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1. 連接硬體

在使用 NI LabVIEW 軟體搭配 NI 資料擷取 (DAQ) 硬體之前,必須先設定相關裝置。接著將說明應如何安裝正確的驅動程式,並使用 NI Measurement & Automation Explorer (MAX) 進而連接、設定、測試自己的裝置。另可透過 NI myDAQ 的量測/控制工具,說明設定程序;且相同程序亦可套用至其他 USB 多功能 DAQ 介面卡,如 NI Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite (NI ELVIS) II 或 NI USB-6009。


詳細說明

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安裝硬體驅動程式

在連接或安裝多功能 DAQ 介面卡之前,必須先安裝合適的硬體驅動程式。大多數的 NI 多功能 DAQ 介面卡,均可透過 NI-DAQmx 驅動程式而溝通電腦。另可透過 NI ELVISmx 驅動程式,即可存取如 NI ELVIS II 與 NI myDAQ 的教學裝置;NI ELVISmx 驅動程式已隨附於 NI-DAQmx 驅動程式中,可溝通使用者的電腦。且 NI ELVISmx 又具備額外功能,如圖 1 的 NI ELVISmx Instrument Launcher。點選此處以進一步了解 NI ELVISmx。


圖 1. NI ELVISmx Instrument Launcher

下載 NI ELVISmx 驅動程式
下載 NI-DAQmx 驅動程式

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NI Measurement & Automation Explorer (MAX)

類似 Windows Device Manager 管理已連至 Windows 電腦的所有週邊設備,MAX 則可管理所有 NI 軟、硬體。此應用程式將與大多數的 NI 軟體組合一併安裝。進一步了解 MAX 的常用功能:SoftwareDevices and Interfaces

注意:MAX 中可存取 2 組系統:安裝於本端的軟、硬體,均已列於 My System 之下;另外 Remote Systems 則包含網路偵測到的所有遠端系統,如 NI CompactRIO 硬體或 Real-Time PXI 系統。

圖 2. MAX 使用者介面

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軟體

若能了解系統上的軟體與驅動程式,將有助於設定量測系統並除錯。如圖 3 所示,MAX 的 Software 將列出本端電腦已安裝的所有 NI 軟體。


圖 3. MAX 使用者介面列出已安裝於本端的 NI 軟體

當點選已安裝的軟體組合 (如 LabVIEW 2010 SP1) 時,將於軟體清單右側顯示詳細資訊。針對如 LabVIEW 的開發系統,則所有已安裝的模組/工具組、版本、說明、可執行檔的路徑,均將顯示於右側的視窗面板中;如圖 4 所示。

圖 4. MAX 中所顯示
LabVIEW 2010 SP1 (Version 10.0.1) 的詳細資訊

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硬體

因為可檢視並管理所有已連線的硬體,僅需單一介面即可輕鬆設定硬體。所有 NI 硬體與「NI 軟硬體可銜接的週邊設備」,均將列於 MAX 的 Devices and Interfaces 中,如圖 5 所示。


圖 5. 已安裝於本端的 NI 硬體

在圖 5 中的系統則已安裝了 NI myDAQ 與 NI ELVIS II。因為首先安裝並偵測到 NI myDAQ 介面卡,所以系統將之編號為 Dev1 (Device 1);後續偵測到的 NI ELVIS II 則編號為 Dev2 (Device 2)。如圖 6 所示,只要對裝置按下滑鼠右鍵,點選 Rename 即可重新命名該款裝置。


圖 6. MAX 中的 NI myDAQ 裝置快捷功能表

此範例均重新命名裝置為產品名稱,即 NI myDAQ 與 NI ELVIS II (如圖 7)。在程式設計期間,如此可更直覺的選擇裝置。


圖 7. 將裝置重新命名為對應的產品名稱

而滑鼠右鍵功能表亦提供 Create Task… 選項,可於 LabVIEW 中建立資料擷取作業,適用於類比輸出/輸入等。MAX 並可設計自己的資料擷取或產生作業,亦可產生逐步進行的圖形化介面,而取代 LabVIEW 中的初階 NI-DAQmx API。

如圖 8 所示 NI myDAQ 介面卡的 Device Pinouts 選項,則可提供 I/O 端點的虛擬參考,協助使用者找出合適的連結端點。請注意,並非所有裝置均適用此功能。

