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1、虚拟仪器课程设计案例（DYS18 试验箱）说明书-温度测量实验原理:1.本实验的热敏电阻阻值与温度关系为R2 =R xEXP Bx其中：Rl R2为绝对温度下TT、T2时的电阻值(kft)； B： B值(K)8 _ In J? i - In 2? 2- i/Ti-i/n= 2.3026x-1I/ -1/T2实验所用热敏电阻B=3470 (K), T=298K时，R=5K。与一 3K电阻分压得53 + 5 x EXP3470 x () T 298对上式进行曲线拟合可近似得到温度与电压的线性关系T=23. 68*V-19. 59 (C)2、热敏电阻RT1构成的测温电路图如下图所示：*12热敏电阻R
2、T1与R1串联分压，电路输出电压与温度成正比。3、测量电路输出的模拟电压通过U18接口转化为数字信号输入PC机，这一AD转 换功能由U18硬件平台提供，U18软件内的U18软件功能模块实现硬件接口的驱动 和通信及信号处理等基本功能的实现。4.如图所示，当温度变大时，热敏电阻RT1电阻变小，在分压点产生一线性电压，经电压跟随器保持后，经过LM324进行一级和二级放大，输出一个正向、与温度变 化大小成正比的线性电压。实验步骤：1 .接线：用DB37电缆将实验板的模拟口XS1与采集卡的模拟口XS1连接。2 .调节硬件测温电路中的RX1电位器阻值，从而调节输入信号幅度和电路的放大 倍数，确定电路的电压
3、输出幅度与温度变化之间的比例关系。3 .最终结果是：当温度升高时，响应的电压显示曲线也响应增大；反之亦然，当 温度降低时，响应的电压显示曲线也响应减小。4 .利用labview软件的设计平台及U18提供的功能模块，设计温度监测及显示用 虚拟仪器。软件流程：初I始，.隆 SHE迪阳公司U18实验板程序一-温度测量Labview流程图:实验原理:当U18的DAO端为5V时，发光二极管不发光。当U18的DAO端为0V时，发光 二极管发光，其光强通过电阻RX2进行调节，所发出的光经过光敏电阻接收，光敏 电阻值与光强成反比。当光强增大时，光敏电阻阻值减小；当光强减弱时，光敏电阻阻值增大。光敏电阻上产生变
4、化的电压，该电压通过U2ALM358放大输出至CH1。实验步骤：1 .接线：用DB37电缆将实验板模拟口XS1与采集卡模拟口XS1连接。2 .控制U18的DAO端，使其输出0V电压，发光二极管发光,通过屏幕观察通过 CH1端输入的光强信号波形；改变DAO输出电压，通过屏幕观察通过CH1端输入的光 强信号波形。3 .结果：当发光二极管光强增大时，屏幕显示的光强信号减小；当发光二极管 光强减小时，屏幕显示的光强信号增大。软件流程Labview面板图:2天强Lvi Front Panel比强y R-H/V0300时间ZiLe Edit Operate Tools Srowse Window Help
5、一Wl 回 ISpt Application font 向初的西迪阳公司U 8实验板程序-光强测量WTUTr-lduy光强曲线停止元强Labview流程图:三.红绿灯系统实验原理：D6D?1INIOUT1IW2OUT2IW3OUT3IM4OUT4IM5OUTSINSOUT6IM7OUT?COMCLAMP16215314413D02512D01611DOO 710891U9+12ULN2003D8-M*RED 咏 12.2KYELLOW2.2KGREEH R382.2KDO131DO122DO113DOIO4DO95DO86DO778INIOUT1IN2OUT2IN3OUT3IN40UT4IN5
6、OUT5INSOUT6IN70UT7COMCLAMPULOULN2003151413121091514131210aI- 1I4Wfa b c d e f如con conE8DIGl LED SEG7vccU18通过DOO、DO1 DO2输出高电平或低电平信号，通过U9 ULN2003器件反 向后，分别驱动D6红灯、D7黄灯、D8绿灯开始发光或结束发光，同时，U18通 过设置DO7DO13端为高电平或低电平信号，通过U10ULN2003分别反向驱动 DIG1数码管ag各段显示相应的数码信息，最终实现当某一灯亮时，数码管从某 一数值开始倒记时。实验步骤：1 .接线：用电缆将实验板数字口XS2与采
