数据采集(DAQ)硬件作为计算机与外部信号的接口，在工业上有着广泛的应用。亚博国际官网平台网址本应用说明介绍了从GreenPAK SLG46620V[5]传输数字数据到计算机并由LabVIEW VI接收的过程。通过USB接口与GreenPAK SLG46620V TTL模块(FT232RL)建立接口。建立串行接口后，在LabVIEW GUI中接收到的数字数据由8个“LED’s”表示，并显示ON/OFF。采用GreenPAK SLG46620V的数据采集系统具有8个数字输入通道，使用GreenPAK SLG46620V完成数据采集只需不到10美元，具有高效、低成本和紧凑的特点。

LabVIEW和NI-VISA简介

虚拟仪器

LabVIEW软件用于各种应用和行业。亚博国际官网平台网址LabVIEW是一个高效的开发环境，用于创建与实际数据或不同字段中的信号交互的自定义应用程序。亚博国际官网平台网址

NI-VISA

虚拟仪器软件体系结构(VISA)是配置、编程和排除各种仪器系统(包括串行接口)故障的标准。

它提供了硬件与LabVIEW之间的编程接口。NI-VISA是国家仪器实施的VISA I/O标准。

采集硬件设计

8-CH d D DAQ硬件原理图如图1所示。1。

图1所示。8-Ch DI硬件原理图

FT232RL USB to TTL模块

FT232RL USB为FT232RL进行串行分支是一个小型电路板，内置USB中的串行UART接口。此小突破由FTDI的FT232RL IC围绕FTDI，内部振荡器构建。将此板的RX引脚连接到GreenPak开发套件的引脚12。引脚12将被编程为GreenPak设计器中的TX引脚，并将串行数据发送到LabVIEW VI。

图2。FT232RL USB to TTL模块

图3。四通道5V继电器模块板

配置COM端口

当模块在设备管理器中检测到COM端口时，它可以通过NI Max配置。我们使用COM端口的默认参数。COM端口的配置也可以在LabVIEW编程中稍后更改。

四通道5V继电器模块板

该模块有四个松乐继电器“0SRD-05VDC-SL-C”。每个继电器由光耦817C驱动。外部5V电源用于VCC和接地引脚。SLG46620V数字引脚与继电器的常开(NO)触点接口。这些继电器的使用仅仅是产生8个数字信号，SLG46620V可以在其输入端取样并演示其功能。

GreenPAK设计规范

设计代码由四个部分组成

启用数字写操作
4比特模10计数器
重置计数器模10
连接开始位，8位数字输入和停止位

图4。启用数字写操作

启用数字写操作

这部分代码实现了从GreenPAK SLG46620V到LabVIEW的数字输入写入操作。当PIN 20设置高时，它在上升边缘上设置' DFF 6 '。复位引脚通过逆变器永久低电平。Enable Write通过P10传递给Matrix 0。

4比特模10计数器

这个4位同步计数器电路需要在8个数字输入、启动位和停止位之间切换控制。

图5. 4位MOD-10计数器

GreenPak中的正常计数器具有一个输出，因此它不能在此处使用。在触发器的四个输出（Q4，Q3，Q2和Q1）中，Q4是MSB，Q1是LSB。

此外，电路最多可计入10个状态，然后通过重置块重置它（在下一节中解释。

一块柜台的工作

计数器的第一个块由P10启用（启用写入）。然后，XOR门（2-L0）将其输出高设置为“DFF 0”输出高。CLK通过OSC和CNTO块设置设定为具有104μs的时间段。

对于每104µS，时钟输入检查DFF 0块输入(来自异或门(2-L0))，并将其设置高或低。高Q1输出然后通过AND门(3-L0)为下一个块。在CLK的下一个循环中，异或门(2-L0)输入端的高Q1将其输出切换为零，并传递给下一个块。

因此，对于CLK的每个时钟周期，第一个块的输出在0和1之间切换。

图6. 4位计数器的第一个块

图7。4位计数器的第二块

如图7所示，计数器的第二个块与第一个块相似，除了启用输入来自第一个块(3-L0输出)。

接下来的两个区块也类似于第二个区块。

第一个块在CLK的每个周期中启用，因此它的输出在每个周期中进行切换。
第2、3、4个块分别在CLK的第2、3、4个周期中启用，因此它们的输出分别在第2、3、4个周期中切换。

重置计数器模10

在正常操作的计数器(启用后)，它开始计数从0000,0001,0010…1001。

图8.重置MOD-10计数器

表1。计数器输出和数据位

老不	Q4Q3Q2Q1	小数	数据
1	0000	0	开始位（0）
2	0001	1	D1
3.	0010	2	D2
4	0011	3.	D3
5	0100	4	D4
6	0101	5	D5
7	0110.	6	D6
8	0111.	7	D7
9	1000	8	D8
10	1001	9	停止位(1)

由于我们要处理10个数据位(8个数据位，启动位和停止位)，因此到达10后^th状态（1001），我们需要在下一个周期中重置到其初始状态（0000）的计数器。否则，它开始计算最多1111（16个状态），然后溢出。