圖 8. NI myDAQ 裝置的腳位

另外 2 個有用資源則為 Reset DeviceSelf-Test。重設裝置可清除所有的相關參考、線路、作業。對話框將顯示重設結果 (如圖 9)。


圖 9. 成功重設 NI-DAQmx 介面卡之後的對話框

Self-test 則可檢查 NI-DAQmx 驅動程式是否成功溝通裝置。對話框將顯示自我檢測的結果,圖 10 即為成功自我檢測之後的對話框。


圖 10. 成功自我檢測 NI-DAQmx 介面卡之後的對話框

若重設/自我檢測失敗,則將顯示錯誤號碼;可至 ni.com 搜尋錯誤號碼以了解原因。

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Test 面板

在理想情況下,最好是能迅速測試「目前接收或輸出的電壓/訊號是否正確」。對裝置按下滑鼠右鍵所蹦現的功能表,則有 Test 面板提供此功能。此功能可測試 DAQ 介面卡 (如 NI myDAQ 或 NI ELVIS II) 的類比輸出/輸入、數位 I/O、計數器 I/O,如圖 11 所示。亦可設定其組態、輸入範圍、取樣模式、所要測試的通道。


圖 11. NI myDAQ 介面卡的類比輸入 Test 面板

圖 12 則透過圖形化方式,呈現 ai0 針腳所擷取的類比輸入電壓資料。請注意,右下角附近亦將顯示了即時數值

圖 12. Test 面板的類比輸入資料

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更多資源

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逐步程序

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影片接著將測試/檢驗 NI DAQ 介面卡 (NI myDAQ 或 NI ELVIS II) 是否正確運作。在開始之前,必須先開啟介面卡的 Test 面板。

  1. 啟動 NI Measurement & Automation Explorer (MAX)。
    1. 點選 開始 » 程式 » National Instruments » Measurement & Automation Explorer
  2. 開啟 Test panels。
    1. 展開 My Systems
    2. 展開 Devices and Interfaces
    3. 對裝置按下滑鼠右鍵,再點選 Test Panels

現在可透過 Test 面板確認類比輸出/輸入、數位 I/O、計數器 I/O 均正常運作。在此範例中,我們測試 NI myDAQ。

類比輸入

Test 面板的預設值將開啟類比輸入。當然,使用者可選擇想要測試的通道 (請注意,當然亦可存取音訊輸入通道與 DMM)、通道輸入範圍、取樣模式、輸入端點設定等。但我們在這裡直接用預設值測試,只要按下 Start 即可。

注意: 若輸入通道尚未連接訊號,則訊號將流動且無法穩定。此為正常現象。

若要確認類比輸入可正確讀取,則請輸入已知電壓。此時可使用任何已知訊號,如 AA 電池;但這裡我們使用裝置上的 + 軌:

  1. +5 V 軌連至 ai0+ 端點。
  2. DGND 端點連至 ai0- 端點。
  3. 在 MAX 測試面板中,瀏覽 Analog Input 分頁。
  4. 針對輸入通道而點選 DevX/ai0;這裡的 X 是該介面卡的編號。
  5. 選擇 ModeOn Demand
  6. 針對 Input Configuration 選擇 Differential
  7. 再對 Max Input Limit 輸入 10;對 Min Input Limit 輸入 -10
  8. 按下 Start 按鈕即可觀察電壓。
  9. 圖表將顯示 4.7 ~ 5.0 VDC。

注意:此電壓將依 USB 集線器的功率而變化,所以可能不會正好 5 V,但數值將穩定呈現。


圖 13.類比輸入接線

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類比輸出

若要測試類比輸出,則需將類比輸出迴接至類比輸入,以檢驗其電壓。可設定實體裝置以利測試。
注意: 若尚未檢驗類比輸入,則可立刻開始再回來繼續下列動作。

  1. ao0 連至 ai0+ 端點。
  2. AGND 連至 ai0- 端點。
  3. 瀏覽 MAX 測試面板的 Analog Output 分頁。
  4. 針對輸入通道而點選 DevX/ao0;這裡的 X 是該介面卡的編號。
  5. 選擇 ModeSinewave Generation
  6. 選擇 Transfer Mechanism<Default>
  7. 再對 Max Output Limit 輸入 10;對 Min Output Limit 輸入 -10
  8. 輸入 1k1000rate (Hz)
  9. Sinewave Amplitude 輸入 5
  10. 按下 Start 按鈕即可輸出正弦波。

