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使用 NI myDAQ与NI Multisim电路设计软件协同工作

2014-01-14

核心提示:概览 Multisim中的 myDAQ仪器可以让你将原理图中的电路和按照原理图搭建的原型电路进行对比。本文将介绍如何使用Multisim电路设

概览
 
Multisim中的 myDAQ仪器可以让你将原理图中的电路和按照原理图搭建的原型电路进行对比。本文将介绍如何使用Multisim电路设计软件中的 NI myDAQ仪器,并举例展示其电路诊断功能。本文首先会介绍怎样使用Multisim打开与myDAQ对应的电路设计模板。还会介绍如何启用或者禁用模板上特定的myDAQ仪器。最后,本文会展示一些实用的有关myDAQmx中不同仪器的使用实例。
 
 
目录
 
 
 
准备工作
 
要完成本文中的练习,用户需要首先将myDAQ设备正确连接。而且,本文中的练习需要用户安装好myDAQ软件套件。用户必须按照以下顺序安装好所有的组件:LabVIEW, Circuit Design Suite, DAQmx。
本文中的练习还需要用户准备好一块面包板,一只电容(.1uF), 一只电阻 (1kohm), 和一些导线。
 
 
NI myDAQ设计模板
 
在Multisim中,点击主菜单栏,选择File>>New>>>>NI myDAQ Design可以打开“NI myDAQ Design”模板,启动myDAQ仪器。
 
图1. 启动NI myDAQ设计模板
 
故障排除:如果在菜单中无法找到该模板,请重新安装DAQmx(在安装DAQmx软件之前,请确认已经安装好Multisim环境)
设计模板打开以后,可以看到两组接线端:myDAQ右侧接线端和myDAQ底部接线端。它们代表了myDAQ设备上实际的面板和相应的接线端子.
使用这个模板,可以用导线将绘制的电路原理图和虚拟的myDAQ设备连接起来,就像将实际的面包板电路和myDAQ设备连接起来一样。
 
                                                              
图2. NI myDAQ右侧接线端                                                 图3. NI myDAQ底部接线端
 
Multisim 还将NI Elvismx仪器也集成在了这个模板中,可以让用户使用熟悉的界面来仿真他们绘制的电路原理图。另外,用户还可以使用实际的myDAQ仪器来采集真实的电路信号,并和仿真的信号结果相比较。下面的表格列出了myDAQ和Multisim设计模板中可以使用的Elvismx仪器。
 
myDAQ仪器
 
数字万用表 (DMM)  » 了解更多关于如何在myDAQ上使用ELVISmx数字万用表的信息
示波器 (Scope) » 了解更多关于如何在myDAQ上使用ELVISmx示波器的信息
函数信号发生器 (FGEN)  » 了解更多关于如何在myDAQ上使用ELVISmx函数信号发生器的信息
波特分析仪(Bode) » 了解更多关于如何在myDAQ上使用ELVISmx波特分析仪的信息
动态信号分析仪 (DSA)  » 了解更多关于如何在myDAQ上使用ELVISmx动态信号分析器的信息
任意波形发生器 (ARB) » 了解更多关于如何在myDAQ上使用ELVISmx任意波型发生器的信息
数字信号读取器(DIGIN) » 了解更多关于如何在myDAQ上使用ELVISmx数字信号接收器的信息
数字信号写入器 (DIGOUT) » 了解更多关于如何在myDAQ上使用ELVISmx数字信号发生器的信息
 
若想了解更多关于这十二个仪器的详细信息,请参考使用 NI myDAQ与NI Multisim电路设计软件协同工作
 
 
在Multisim中启用或禁用myDAQ设备
 
通过模板中myDAQ设备右侧接线端上对应仪器图标右上角的红色X符号,用户可以判断该仪器目前是处于启用还是禁用状态。禁用的仪器会标记上红色X。若想启用或者禁用某一仪器,右键点击该仪器的图标并在弹出菜单中选择“在仿真中启用NI myDAQ仪器”菜单项。
 
 
启用仪器
 
图 4展示了如何启用一个仪器。注意该仪器图标旁边的红色X标记。
 
图4. 启用一个处于禁用状态的仪器
 
用户也可以通过双击对应仪器的图标来启用该仪器。此时系统会弹出该仪器。
 
注意:如果不先启用FGEN设备,波特分析仪和示波器无法正常显示仿真信号。
 
 
禁用仪器
 
在图5中可以看到一个已经启用的仪器;可以注意到仪器上已经没有红叉的图标。右键点击仪器对应的图标,可以看到在弹出菜单的“在仿真中启用NI myDAQ仪器”项旁边有一个复选标记,表示该仪器目前处于启用状态。
 
