释放使用中的数据采集卡，函数原型为：D2K_Release_Card(U16 CardNumber)。
2．1．2 PXI-2005数据采集卡驱动实例
驱动凌华PXI-2005数据采集卡，进行4通道、采样速率为500 kHz、每通道采样点数为60 000的采样。
2．2 软件整体设计
软件设计总体框图如图2所示。

LabWindows／CVI由自行选用的插件以及C代码组成，除此之外，系统还配有各类丰富的软件包，从而更方便地构建软件系统，界面如图3所示。