7、集卡数字口连接。2 .调试与结果：通过U18应用软件控制U18的DOO、DOI、DO2端的高或低电平状态，点亮红、黄、绿三盏灯中的一只, 或低电平状态，显示某一数值，并按每秒减1 3.整个显示过程是：红灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1 灯暗，黄灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1 灯暗，绿灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1 灯暗，黄灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1 灯暗，红灯亮，同时数码管从某一初始值按每秒减1同时控制U18的DO7DO13端的高 的规则控制数码管显示相应的数值。的规则显示一当显示值为0时，红的规则显示一当显示值为0时，黄的规则显示一当显示值为0时，绿的规则显
8、示一当显示值为0时，黄的规则显示。如此循环往复。说明：时间显示采用CASE结构进行7段译码输出至数码管D8D14。Labview面板图：Lab view流程图:.红外传输实验原理:3如图所示，U13 CD4060B通过外接晶振电路在第9端产生一路频率为38KHz 的方波信号作为调制信号，输入与门UI4A 74HC08的2端；另一路为需发射的数 据，它通过DO14端输入与门UI4A 74HC08的1端。输入的数据在与门调制，在 其输出端形成调制后的数据波，从而通过Q2 s8050控制红外发光二极管D13以 38KHZ的频率发出红外光。Q3 1736为去调制波的红外接收器，它去掉38KHz的 调制
9、波，解调成原始的输入数据信号，通过3端输出至U14B74HC08及U5B 74HC14的驱动整形，连接至DI9。实验步骤：1 .接线：用电缆将实验板数字口XS2与采集卡数字口XS2连接。2 .调试与结果：控制labview应用软件使U18的DO14端形成一路需传输的原始 数据信号，在屏幕上可观察到U18的DI9端输入的信号与原始数据信号一致。3 .软件设计：用labview设计红外传输程序，要求输出整数或布尔数组，同时显示 发送和接收数据进行比较。软件流程说明：取第i个元素，i+1及i?=L可用for loop实现。Labview面板图:五.模拟电梯工作（步进电机）实验原理：1 .本实验使用的
10、步进电机用直流+12V电压，电机线圈由A、/A、B、/B四相组成。工号相较皿纥电阴沙坦南然芭比交大运汗 W百3话转顿定W地知 iiModelNo orPhaseMr AigSlop Anglt (8g)Ratiomi |1。*FrgQuncy tfPSJDo-lodFifriunr cy (FPS)卜，|一Torqud 妒.torqs (d.7VdgWJ05-FH412403豌Lf/85.251/86.25800SOO3)0350C82 .驱动方式为四相四拍方式，各线圈通电顺序如下表。表中首先向A线圈输入驱动 电流，接着/A、B、/B线圈驱动，最后又返回到A线圈驱动，按这种顺序切换， 电机轴按
11、顺时针方向旋转。若通电顺序相反，则电机轴按逆时针方向旋转。（注： 为提高步进电机负载能力和运行平稳可使用四相八拍驱动方式。）01234567A11000001/A01110000B00011100/B00000111四相八拍3 .电路原理图:a.步进电机的原理图DO131INI0UT1DU，/NIN20UT2DO113IN30UT3DOIO4rv.rziOUT4DO9ciri h-IN50UT5DOS6INSOUTSDO77OUT78iri JCOMCLAMPUL0ULN20036 5 4 3 2 101111111DIG! LED SEG7vccDO3-DO6分别控制电机的四相，“1”代表该
12、相加电流工作。霍尔元件TLT8 检测旋转臂的位置，旋转臂上带有一磁钢，当霍尔元件输出为“0”代表旋转臂到 了它的上方，经74HC14整形反向后，连接至DIODI7,即当DIODI7某一位检 测到“1”的时候代表旋转臂到了某一霍尔元件的上方。实验步骤：1 .接线：用电缆将实验板数字口XS2与采集卡数字口XS2连接。2 .调试与结果：控制DO3DO6使步进电机旋转，当霍尔元件检测到磁钢时，对 应的LED点亮，并通过U18的DI0.DF7传入PC,经处理后控制U18的DO7DO13端 的高或低电平状态，通过数码管显示对应数值。3 .软件设计：用labview编程来模拟8层电梯的工作过程。软件流程说明
