实验二 基于PCI-6221数据采集卡的虚拟仪器系统组建
张凯强
0902100202
一、实验目的：
1、了解PCI-6221数据采集卡的功能。
2、掌握如何在MAX中设置DAQ通道，以及览阅PCI-6221的设备属性、与附件的连线方式等。
3、学习使用VI程序控制PCI－6221卡进行数据采集。
抖音小甜甜二、天天向上李颖芝实验环境：
软件：中文Windows2000xp，LabVIEW 8.2.1或以上版本，NI MAX7.4或以上版本。
硬件：微型计算机、数据采集卡PCI-6221(68Pin)、连接器CB-68LP、电流-电压转换器。
三、实验原理：白景屹
1、PCI－6221卡将作为本次实验的数据采集卡，本实验主要使用其AI和AO通道，VI程序通过它来实现虚拟仪器的模拟信号采集和输出功能，下面就对它的功能予以介绍。PCI-6221卡是基于PCI总线的高性能、多功能的数据采集卡。它有16个单端输入或8个差分输入，1个16位的逐次逼近式ADC，2个以电压输出的16位DAC。PCI-6221的I/O分布如下图所示：
所有I/O连接板引脚由五组引脚组成：模拟输入信号引脚、模拟输出信号引脚、数字I/O信号引脚、定时I/O信号引脚和电源信号引脚。在本实验中只用到了Aix(x为0~15)模拟输入和AO0模拟输出通道，下面对其进行介绍。
（1）模拟输入信号AIx的连接。
模拟输入信号与PC-6221卡的连接方式取决于PCI-6221卡的模拟输入电路的配置方式和输入信号源的类型。在本实验中，计算机与模拟输入信号源(****实验装置的下水箱液位传感器输出的经电流-电压转换后的1~5V电压信号)与PCI-6221卡具有1个公共的参考点（AISENSE），但该参考点并非为地电压，所以采用无参考地的单端测量接线方式（使用NRSE方式）。输入信号连接在PCI-6221卡AIx通道上，而信号的参考点应连接在PCI-6221卡的AISENSE引脚上。
可使用NI MAX观察模拟输入信号与CB-68LP和PCI-6221的AIx（ x为各实验小组组长学号的最后1位）通道的连接方式，，方法如下：
① 在MAX中创建NI DAQmx任务，任务属性为“模拟AIx通道电压输入”、“NRSE接线方式”：.
② 点击NI DAQmx任务属性界面中的“连线图”，即可观察到连线方式（以AI0通道的连线方式为例），如下图所示：
（2）模拟输出信号的连接。
屏幕变黑了怎么调回来I/O连接板的22号引脚为模拟输出信号AO0的正端，54和55号引脚作为输出通道的地参考。DA输出信号范围：双极性为±5V，单极性为0－10V。
3、LabVIEW8.2.1中涉及到模拟输入和模拟输出的操作函数在函数模板中的“测量I/O”>>“DAQmx-数据采集“子模板中。本次实验中，需要使用以下几种函数对PCI-6221卡进行操作：
（1）对单通道模拟输入的操作：
·DAQmx Creat Virtual Channel.VI：用于创建一个或一批虚拟通道，在其“物理通道”端口选择PCI-6221所对应的设备号，并设置好通道、输入上下限、接线方式等参数；
·DAQmx Timing.VI：用于设置通道的采样频率、采样时钟源、采样模式等参数；
·DAQmx Start.VI：用于启动一个输入/输出任务，当启动后PCI-6221即可按设定的方式
将数据采集/输出发送到计算机的缓存中；
·DAQmx Read.VI：用于从缓存中读出所采集到的数据；
·DAQmx Stop.VI：停止数据采集任务；
·DAQmx Clear.VI：用于清除DAQmx任务并释放缓存。
（2）对模拟输出的操作：
·DAQmx Write.VI：用于向缓存中写入需要输出的数据；当写入缓存后，使用DAQmx Start.VI启动任务，PCI-6221即可按设定的方式将数据从缓存中发送到计算机的AO通道；
·DAQmx Wait Until Done.VI：该VI2020高考祝福语用于确保在任务结束前输入或输出数据的操作已完成，通常用于有限采样（Finita Samples)的输入或输出操作。
四、实验内容：
最新抗日电视剧1、利用NI MAX配置PCI-6221数据采集卡，以****实验装置的下水箱液位传感器输出的1~5V电压信号为模拟输入信号，在MAX中观察模式输入信号与CB-68LP和PCI-6221的AIx（ x为各实验小组组长学号的最后1位）通道的连接图（采用NRSE连线方式）。
2、 根据观察到的连线方式，完成模式输入信号与CB-68LP的连线。
3、 手动控制****实验装置的电磁阀，将控制信号设置为最大（20mA），使流量最大（则下水箱液位将不断上升直到最大值），从PCI-6221卡的通道AIx中对下水箱液位数据进行
采集（在While循环中进行有限采样，循环间隔为100ms，采样速率设置为10kHz，每次采集100个点，然后对这100个点取平均值，将平均值的范围强制在1~5V（即平均值低于1V就设置为1V，平均值高于5V就设置为5V），并转换为对应的液位值（0~100，即1V对应液位0，5V对应液位100，以此类推）后，使用波形图表将液位值曲线显示出来，观察曲线与实际的下水箱液位之间的关系。
4、 将液位值曲线及其对应的采样时间保存在一个文本文件中。
5、 将PCI-6221卡的AO0通道与****实验装置的电磁阀控制通道相连接；因为电磁阀控制信号为4~20mA的电流信号，而PCI-6221只能输出电压信号，因此必须将电压信号通过转换电阻转换为电流信号。
6、 用PCI-6221卡的AO0输出一个范围为2.0~3.0V，步长为0.1V的电压值，观察电磁阀的开度与输出电压的关系。
五、实验截图
六、 回答以下问题：
① 在实验步骤3中，为何将每次采集100个点取平均后作为液位测量值，而不是每次采集1个点直接作为液位的测量值？
答：每次采集100个点取平均值后作为液位的测量值与每次采集1个点直接作为液位测量值与每次采集1个点直接作为液位的测量值相比可大大的减少随白噪声带来的误差，提高测量的准确度。以为白噪声是无处不在的，但是在一段较长的诗句范围内，白噪声的幅值平均为零，采样100个点取平均后可以近似消灭白噪声对测量结果影响。而每次只采样一个点是不可能消除白噪声对测量结果的影响的。
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