現在用類比輸入檢驗類比輸出。依上述類比輸入的步驟,即可設定類比輸入。按下 Run,即可看到圖表指示元顯示 5 V 振幅、10 Vpk-pk 的正弦波。


圖 14.類比輸出接線

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數位 I/O

若要測試數位 I/O,則將 DIO0 連至 DIO4;DIO1 連至 DIO5;DIO2 連至 DIO6;DIO3 連至 DIO7。上述組合各自使用 1 組接線,即總共需 4 組接線 (如圖 15)。在接線之後,回到 MAX 中的 Test 面板。

  1. 瀏覽 MAX 測試面板的 Digital I/O 分頁。
  2. 針對輸入通道而點選 DevX/ctr0;這裡的 X 是該介面卡的編號。
  3. 針對 Port Name 選擇 Port0
  4. 針對 Port/Line Direction 選擇 Port0/line0:7
  5. 線路 0-3 將為輸入;4-7 將為輸出。
  6. 按下 Start 按鈕。
  7. 針對線路 0-3 可切換軟體開關,以觀察線路 4-7 的軟體 LED 變化。


圖 15.數位 I/O 接線

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計數器 I/O

計數器可同時精確輸出、輸入數位訊號。首先,套用 5 V ~ 0 V 脈衝列,以測試輸入;計數器可偵測由高轉低/由低轉高的移轉現象。
注意:若手邊並沒有單極雙投 (SPDT) 切換器,則只要將接線連至 PFI3,再將接線的另一端連接並中斷 +5 V 端點。

  1. 連接 1 組 330 Ω 電阻器,並將 SPDT 切換器串聯至 DIO 3 端點;如圖 16 所示。
  2. 將 SPDT 切換器的一端連至 DGND 端點,另一端連至 +5 V 端點。
  3. 瀏覽 MAX 測試面板的 Counter I/O 分頁。
  4. 針對輸入通道而點選 DevX/ctr0;這裡的 X 是該介面卡的編號。
  5. 選擇 ModeEdge Counting
  6. 選擇 Edge Source/DevX/PFI3
  7. 按下 Start 按鈕,再切換 SPDT 以開始計數邊緣。

注意:若訊號上並無任何雜訊,則每次 SPDT 切換器在開關時,均可能計數達多個邊緣。


圖 16. 計數器輸入接線

現在將測試計數器脈衝列的輸出,即為一系列的數位高/低脈衝,常用以觸發事件 (如資料擷取的取樣時脈)。若要輸出脈衝列,則必須

  1. DIO 3+5 V 端點之間,串聯 1 組 330 Ω 電阻器與 1 組 LED;如圖 17 所示。
  2. 瀏覽 MAX 測試面板的 Counter I/O 分頁。
  3. 針對輸入通道而點選 DevX/ctr0;這裡的 X 是該介面卡的編號。
  4. 選擇 ModePulse Train Generation
  5. /DevX/PFI3 為適用 Pulse Terminal 的唯一選項。
  6. 針對 Frequency 輸入 1。
    1. 接著將每 1 秒 (或 1 Hz) 輸出高與低脈衝。
  7. 按下 Start 即可觀察 LED 以 1 Hz 的速率閃爍。

圖 17. 計數器輸出接線

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Module Quiz:連接硬體

完成簡易測驗,看看自己是否了解「連接硬體」影片中的概念。

  1. __________ 可測試裝置的基本功能,以了解是否正確溝通驅動程式。
    Test 面板
    針腳配置 (Pinout)
    重設裝置
    自我測試 (Self-Test)

     
  2. __________  可清除 DAQ 介面卡相關的所有作業與參考。
    Test 面板
    針腳配置 (Pinout)
    重設裝置
    自我測試 (Self-Test)

     
  3. __________  為初階測試環境,可檢驗所有輸出/輸入是否依所需狀態而作業。
    Test 面板
    針腳配置 (Pinout)
    重設裝置
    自我測試 (Self-Test)

     
  4. __________ 可顯示 DAQ 介面卡的所有針腳與端點配置。
    Test 面板
    針腳配置 (Pinout)
    重設裝置
    自我測試 (Self-Test)

     

Cumulative Exam:
LabVIEW 與 DAQ

了解自己對 LabVIEW 與 DAQ 的熟悉程度。建議先完成 LabVIEW Basic ConceptsLabVIEW Basic Tasks 之後,再接受此測驗。本測驗共有 26 題多重選擇題。

開始


Cumulative Project:
LabVIEW 與 DAQ

透過 LabVIEW 與 DAQ 介面卡而擷取、處理、顯示資料,了解自己建立完整系統的實力。建議先完成 LabVIEW Basic ConceptsLabVIEW Basic Tasks 之後,再接受此方案。

開始