基于Measurement Studio的USB数据采集应用

发布时间：2007-04-28

　　关键词：NI Measurement Studio   DAQ　Visual Basic

　　一 前言

　　NI Measurement Studio是一个为了Visual Studio.NET和Visual Studio 6.0环境提供的集成式工具包，包括各种常用的测量和自动化控件、工具和类库。它使用标准的程序开发语言，提供了强大的虚拟仪器所需的工具。使用虚拟仪器技术，用户可将个人电脑和测量硬件如数据采集或视觉及运动控制器结合起来。

　　二 USB的数据采集设备DAQ卡

　　NI提供的高性能的数据采集产品DAQ设备，具有精确测量、缩短开发时间、降低开发成本的品质。

　　1. 高质量测量性能

　　各种各样的传感器，最终都是将物理参量转换为可以通过电线传送的电信号。DAQ设备能够读取到电线上传输过来的精确数值，最大程度减少可能产生的各类误差。

　　(1)DAQ设备高品质的元部件能在很大的温度范围内保持数值的稳定；补偿元件可为其他部件产生逆向误差，从而有效地中和误差；板上温度传感器可以供编程或操作人员用来评估设备当前温度。

　　(2)DAQ设备采用最优的组件，使得模数转换器(ADC)中最常出现的误差达到最小化。ADC的最常见误差主要分两类：即线性和非线性误差。这两种误差可相对方便地用一个简单的线性公式得以纠正。DAQ设备的自校准功能可自动地校准线性误差。高质量的组件与优越的板卡设计组合，可最小化非线性误差带来的影响。

　　2. 软件集成功能

　　(1)能与通用的编程环境完全集成。Measurement Studio在VB的基础上加了用于数据采集、分析和显示的工具。其中功能包括：单个函数完成波形或单点数据的采集；分析组件，包括数组处理、曲线拟合和信号统计等；视觉化的组成部分，包括2维和3维图表、旋钮和开关等。

　　(2)板卡和通道配置：DAQ设备的配置软件可快速诊断板卡本身或连接上的问题，并且它们的虚拟通道可自动配置模拟和数字通道，减少了开发时间。

　　(3)定时和触发控制：模拟输入、输出，定时器/计数器可以同步，时间精度达到纳秒级。

　　3. NI提供USB的数据采集DAQ卡

　　Measurement Studio数据采集界面具有一个类似向导的交互式界面，DAQ助手，可用来选择采样速率、触发、计时、时钟选择、缩放、信号类型和其他稳定性配置，同时也提供了最佳单点采集和多线程性能。与以前的数据采集界面相比，这些新的优化将性能提高了10到20倍。

　　NI提供了各种USB接口的数据采集(DAQ)设备，开发软件使用的是NI Measurement Studio和Visual Basic 6.0。其中NI Measurement Studio提供了Visual Basic 6.0环境下开发所需的ActiveX控件和类库。利用交互式ActiveX属性界面，可为模拟输入和输出、数字I/O、GPIB、VISA以及更多的设备图形化配置数据采集和仪器控制应用程序。科学分析库包括很多常用函数，如快速傅立叶变换、频谱测量和数组操作等。此外，包含在Measurement Studio里的ActiveX用户界面控件专为创建一个如同真实世界仪器的虚拟仪器系统而设计。

　　先从MAX(Measurement and Automation eXplorer)开始，这是一个可配置所有硬件的中心软件。安装DAQ设备。转换至Visual Studio.NET利用USB DAQ设备采集真实数据。

　　MAX是一个简单易用的配置工具，用以配置并测试硬件设备。MAX是随同NI-DAQmx驱动服务软件一同安装的。双击MAX，找到已安装的硬件，数据区域用于创建数据采集任务。

　　三 DAQ卡在Visual Basic的配置工作

　　Visual Basic编程语言具有事件驱动开发环境，为程序的开发提供了各种控件。如果在Visual Basic环境中开发程序，确保驱动具有能适合这种开发语言编程方式的自定义控件，如NI-DAQ的控件。

　　本设计中编程语言采用VB6，图形界面采用NI公司的Measurement Studio for VB，首先，在Visual Basic的[工程]下[部件]里[引用]部分添加NI-DAQmx  CAPI，导入DAQmx函数，添加NI-DAQmx错误模块，这一模块将帮助报告运行时出现的任何DAQmx错误。其次，Measurement Studio提供了一套用户界面控件，例如用于绘制数据的图形。导入Measure-ment Studio用户界面控件，添加采集控件以及显示输出波形。最后，完成采集后，需要通过调用DAQmxStopTask和DAQmxClearTask函数来清除资源，并添加ErrorHandler代码，这个代码在任何DAQmx错误时执行，设置弹出消息框以显示详细的错误信息。利用NI Measurement Studio和USB DAQ，可在数分钟内创建一个完整的测量应用。

　　四 应用实例

　　采用USB-6009型DAQ设备实现电压信号采集，它具有1个数字脉冲计数器、2路12位模拟输出、8路14位模拟输入、12条数字I/O线，USB即插即用接口、低价位、自动代码生成、NI-DAQmx支持、通过Measurement Studio与Visual Basic 6.0轻松集成。

　　转换到Visual Basic界面对DAQ设备进行配置。导入电压采集界面：在控件中添加National Instruments CW UI 8.0，拖放measurement Studio图形至Visual Basic表格上。添加采集控件，使用PlotY函数绘制所采集的数据至CWGraph1显示输出电压波形；添加分析至应用程序，对所采集的数据进行一次频谱测量，以显示所采集信号的频率结构，在控件中添加National Instruments CW Analysis 6.0，将DSP ActiveX控件拖至表格，完成功率谱分析并将数据显示至图形上(输出结果如图1所示)。此外，添加代码来记录数据至文本文件，打开文件并可设置每一个数据点，利用Microsoft Excel查看结果(如图2所示)。

　　五 结论

　　随着现代电子、计算机以及信号处理技术的发展，数据采集与处理系统在测量中的应用正越来越受到人们的重视。将NI Measurement Studio应用在Visual Basic中，不仅简化了与各种仪器的连接和通信任务，还可以使用内建仪器I/O库或内建仪器驱动快速地从USB仪器采集数据，非常方便，而且编程极为简单，使用户可在更短的时间内完成关键任务的测试、测量或控制。