 
图5. 禁用一个启用状态的仪器
 
 
基于FGEN的波特分析仪应用
 
本节将会给出一个范例,展示如何使用Multisim仿真环境中的波特分析仪(BODE)。如果你希望了解关于这个仪器更详细的信息,请参考使用 NI myDAQNI Multisim电路设计软件协同工作
 
 
范例介绍
 
绘制如图4的电路原理图,然后在面包板上搭建一个与其对应的电路原型。
 
按照如下步骤来实现这个范例:
 
1)      将一个电容 (.1uF)和一个电阻(1kohm)串联连接
 
2)       将电阻的一端分别连接至 GND, AI0-, 和AI1-
 
3)       将电容的一端分别连接至A0 和 AI0+
 
4)      最后将AI1+ 连接到电容和电阻之间
 
 
图4. 电路原理图绘制和原型搭建
 
在面包板上重复以上的步骤来搭建电路原型。图4展示了Multisim中的电路原理图和面包板上对应的电路原型。
 
 
仿真数据:使用DAQmx仪器实现电路原理图的仿真
 
要使用BODE和FGEN仿真绘制的电路原理图,首先按照前面章节的办法将两个仪器都启动。双击BODE仪器弹出它的窗口。按下键盘F5或者点击工具栏菜单中的运行按钮来运行这个仿真。
 
 
点击工具栏菜单中的停止按钮或者在下拉菜单中选择>Simulate>Stop来结束仿真。
 
电路原理图仿真的结果应该如下图5所示。
 
 仿真的数据应该如图中的绿色曲线所示。注意在BODE窗口中的Instrument Control组中,设备应该选择“NI myDAQ仿真设备”。
 
图5. 仿真电路原理图的BODE分析器曲线
 
 
实际数据:使用DAQmx仪器进行数据采集
 
在成功完成电路原理图仿真之后,可以使用myDAQ来采集实际电路的数据并与仿真的数据相比较。确认仿真已经停止,然后继续操作。
 
在Instrument Control组中,选择与“NI myDAQ”对应的设备。图6展示了该步骤。
 
 
 
图6. 选择myDAQ来采集实际数据
 
图7展示了从设备目录中选择myDAQ仪器以后,仪器的控件都变成启用状态。这些仪器控件可以让用户启动、停止并记录实际的数据。
 
 
图7. 选择仪器设备以后仪器控件处于启用状态
 
点击仪器控件栏中的运行控件来采集数据。处理过程的时间长短与选择的配置参数有关。想了解更多关于参数设备的信息,请参考使用 NI myDAQNI Multisim电路设计软件协同工作
 
图8展示了仿真数据和实际数据曲线的对比。
 
 
图8. 仿真数据和实际数据曲线的对比
 
 
故障排除:注意,图中黄色的曲线是实际数据,绿色曲线是之前讨论过的仿真曲线。如果其中有任何曲线没有正常显示,确保图9下方他们对应的曲线都已经启用,如图9所示。
 
图9. 曲线图例的启用和禁用
 
 
基于FGEN的示波器应用
 
本节将会给出一个范例,展示如何使用Multisim仿真环境中的示波器(SCOPE)和FGEN仪器。如果你希望了解关于这个仪器更详细的信息,请参考使用 NI myDAQNI Multisim电路设计软件协同工作
 
 
范例介绍
 
绘制如图10的电路原理图,然后在面包板上搭建一个与其对应的电路原型。
 
按照如下步骤来实现这个范例:
1.              
1.                                   连接AGND和AI0-
2.                                   连接A00和AI0+
 
图10. 电路原理图绘制和电路原型搭建
 
 
仿真数据:使用DAQmx仪器实现电路原理图的仿真
 
要使用SCOPE和FGEN仿真绘制的电路原理图,首先按照前面章节的办法将两个仪器都启动。双击SCOPE和FGEN仪器弹出它们对应的窗口。按下键盘F5或者点击工具栏菜单中的运行按钮来运行这个仿真。
 
在FGEN仪器的“波型设置”选项中,选择方波并设置频率为500Hz。同时,确认方波的幅值为10V,请参考图11。
 
图11. FGEN设置窗口
 
参照图12调整通道0的设置:设置“Scale Volts/Div”为5V,将触发类型设置为边缘,并在时基“Timebase”中选择1ms/Div。
 
 
图12. SCOPE设置窗口
 
点击工具栏菜单中的停止按钮或者在下拉菜单中选择>Simulate>Stop来结束仿真。
 
电路原理图仿真的结果如下图12所示。
 
注意:确认在“通道设置”中已经启用了正确的通道。在这个范例中,我们使用AI0作为通道0。 仿真的数据应该如图中的绿色曲线所示。注意在BODE窗口中的Instrument Control组中,设备应该选择“NI myDAQ仿真设备”。
 