13、：步进电机的驱动可采用for loop嵌套CASE实现。Labview面板图:Labview流程图:5港宣m Block dee -zpQEdx-QPQrRZIOOl 力 BrofQsr.ds Help l?lslyl回回IIT1II3& -w一卷目 f 艮- 44-乎 4o1-8lj4 5税温电祐:LK Block Diagiaa |. | X .Pile Edit DpReleaseIDhDeviceoutput param功能：释放设备对象所占用的系统资源及设备 对象自身。输入：hDevice设备对象句柄，它应由CreatelD 仓出输出：错误码。应注意的是，CreatelD必须和Rel
14、easelD函数 一一对应，即当您执行了一次CreatelD,再一次 执行这些函数前，必须执行一次ReleaselD函数，以释放由CreatelD占用的系统软硬件资源，如系 统内存等。只有这样，当您再次调用CreatelD函 数时，那些软硬件资源才可被再次使用。二.AD采样操作函数ADINT1.ADINToutput parnhDevice pADP araABIHT.vi功能：它负责初始化设备对象中的AD部件，为 设备操作就绪有关工作,用户便可以连续调用 ADRead读取USB设备上的AD数据以实现连续 采集。输入：hDevice设备对象句柄，它应由USB设备的 CreatelD 仓1建。p
15、ADPara设备对象参数结构，它决定了 AD采样通道。输出：错误码。2GetCountKD-avi ce dirrieitsion sizeGet CountpConterParaGe tCunt. ri功能：取得8254的当前计数值。输入：hDevice设备对象句柄，它应由CreatelD创 建。Dimension size计数器计数值数组大小。输出：pConterPara计数器计数值数组。注意：8254相关说明见附录五.数字开关量输入输出简易操作函数1.DIcDIjoDI. vi功能：负责将USB设备上的输入开关量状态读入内存。输入：hDevice设备对象句柄，它应由CreatelD决 定
16、。输出：DO 16路输入开关量数组。2.DOhDevice 一Input -DOoutput paramDO.vi功能：负责将USB设备上的输出开关量置成 相应的状态。输入:hDevice设备对象句柄，它应由CreatelD决定。Input输入开关量数组。输出：错误码。六.函数调用流程图说明:CreatelD与ReleaselD必须成对出现，程序开始时用CreatelD初始化设 备，结束时用ReleaselD释放设备。初始化设备后根据需要选择15中的若干路进 行操作。ADINT与ADClose必须成对出现,ADINT初始化设备对象中的AD部件, ADCMse释放设备对象中的AD部件所占用的系统
17、资 源。ADRead必须在 ADINT与ADClose之间进行，当不改变参数时，可 以重复调用ADRead进行连续采集。在GetCount之前必须先用COUNTInt初始化 计数器。十.可编程定时/计数器8254编程描述有关8254详细情况请参见8254技术手册或有 关资料。-、控制字在使用8254内部计数器前，必须先向8254内部控制字寄存器写入控制字和写入计数器 置值。控制字寄存器格式如下D7D6D5D4D3D2DIDOSCISCORL1RLOM2MlMOBCD各位定义如下：BCD：计数器计数方式选择，可采用二进制或BCD4THt OM2、Ml、MO：计数器工作方式选择，可有六种 工作方式
18、，具体含义见下表。M2MlMO方式000000110102011310041015BC计数类D 型0二进制计数BCD码RL 1RL 0操作类 型00计数器 锁存操 作01只读/写 低字节10只读/写 高字节11先读/写 低字节 后读/写 高字节SC1S coS器.00计数 器001计数 器110计数 器211非法RLK RL0计数器读写操作长度选择，以决定 对计数器进行装入或读出是双字节还是单字节。 SCI、SCO选择计数器0、1或2。当对8254写入控制字后,就要给计数器赋初值了。当控制字D0=0时，即二进制计数，初值可 在0000HFFFFH之间选择，当控制字DO = 1时,则装入计数器的
19、初值应选十进制方式，其值可在00009999十进制数之间选择,但无论何种计数方式，当初值为0000时，计数器的计数值最大。二、工作方式对8254的读写操作方式0 计数结束中断当写入方式0控制字后，计数器输出立即变成低电平，当赋初值后，计数器马上开始计数，并且 输出一直保持低电平，当计数结束时变成高电平, 并且一直保持到重新装入初值或复位时为止。当控 制字中D5D4=11时，在写入低字节后计数器还不 计数，当写入高字节后，计数器才开始计数，如果 对正在做计数的计数器装入一个新值，则计数器又 从新装入的计数值开始，重新作减量计数。可用门 控端GATE控制计数，当GATE=O时，禁止计数, 当GAT
