虚拟仪器与智能测量实验指导书
实验十六 模拟电梯超重报警系统设计
一、实验目的
1．复习采集卡AD采集与数字IO功能。 2．掌握AD采集与数字IO的结合使用。 二、实验原理
本实验使用的步进电机用直流+12V 电压，电机线圈由A、/A、B、/B 四相组成。 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。）
四相四拍 四相八拍
顺序/相 A /A B /B 0123 1000 0100 0010 0001 A /A B /B 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 2 0 1 0 0 3 0 1 1 0 4 0 0 1 0 5 0 0 1 1 6 0 0 0 1 7 1 0 0 1
电机带动磁铁转动，磁铁的位置代表“电梯”的位置，利用霍尔元件检测“电梯”的位置，即“电梯”处于某个霍尔元件位置时，相应霍尔传感器通过电路传出TTL高电平信号，信号由采集卡DI传给计算机，通过程序判断“电梯”的“当前楼层”，此即实现DI采集功能。
由程序判断“当前楼层”后，输出数字信号给采集卡，控制采集卡输出数字控制信号，一部分信号传递给ULN2003芯片电路驱动步进电机转动，一部分信号驱动数码管，在硬件上显示“当前楼层”，此即实现DO控制。
通过力敏传感器将压力信号转化为电压信号，再将电压信号通过电路处理成NI PCI-6221采集卡准确采集范围内的电压，然后利用NI PCI-6221采集卡采集输入计算机，最后通过LabVIEW编程运算和显示采集到的信号。
程序通过采集的AD值判断是否“超重”，进而通过数字IO控制“电梯”是否“运行”，此即AD采集与数字IO的结合使用。电路原理图参考“电子称”、“步进电机控制”。 三、实验步骤
1.将压力传感器与桥用激励电路装上实验箱，拧上彩色螺母固定。
2. 将模块上OUT端用导线连接至实验箱AI9端，将模块上外接电源接口-5V端用导线连接至实验箱-5V端，将GND端连接至实验箱AGND端。
3. 按照压力的测量实验校准“电子秤”。输入一个合适的“电梯最大承重”值，再输入一个“要求楼层”，让“电梯”运行起来。在“电梯”运行途中给“电子秤”施加压力直至压力值超过“电梯最大承重”，观察“电梯”电梯运行状态。
4. 改变“要求楼层”，看电梯是否运行。减小压力值直至小于“电梯最大承重”观察“电梯”运行状态。 四、参考程序
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五、实验报告要求
1．调试编辑以上VI，按顺序打印以上VI的前面板与程序框图后，贴在实验报告上；实验报告中要求详细说明设计步骤要点。
2．心得体会及其它。
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实验十七 遥控电风扇系统设计
一、实验目的
1．进一步熟练掌握采集卡DA输出功能、数字IO功能。 2．学会DA输出功能、数字IO功能的结合使用。 二、实验原理
LabVIEW程序输出信号给采集卡，控制采集卡DO口输出数字信号驱动红外发光二极管工作，实现DO控制。
发出的红外光由HS0038红外光传感器门电路接收，转换成TTL电平信号传输给采集卡DI口，采集卡将采集到的数字信号进一步传输给计算机，计算机通过LabVIEW程序判断和处理接收的信号，实现DI采集。根据接收到的信号，LabVIEW程序输出控制信号给采集卡，采集卡通过DA口输出相应电压，经过信号放大与功率放大控制电机旋转，实现DA控制。 三、实验步骤
1. 将采集卡连接计算机与实验箱。将电机转速控制与测速电路模块和红外数据传输与控制电路模块装上实验箱，拧上彩色螺母固定。
2. 将电机模块上DA1端连接至采集卡AO1，GND端连接至采集卡AO GND端；红外模块上DI9端（或TP7）用导线连接至采集卡P1.2端，CON_IN端连接至采集卡P1.7，GND端连接至采集卡DGND端。
3.运行程序，分别选择“大风”、“中风”、“小风”、“阵风”、“停止”，观察实验现象。
四、实验报告要求
1．调试编辑以上VI，按顺序打印以上VI的前面板与程序框图后，贴在实验报告上；实验报告中要求详细说明设计步骤要点。
2．心得体会及其它。
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第三篇 LabVIEW信号处理单元
实验十八 典型信号频谱分析
一、实验目的
1．在理论学习的基础上，通过本实验熟悉典型信号的波形和频谱特征，并能够从信号频谱中读取所需信息。
2．了解信号频谱分析的基本方法及仪器设备。 二、实验内容
利用“NI PCI/PXI6221典型信号频谱分析.vi”程序观察几种典型信号的频谱图。 三、实验内容实验仪器、设备及器材
Windows系统PC机一台、NI PCI/PXI6221采集卡一块、信号源一台、导线若干。 四、实验原理
频谱就是频率的分布曲线，复杂振荡分解为振幅不同和频率不同的谐振荡，这些谐振荡的幅值按频率排列的图形叫做频谱。广泛应用在声学、光学和无线电技术等方面。 频谱是频率谱密度的简称。它将对信号的研究从时域引到频域，从而带来更直观的认识。
本实验利用LabVIEW程序编写成的信号频谱分析系统对几种典型信号进行频谱分析。输入信号可以是程序产生的仿真信号，也可以通过NI PCI/PXI6221数据采集卡采集外部信号源产生的信号。程序对输入信号进行数据处理，将分析结果在计算机上显示出来。 五、实验步骤
1.将采集卡连接计算机与外部信号源。
2.打开“典型信号频谱分析.vi”程序，并运行。 3.“输入信号”控件选择“仿真”。 4.输入“采样数”和“采样率”。 5.设置输入信号参数（“信号类型”、“频率”、“幅值”等）。 6.观察各图表显示的结果。 7.改变界面左下角控件（“窗”、“窗参数”、“映射模式”、“平均参数”等）值，再次观察图表显示的结果。
8.“输入信号”控件选择“外部”。 9.重复步骤4、6、7。 六、参考程序
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