LabVIEW 虛擬儀器程序設(shè)計(jì)儀器控制

1、LOGOLabVIEW 虛擬儀器程序設(shè)計(jì)虛擬儀器程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)課程LOGO遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)web服務(wù)器客戶機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室PC數(shù)字信號(hào)平均實(shí)驗(yàn)主體單元攝像機(jī)視頻服務(wù)器數(shù)字信號(hào)平均實(shí)驗(yàn)客戶端客戶端.vi服務(wù)器服務(wù)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(kù)的使用函數(shù)庫(kù)的使用 構(gòu)建儀器控制程序，完成基本的儀器控構(gòu)建儀器控制程序，完成基本的儀器控制任務(wù)制任務(wù) 4123學(xué)習(xí)目標(biāo)LOGO3. 1儀器控制的基本概念 儀器控制就是使虛擬儀器通過(guò)某種形式儀器控制就是使

2、虛擬儀器通過(guò)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(jìn)行通信與各種儀器進(jìn)行通信和控制，使虛擬儀器協(xié)同工作，完成測(cè)試任和控制，使虛擬儀器協(xié)同工作，完成測(cè)試任務(wù)。務(wù)。LOGO3.1 儀器控制技術(shù)概述 基于LabVIEW的儀器控制系統(tǒng)構(gòu)架 LabVIEW圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境圖形化開(kāi)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(wú)線InstrumentsInstrumentsInstrumentsInstru

3、mentsPCIPCI Express火線LOGO3.1連接計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)到儀器 在將虛擬儀器與實(shí)際儀器連接時(shí)需考慮所使用在將虛擬儀器與實(shí)際儀器連接時(shí)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(zhǎng)度限制線長(zhǎng)度限制v電氣特性：信號(hào)電壓范圍、接地形式等電氣特性：信號(hào)電壓范圍、接地形式等v通信協(xié)議：協(xié)議類(lèi)型、數(shù)據(jù)形式、命令類(lèi)型等通信協(xié)議：協(xié)議類(lèi)型、數(shù)據(jù)形式、命令類(lèi)型等v驅(qū)動(dòng)程序：是否易于使用

4、，與現(xiàn)有開(kāi)發(fā)平臺(tái)是否驅(qū)動(dòng)程序：是否易于使用，與現(xiàn)有開(kāi)發(fā)平臺(tái)是否兼容兼容串行接口串行接口虛擬儀器軟件架構(gòu)虛擬儀器軟件架構(gòu)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(jiàn)的規(guī)范。 常用的串口標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，但RS-485可實(shí)現(xiàn)多站通信，即一對(duì)多通信。3.2 連接計(jì)算機(jī)到儀器串行總線串行總線（RS-232和RS-485）LOGO3.2連接計(jì)算機(jī)到儀器硬件：數(shù)字信號(hào)平均實(shí)驗(yàn)主體單元、電源線、RS232通信電纜、一端是兩個(gè)BNC母頭另一端是音頻插頭的音頻電纜。D

5、S432數(shù)字信號(hào)平均遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)LOGO3.3儀器控制的軟件規(guī)范儀器驅(qū)動(dòng)函數(shù)的一般工作流程是：儀器驅(qū)動(dòng)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(yīng)結(jié)果；4.根據(jù)讀取的結(jié)果對(duì)前面板上的顯示控件進(jìn)行更新。LOGO3.3儀器控制的軟件規(guī)范 VISA是虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)體系的簡(jiǎn)稱。它扮演了計(jì)算機(jī)與儀器之間的中間層連接角色，為計(jì)算機(jī)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(jié)構(gòu)圖VISA驅(qū)動(dòng)函數(shù)庫(kù)VISA驅(qū)動(dòng)注意：使用注意：使用VISA前需安裝前需安裝VISA驅(qū)動(dòng)，即驅(qū)動(dòng)，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(shè)置初始化。 VISA資源名稱資源名稱指定要打開(kāi)的資源。波特率波特率是傳輸速率。默認(rèn)值為9600。 數(shù)據(jù)比特?cái)?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(rèn)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(jìn)行儀器控制【例例1】串口讀寫(xiě)實(shí)例串口讀寫(xiě)實(shí)例控制一盞燈的亮與滅 把儀器控制命令寫(xiě)入單片機(jī)編寫(xiě)串口通訊程序計(jì)算機(jī)通過(guò)LabVIEW發(fā)送指令

7、至單片機(jī)通過(guò)VISA傳達(dá)指令實(shí)現(xiàn)燈的亮/滅通過(guò)RS232連接計(jì)算機(jī)與單片機(jī)LOGO3.5 遠(yuǎn)程儀器控制的實(shí)現(xiàn)【例1】遠(yuǎn)程操控發(fā)光二級(jí)管的亮與滅 要求：當(dāng)客戶端寫(xiě)入“0”指令時(shí)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)燈操作；當(dāng)客戶端寫(xiě)入“1”時(shí)，關(guān)燈。服務(wù)器建立連接 讀取指令通過(guò)VISA將指令寫(xiě)入串口，依靠單片機(jī)完成指令得到反饋，完成操作；關(guān)閉與服務(wù)器的連接 客戶端 寫(xiě)入指令LOGO 接收客戶端指令，向儀器接口寫(xiě)入操作指令接收客戶端指令，向儀器接口寫(xiě)入操作指令 通過(guò)串口與計(jì)算機(jī)連接，從通過(guò)串口與計(jì)算機(jī)連接，從VISA中讀取指令，中讀取指令，操控單片機(jī)工作操控單片機(jī)工作服務(wù)器服務(wù)器儀器儀器與服務(wù)器連接，與服務(wù)器連接， 發(fā)送請(qǐng)求發(fā)