 
实际数据:使用DAQmx仪器进行数据采集
 
在成功完成电路原理图仿真之后,可以使用myDAQ来采集实际电路的数据并与仿真的数据相比较。确认仿真已经停止,然后继续操作。
 
在每一个仪器的Instrument Control设置组中,选择与“NI myDAQ”对应的设备。同时允许FGEN和SCOPE控制该设备。
 
 
图13. FGEN(左)和SCOPE(右)仪器控件的启用
 
点击FGEN和SCOPE仪器控件栏中的运行控件来采集数据。处理过程的时间长短与选择的配置参数有关。想了解更多关于参数设备的信息,请参考使用 NI myDAQNI Multisim电路设计软件协同工作
 
仿真电路原理图时选择的设置保持不变,仿真数据曲线和实际数据曲线如图14所示。
 
点击FGEN和SCOPE仪器中“Instrument Control”组中的“Stop”控件。同时,点击“Log”控件来记录数据并将数据存为square500.txt,这个文件之后会在“基于ARB的DSA应用”章节中再次用到。
图14. 实际数据 VS. 仿真数据
 
故障排除:注意,图中蓝色的曲线是实际数据,浅绿色曲线是之前讨论过的仿真曲线。如果其中有任何曲线没有正常显示,确保图9下方他们对应的曲线都已经启用,如图9所示。
 
 
基于ARB的DSA应用
 
本节将会给出一个范例,展示如何使用Multisim仿真环境中的DSA和ARB仪器。如果你希望了解关于这些仪器更详细的信息,请参考使用 NI myDAQNI Multisim电路设计软件协同工作
 
 
范例介绍
 
使用前面章节中介绍过的范例。
 
绘制如图10的电路原理图,然后在面包板上搭建一个与其对应的电路原型。
 
按照如下步骤来实现这个范例:
 
1.                   连接AGND和AI0-
2.                   连接A00和AI0+
 
 
仿真数据:使用DAQmx仪器实现电路原理图的仿真
 
要使用DSA和ARB仿真绘制的电路原理图,禁用FGEN和SCOPE并双击DSA和ARB仪器弹出它们对应的窗口。
 
在ARB窗口中,点击“波型编辑器”下文的“点击运行”按钮,并参考以下说明:
1)      在菜单栏中选择_File>Open来打开之前章节中生成的square500.txt文件。
2)      在“Open Text File Wizard”中,确认选中了Tab,并将列数设置为2,如图15所示。
3)      你应该可以看到方波波型,点击确认。
4)      在“波型编辑器”中,在菜单栏选择_File>Save As,在文件类型中选择“Waveform file” (‘*.wdt’),点击“下一步”。
5)      将采样率设置为10KHz,将文件另存为500.wdt,参考图16。
6)      关闭“波型编辑器”
 
图15. 在波型编辑器中打开Text文件向导;第2步
 
图16. 保存时选择采样率
 
启用AO0,打开我们刚创建的“square500.wdt”文件。在“定时和触发配置”中的“刷新率”中输入10k,如图17所示。
 
图17. ARB窗口
 
在DSA窗口中,按照下图18设置参数。在“FFT配置中”设置frequency span值为1kHz,在“Averaging”,选择Mode为None。在选择值为200 的resolution line和Hanning Window。
 
按下F5键或者点击菜单工具栏上的运行按钮来运行仿真。电路仿真的结果应该如图18所示。该过程可能会花一些时间,所以,请耐心等待。
 
图18. DSA窗口
 
注意:仿真的数据应该如图中的绿色曲线所示。注意在BODE窗口中的Instrument Control组中,设备应该选择“NI myDAQ仿真设备”。
 
点击工具栏菜单中的停止按钮或者在下拉菜单中选择>Simulate>Stop来结束仿真。
 
 
实际数据:使用DAQmx仪器进行数据采集
 
在成功完成电路原理图仿真之后,可以使用myDAQ来采集实际电路的数据并与仿真的数据相比较。确认仿真已经停止,然后继续操作。
 
在每一个仪器的Instrument Control设置组中,选择与“NI myDAQ”对应的设备。同时允许ARB和DSA控制该设备。
 
点击ARB和DSA仪器控件栏中的运行控件来采集数据。处理过程的时间长短与选择的配置参数有关。想了解更多关于参数设备的信息,请参考使用 NI myDAQNI Multisim电路设计软件协同工作
 
仿真电路原理图时选择的设置应保持不变,仿真数据曲线和实际数据曲线如图14所示。
 
点击ARB和DSA仪器中“Instrument Control”组中的“Stop”控件。
 
图 14. 实际数据 VS. 仿真数据
 
故障排除:注意,图中黄色的曲线是实际数据,白色曲线是之前讨论过的仿真曲线。如果其中有任何曲线没有正常显示,确保图9下方他们对应的曲线都已经启用,如图9所示。
 

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