LabVIEW 虛擬儀器程序設計儀器控制

1、LOGOLabVIEW 虛擬儀器程序設計虛擬儀器程序設計設計性物理實驗課程設計性物理實驗課程LOGO遠程實驗平臺遠程實驗web服務器客戶機互聯(lián)網(wǎng)實驗室PC數(shù)字信號平均實驗主體單元攝像機視頻服務器數(shù)字信號平均實驗客戶端客戶端.vi服務器服務器LOGO了解儀器控制的基本概念和原理了解儀器控制的基本概念和原理 理解理解GPIB和串行接口的基本概念和特性和串行接口的基本概念和特性 掌握掌握VISA函數(shù)庫的使用函數(shù)庫的使用 構建儀器控制程序，完成基本的儀器控構建儀器控制程序，完成基本的儀器控制任務制任務 4123學習目標LOGO3. 1儀器控制的基本概念 儀器控制就是使虛擬儀器通過某種形式儀器控制就是使

2、虛擬儀器通過某種形式的的總線總線按照一定的按照一定的協(xié)議協(xié)議與各種儀器進行通信與各種儀器進行通信和控制，使虛擬儀器協(xié)同工作，完成測試任和控制，使虛擬儀器協(xié)同工作，完成測試任務。務。LOGO3.1 儀器控制技術概述 基于LabVIEW的儀器控制系統(tǒng)構架 LabVIEW圖形化開發(fā)環(huán)境圖形化開發(fā)環(huán)境Instrument DriversDirect I/O(Instrument I/O Assistant)GPIB串口以太網(wǎng)PXIVXIUSBOPC，ActiveX，DLL，Shared VariableCANModBus無線InstrumentsInstrumentsInstrumentsInstru

3、mentsPCIPCI Express火線LOGO3.1連接計算機到儀器GPIB 串行總線 USB 以太網(wǎng)以太網(wǎng) PCI PXI PCI Express VXI LOGO3.2連接計算機到儀器 在將虛擬儀器與實際儀器連接時需考慮所使用在將虛擬儀器與實際儀器連接時需考慮所使用儀器的特性和參數(shù)，如：儀器的特性和參數(shù)，如：v連接端子與纜線情況：端子數(shù)量、接口形式、纜連接端子與纜線情況：端子數(shù)量、接口形式、纜線長度限制線長度限制v電氣特性：信號電壓范圍、接地形式等電氣特性：信號電壓范圍、接地形式等v通信協(xié)議：協(xié)議類型、數(shù)據(jù)形式、命令類型等通信協(xié)議：協(xié)議類型、數(shù)據(jù)形式、命令類型等v驅動程序：是否易于使用

4、，與現(xiàn)有開發(fā)平臺是否驅動程序：是否易于使用，與現(xiàn)有開發(fā)平臺是否兼容兼容串行接口串行接口虛擬儀器軟件架構虛擬儀器軟件架構VISA接口及協(xié)議的選擇LOGO RS-232是串行通信規(guī)范，是傳統(tǒng)意義上的“串行”總線的最為常見的規(guī)范。 常用的串口標準配置有RS-232、RS-485等， 它們都是D形接口，分別是9針和25針的。RS-232單站點對點通信，但RS-485可實現(xiàn)多站通信，即一對多通信。3.2 連接計算機到儀器串行總線串行總線（RS-232和RS-485）LOGO3.2連接計算機到儀器硬件：數(shù)字信號平均實驗主體單元、電源線、RS232通信電纜、一端是兩個BNC母頭另一端是音頻插頭的音頻電纜。D

5、S432數(shù)字信號平均遠程實驗教學系統(tǒng)LOGO3.3儀器控制的軟件規(guī)范儀器驅動函數(shù)的一般工作流程是：儀器驅動函數(shù)的一般工作流程是：1.讀取前面板上的儀器控制命令；2.把命令格式化為儀器能夠解析的命令字符串；3.讀取儀器返回的響應結果；4.根據(jù)讀取的結果對前面板上的顯示控件進行更新。LOGO3.3儀器控制的軟件規(guī)范 VISA是虛擬儀器軟件結構體系的簡稱。它扮演了計算機與儀器之間的中間層連接角色，為計算機和儀器的順利通信提供了通道。與儀器通信的通行證與儀器通信的通行證 VISANI-VISA的層次結構圖VISA驅動函數(shù)庫VISA驅動注意：使用注意：使用VISA前需安裝前需安裝VISA驅動，即驅動，即

6、Measurement & Automation Explorer(MAX) LOGO3.3儀器控制的軟件規(guī)范將VISA資源名稱資源名稱指定的串口按特定設置初始化。 VISA資源名稱資源名稱指定要打開的資源。波特率波特率是傳輸速率。默認值為9600。 數(shù)據(jù)比特數(shù)據(jù)比特是輸入數(shù)據(jù)的位數(shù)。（值介于5和8之間，默認值為8。）Visa配置串口配置串口LOGO3.3儀器控制的軟件規(guī)范VISA儀器控制流程VISA函數(shù)的使用函數(shù)的使用LOGO3.4 LabVIEW進行儀器控制【例例1】串口讀寫實例串口讀寫實例控制一盞燈的亮與滅 把儀器控制命令寫入單片機編寫串口通訊程序計算機通過LabVIEW發(fā)送指令