在将Q4和Q2高的计数器的第11状态之前，AND门（3-L3）重置计数器。

连接8个数字输入，起始位和停止位

在这一阶段，计数器输出触发一个10位(开始位，8数字输入和停止位)被路由到PIN 12一个接一个。示例数据流的结构如下所示。

图9。串行数据流

图9显示PIN 12的正常输出应该是高的。当数据开始写入时，发送一个起始位(0)，然后在包的末尾发送8个数据位和一个停止位(1)。

数据流的基本构造块

在GreenPAK设计中，我们使用3位LUT作为连接10位数据位的基本构建块。这3位LUT的真值表如下所示。

当IN2低时，输出与IN1相同，当IN2高时，输出与IN0相同。由于我们主要有3位LUT可用，因此我们必须结合它们。

更广泛的输入LUT将使设计更简单。

当启用写低时，在PIN12出现一个连续的高值。(参见属性中的LUT 4真值表)。

当Enable write为高，4位计数器所有4个输出都为低时，LUT8的IN1 (GND, start bit)通过块出现在PIN12上。

当CLK开始增加4个输出引脚(Q1, Q2, Q3, Q4)时，D1, D2，…D8开始出现在PIN 12上，一个接一个，每个周期(104µs)。

表2。3位LUT真值表

在2	在1	在0	输出
0	0	0	0
0	0	1	0
0	1	0	1
0	1	1	1
1	0	0	0
1	0	1	1
1	1	0	0
1	1	1	1

图10。数据流的连接

在D8之后，输出将出现停止位（VDD）。这完成了8个数字输入的串行数据流。在CLK 10个周期之后，所有10位（起始位，8个数字输入和停止位）输出到PIN12。计数器已重置（请参阅“3.复位MOD-10计数器”），并且在PIN12中继续为每10个CLK循环输出数据。

通过FT232RL模块的RX引脚，此数据到达LabVIEW。在LabVIEW中以9600 bps的波特率（约104μs）在LabVIEW中收到每位104μs的数据。

运行LabVIEW GUI

现在插入FT232RL模块并进入前面板。单击“选择COM端口”下拉菜单，按“刷新”，选择COM端口。在这个例子中是COM6，但在你的例子中可能是其他数字。同时，模块的Tx引脚应与GreenPAK开发套件的pin12连接，并且必须从GreenPAK芯片启用数字写操作(pin20必须高)。

选择COM端口后，按连续运行．它在面板的右上角。必须注意的是，在按下“连续运行”键之前，必须选择COM端口，否则程序将出现错误，然后必须从任务管理器关闭它。

现在从GreenPak仿真器（按钮选项）打开/关闭不同的数字引脚，并在LabVIEW中观看相应的LED开/关。

例子

当重型工业负载运行时，通常是通过继电器，这些继电器可能有未使用的触点可用。额外的触点可用作指示负载状态(ON/OFF)的源。GreenPAK地面可以连接到一个触点，而另一个触点连接到GreenPAK输入端，该输入端有一个内部上拉程序。当触点断开(负载OFF)时，数字输入读数高，当触点闭合(负载ON)时，数字输入读数低。然后LabVIEW通过GreenPAK芯片读取数字引脚，并在VI中开启/关闭LED。

图11。在LabVIEW中选择COM端口

该场景是模拟的(在附加的视频)八个继电器从板前面描述。相应的LED状态随继电器动作而变化。在将GreenPAK芯片的数字输入与可能可用的触点连接之前，必须确保高电压侧的正确接地。这是一个必要的设计考虑到一般安全和所有硬件。

限制

该设计提供了一个低成本的DAQ解决方案，仅限于DO通道，并且DO更新速率被限制在COM端口波特率9600bps(约9600bps)。10 khz)。在将GreenPAK输入连接到继电器触点时应小心。

由于接地不当或继电器接触侧感应尖峰而产生的高电压可能超过GreenPAK输入的额定值，造成安全隐患。

结论

此应用说明仅展示了专用DI通道的有用性，用于工业控制。虽然它无法更新超过10kHz，但Windows应用程序通常需要200毫秒才能更新。亚博国际官网平台网址因此，9600 BPS的COM港波特兰相对充足。

这种设计的成本优势使它成为专用控制的一个有吸引力的选择，允许更多的安装。

此外，使用SLG46620V的设计可以制作非常紧凑，这允许置换通用DAQ根本不合适的位置。此外，本应用示例以及“使用LabVIEW”的“8通道数字输出数据采集卡”可以组合以制作完整的工业DIO解决方案。

附录:LabVIEW编程指南(用于应用说明)

创建空白VI后，转到NI LabVIEW前面板并右键单击，打开“控制”窗口。选择现代>> I / O >> Visa资源。

添加“使能读操作”按钮，在LabVIEW前面板中再次右击，选择“现代>> Boolean >> Vertical Slide switch”。

图12。在LabVIEW前面板中添加COM端口

图13。在LabVIEW前面板中添加垂直滑动开关

LabVIEW编程的下一步是连接这些组件来接收来自GreenPAK SLG46620V的数据。为此，转到框图(在前面板时按CTRL + E, CTRL + E将在前面板和框图之间切换屏幕)。

在框图中添加数字常量、大小写结构、VISA串行、VISA读取、VISA关闭、无符号字节数组、索引数组、数字到布尔数组和数组到集群函数。可以在右上角的搜索框中搜索这些组件，然后逐个添加。

将光标悬停在“Array to Cluster”的输出位置，右键单击>>，创建>>指示器。一个八排LED显示屏出现在前面板(它可以调整为更多或更少的LED的数量)。

COM端口的配置如图14所示。连接可以通过将光标悬停在连接上，然后向左单击并向目标连接拖动来完成。

图14. LabVIEW中的COM端口配置

在这里，我们可以更改NI MAX中默认的COM端口设置。

启用读操作按钮用于选择案例结构。下一步是配置案例结构的真实窗口。建立与COM端口的连接时，将控制传输到此窗口，并从COM端口读取数据。

图15。COM端口在LabVIEW中读取配置

从COM端口读取的数据是一个字符串，它将转换为无符号字节数组，然后转换为布尔数组。然后将结果显示为八个LED的集群。从COM端口读取数据后，COM端口关闭，以便在不退出LabVIEW的情况下使用其他应用程序使用。亚博国际官网平台网址

使用LABVIEW的AN-1131 8路数字输入数据采集卡

参考文献

介绍