20、E = 1时，允许计数。方式1可编程单次脉冲方式该方式要在门控信号GATE作用下工作。当装入计数初值N之后，要等GATE由低变高，并保持 高时开始计数，此时输出OUT变成低电平，当计 数结束时，输出变成高电平，即输出单次脉冲的宽 度由装入的计数初值N来决定。当计数器减量计数 未到零时，又装入一个新的计数值N1,则这个新 值，不会影响当前的操作，只有原计数值减到零且 有一个GATE上升沿时，计数器才从N1开始计数。 如当前操作还未完，又有一次GATE上升沿时，则停止当前计数，又重新从N1开始计数，这时输出 单次脉冲就被加宽。方式2-频率发生器方式在该方式下,计数器装入初始值,开始工作后,输出端将
21、不断输出负脉冲，其宽度等于一个时钟周 期，两负脉冲间的时钟个数等于计数器装入的初始 值。在方式2中门控信号相当于复位信号，当GATE=0时，立即强迫输出为高电平，当GATE=1时,便启动一次新的计数周期,这样可以用一个外部控 制逻辑来控制GATE,从而达到同步计数的作用。当然计数器也可以用软件控制GATE而达到同步 控制目的。方式3-方波频率发生器方式与方式2类似，当装入一个计数器初值N后，在GATE信号上升沿启动计数，定时/计数器此时作 减2计数，在完成前一半计数时，输出一直保持高 电平,而在进行后一半计数时,输出又变成低电平。 若装入的数N为奇数，则在（N+D/2个计数期间, 输出保持高电
22、平。在（N1） /2个计数期间，输出 保持低电平。若在一次计数期间，将一个新的初值 装入计数器，那么在当前的计数发生跳变时，计数 器马上又按新的计数开始计数。方式4-软件触发选通方式用控制字设置该方式后，输出即变为高电平,在GATE=1时，计数器一旦装入初值，便马上开 始计数，每当计数结束，便立即在输出端送出一个 宽度等于一个时钟周期的负脉冲。如果在一次计数 期间，装入了一个新的计数值。则在当前的计数结 束,送出负脉冲后，马上以这个新的计数开始计数。 在GATE=O时，禁止计数，这些均与方式2同，但 这不是用GATE的上升沿来启动计数的。方式5硬件触发选通方式当采用该方式工作时，在GATE信号
23、的上升沿启动计数器开始计数，输出一直保持高电平，当计 数结束时，输出一个宽度等于时钟周期的负脉冲。在此种方式下，GATE是高电平或低电平都不再影 响计数器工作。但计数操作可用GATE信号的上升 沿重新触发，便又从原来的初值开始计数，计数期 间，输出又一直保持高电平。在上述六种工作方式中，GATE信号均起作用, 现将GATE信号的作用列于表中：GATE低电平或下 降沿上升沿高电 平公 0禁止计数无作用允许 计数弥1无作用启动计数， 下一时钟 后输出变 低无作 用方式2禁止计数并 输出为高启动计数许数 允计方式3禁止计数并 输出为高启动计数方式4禁止计数无作用允许 计数方式5无作用启动计数无作 用
24、注意：8254的每个定时/计数器在所有操作方式下, 均不能设置初值为“ 1 ”，否则定时/计数器将停止 计数及计数输出。卜一.光盘使用说明一、光盘各部分内容说明1、App文件夹中是U18数据采集卡的应用软件安装程序，必须安装。2、Help文件中是帮助文件，包括U18数据采集 卡的硬件说明书和软件说明书（即U18H和 U18S）o3、INF文件中是U18数据采集卡的驱动程序， 具体安装方法请参照软件说明书（即U18S）O4、5、DYS18实验程序vi文件夹中是实验箱的各个实验的vi子程序。6、DYS18实验程序exe文件夹中是实验箱的各个实验的exe子程序。7、DYS18说明书文件中是各个实验的
25、实验指导书。二、Lab VIEW驱动程序使用说明C:ProgramFilesXNationalInstrumentsXLabVIEW 7.0user.lib 中，之后再运 行Lab VIEW,在后面板的AU Functions工具栏中 的User Libraries中就能看见相应的子VI,在编 程过程中可以方便的使用。三、关于Lab VIEW软件版本说明U18数据采集卡的应用软件（即App文件中的内容）是在LabVIEW6.1环境中编写的，而所 有的实验子程序都是在LabVIEW7.1环境下编写 的，如果您安装的是LabVIEW6.1版本，贝!1实验 子程序可能不能正常运行，所以，请您安装LabVIEW7.1版本，以确保软件及程序能够正确运 行。