7、至單片機通過VISA傳達指令實現(xiàn)燈的亮/滅通過RS232連接計算機與單片機LOGO3.5 遠程儀器控制的實現(xiàn)【例1】遠程操控發(fā)光二級管的亮與滅 要求：當客戶端寫入“0”指令時，實現(xiàn)開燈操作；當客戶端寫入“1”時，關燈。服務器建立連接 讀取指令通過VISA將指令寫入串口，依靠單片機完成指令得到反饋，完成操作；關閉與服務器的連接 客戶端 寫入指令LOGO 接收客戶端指令，向儀器接口寫入操作指令接收客戶端指令，向儀器接口寫入操作指令 通過串口與計算機連接，從通過串口與計算機連接，從VISA中讀取指令，中讀取指令，操控單片機工作操控單片機工作服務器服務器儀器儀器與服務器連接，與服務器連接， 發(fā)送請求發(fā)

8、送請求/接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)客戶端客戶端3.4LabVIEW進行儀器控制編程編程 思路思路LOGO3.5 遠程儀器控制的實現(xiàn) 服務器端要實現(xiàn)接收TCP信息（指令）和向VISA寫入信息的過程，可以將程序設計為2個模塊：v其一用于接收TCP指令v另一個模塊用于向VISA發(fā)送指令，且該部分要承擔判斷指令是否與燈的當前狀態(tài)一致的責任。LOGO3.5 遠程儀器控制的實現(xiàn)完成后的服務器端程序完成后的服務器端程序LOGO3.5 遠程儀器控制的實現(xiàn)完善完善:LOGOFB318型RLC電路實驗儀器LOGOv以以 RLCRLC串聯(lián)電路特性測試實驗串聯(lián)電路特性測試實驗為例為例RLC暫態(tài)電路遠程實驗LOGOLOGO客戶端

9、程序設計流程圖LOGO服務器程序設計流程圖LOGO3.6 遠程儀器控制實踐 【拓展】 如果要分別操控電容、電感、電阻箱三個不同的電路元件，要如何實現(xiàn)呢？ 根據(jù)需求設計功能模塊：根據(jù)需求設計功能模塊： 客戶端：各電路元件初始值設置、各電路元件值的輸入客戶端：各電路元件初始值設置、各電路元件值的輸入 服務器端：各電路元件初始化、服務器端：各電路元件初始化、TCPTCP信息接收與信息接收與VISAVISA寫入寫入 v了解單片機相應的指令號了解單片機相應的指令號,初始化命令字為初始化命令字為LOGO3.6 遠程儀器控制實踐 當客戶端的電阻箱、電感箱、電容箱虛擬旋鈕置于不同檔位時，向單片機發(fā)送不同的命令

10、字。 單片機中設置的元件值與命令字的對應關系如下表所示。 LOGOLOGOLOGO電路元件初始化電路元件初始化3.6 遠程儀器控制實踐服務器LOGO電路元件當前值設置：v“0”幀代表分別代表“1000”的電阻箱、“1”幀代表“100”的電阻箱、“2”幀代表“0.1UF”的電容器、“3”幀代表“0.1H”的電感箱。 3.6 遠程儀器控制實踐服務器LOGO 電路元件初始化模塊電路元件初始化模塊 3.6 遠程儀器控制實踐客戶端 因為指令是針對不同電路元件的不同參數(shù)，是數(shù)組型數(shù)據(jù)，所以要將常數(shù)“64”轉換為數(shù)組。LOGOv 電路元件當前值設置v 各電路元件的虛擬旋鈕檔位作為條件選擇結構的條件，結構內(nèi)對

11、應旋鈕的11個（0-10）檔位分別放置不同的命令字，這樣便實現(xiàn)用戶將旋鈕旋至不同檔位，發(fā)送不同的命令字。與初始化類似的，命令字是ASCII值，故選用“類型轉換”函數(shù)將ASCII值命令轉換為對應的字符，用“寫入TCP數(shù)據(jù)”函數(shù)送往服務器。 3.6 遠程儀器控制實踐客戶端電容電感的遠程操控LOGO 當想要設置電感值為0.1H時，旋鈕值為“1”,但發(fā)送至單片機的命令字為“17”，想要設置電感值為0.5H時，旋鈕值為“5”,但發(fā)送至單片機的命令字為“21”。因為初始默認值為0.1H，故應把結構“1”設置為默認。具體參數(shù)在表1已經(jīng)給出，完成后參見下圖。其它電路元件的設置同理。3.6 遠程儀器控制實踐客戶端LOGO完成元件當前值模塊的設計：3.6 遠程儀器控制實踐客戶端LOGO 需求分析，客戶端、服務器端各實需