8、送請(qǐng)求/接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)客戶端客戶端3.4LabVIEW進(jìn)行儀器控制編程編程 思路思路LOGO3.5 遠(yuǎn)程儀器控制的實(shí)現(xiàn) 服務(wù)器端要實(shí)現(xiàn)接收TCP信息（指令）和向VISA寫(xiě)入信息的過(guò)程，可以將程序設(shè)計(jì)為2個(gè)模塊：v其一用于接收TCP指令v另一個(gè)模塊用于向VISA發(fā)送指令，且該部分要承擔(dān)判斷指令是否與燈的當(dāng)前狀態(tài)一致的責(zé)任。LOGO3.5 遠(yuǎn)程儀器控制的實(shí)現(xiàn)完成后的服務(wù)器端程序完成后的服務(wù)器端程序LOGO3.5 遠(yuǎn)程儀器控制的實(shí)現(xiàn)完善完善:LOGOFB318型RLC電路實(shí)驗(yàn)儀器LOGOv以以 RLCRLC串聯(lián)電路特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)串聯(lián)電路特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)為例為例RLC暫態(tài)電路遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)LOGOLOGO客戶端

9、程序設(shè)計(jì)流程圖LOGO服務(wù)器程序設(shè)計(jì)流程圖LOGO3.6 遠(yuǎn)程儀器控制實(shí)踐 【拓展】 如果要分別操控電容、電感、電阻箱三個(gè)不同的電路元件，要如何實(shí)現(xiàn)呢？ 根據(jù)需求設(shè)計(jì)功能模塊：根據(jù)需求設(shè)計(jì)功能模塊： 客戶端：各電路元件初始值設(shè)置、各電路元件值的輸入客戶端：各電路元件初始值設(shè)置、各電路元件值的輸入 服務(wù)器端：各電路元件初始化、服務(wù)器端：各電路元件初始化、TCPTCP信息接收與信息接收與VISAVISA寫(xiě)入寫(xiě)入 v了解單片機(jī)相應(yīng)的指令號(hào)了解單片機(jī)相應(yīng)的指令號(hào),初始化命令字為初始化命令字為L(zhǎng)OGO3.6 遠(yuǎn)程儀器控制實(shí)踐 當(dāng)客戶端的電阻箱、電感箱、電容箱虛擬旋鈕置于不同檔位時(shí)，向單片機(jī)發(fā)送不同的命令

10、字。 單片機(jī)中設(shè)置的元件值與命令字的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示。 LOGOLOGOLOGO電路元件初始化電路元件初始化3.6 遠(yuǎn)程儀器控制實(shí)踐服務(wù)器LOGO電路元件當(dāng)前值設(shè)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(yuǎn)程儀器控制實(shí)踐服務(wù)器LOGO 電路元件初始化模塊電路元件初始化模塊 3.6 遠(yuǎn)程儀器控制實(shí)踐客戶端 因?yàn)橹噶钍轻槍?duì)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(zhuǎn)換為數(shù)組。LOGOv 電路元件當(dāng)前值設(shè)置v 各電路元件的虛擬旋鈕檔位作為條件選擇結(jié)構(gòu)的條件，結(jié)構(gòu)內(nèi)對(duì)

11、應(yīng)旋鈕的11個(gè)（0-10）檔位分別放置不同的命令字，這樣便實(shí)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(lèi)似的，命令字是ASCII值，故選用“類(lèi)型轉(zhuǎn)換”函數(shù)將ASCII值命令轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的字符，用“寫(xiě)入TCP數(shù)據(jù)”函數(shù)送往服務(wù)器。 3.6 遠(yuǎn)程儀器控制實(shí)踐客戶端電容電感的遠(yuǎn)程操控LOGO 當(dāng)想要設(shè)置電感值為0.1H時(shí)，旋鈕值為“1”,但發(fā)送至單片機(jī)的命令字為“17”，想要設(shè)置電感值為0.5H時(shí)，旋鈕值為“5”,但發(fā)送至單片機(jī)的命令字為“21”。因?yàn)槌跏寄J(rèn)值為0.1H，故應(yīng)把結(jié)構(gòu)“1”設(shè)置為默認(rèn)。具體參數(shù)在表1已經(jīng)給出，完成后參見(jiàn)下圖。其它電路元件的設(shè)置同理。3.6 遠(yuǎn)程儀器控制實(shí)踐客戶端LOGO完成元件當(dāng)前值模塊的設(shè)計(jì)：3.6 遠(yuǎn)程儀器控制實(shí)踐客戶端LOGO 需求分析，客戶端、服務(wù)器端各實(shí)需