重要說明：
1.進行虛擬儀器課程實驗需要：
實驗箱（如下圖1，作用：訊號產生或控制電路），
資料採集卡（如下圖2，作用：採集資料至電腦），
電腦。2.硬體連線方式：
db37電纜,排線連線線
xs1和xs2訊號與採集通道usb介面
實驗箱過橋板u18jd資料採集卡電腦
注意：實驗箱與過橋板訊號端的對應
圖1 實驗箱及過橋板圖2 資料採集卡
a組實驗
一．溫度測量(測量模擬電壓)
實驗原理：
1. 本實驗的熱敏電阻阻值與溫度關係為
其中： r1、r2 為絕對溫度下t1、t2 時的電阻值（kω）；b：b值（k）
實驗所用熱敏電阻 b=3470(k)，t=298k時，r=5k。與一3k電阻分壓得
對上式進行曲線擬合可近似得到溫度與電壓的線性關係
t=23.68*v-19.59 (oc)
2、熱敏電阻rt1構成的測溫電路圖如下圖所示：
熱敏電阻rt1與r1串聯分壓，電路輸出電壓與溫度成正比。
3、測量電路輸出的模擬電壓通過u18 介面轉化為數碼訊號輸入pc機，這一ad 轉換功能由usb6009 硬體平台提供，usb6009軟體內的usb6009 軟體功能模組實現硬體介面的驅動和通訊及訊號處理等基本功能的實現。
4. 如圖所示，當溫度變大時，熱敏電阻rt1電阻變小，在分壓點產生一線性電壓，經電壓跟隨器保持後，經過lm324進行一級和二級放大，輸出乙個正向、與溫度變化大小成正比的線性電壓。
實驗步驟：
1． 接線：用db37電纜將實驗板的模擬口xs1與採集卡的模擬口xs1連線。
2． 調節硬體測溫電路中的rx1電位器阻值，從而調節輸入訊號幅度和電路的放大倍數，確定電路的電壓輸出幅度與溫度變化之間的比例關係。
3． 最終結果是：當溫度公升高時，響應的電壓顯示曲線也響應增大；反之亦然，當溫度降低時，響應的電壓顯示曲線也響應減小。
4． 利用labview 軟體的設計平台及usb6009 提供的功能模組，設計溫度監測及顯示用虛擬儀器。
軟體流程:
說明：由於電路中反饋大於1，所以在資料處理時中，a應大於23.68，通過調節rx1校正。
二.光強檢測與控制（模擬電壓的測量與輸出）
實驗原理：
當u18 的da0 端為5v 時，發光二極體不發光。當u18 的da0 端為0v 時，發光二極體發光，其光強通過電阻rx2進行調節，所發出的光經過光敏電阻接收，光敏電阻值與光強成反比。當光強增大時，光敏電阻阻值減小；當光強減弱時，光敏電阻阻值增大。
光敏電阻上產生變化的電壓，該電壓通過u2a lm358 放大輸出至ch1 。
實驗步驟：
1． 接線：用db37電纜將實驗板模擬口xs1與採集卡模擬口xs1連線。
2． 控制u18 的da0 端，使其輸出0v 電壓，發光二極體發光，通過螢幕觀察通過ch1端輸入的光強訊號波形；改變da0輸出電壓，通過螢幕觀察通過ch1端輸入的光強訊號波形。
3． 結果：當發光二極體光強增大時，螢幕顯示的光強訊號減小 ；當發光二極體光強減小時，螢幕顯示的光強訊號增大 。
軟體流程
三. 電子秤設計（模擬電壓訊號測量）
實驗原理：
1．本實驗的壓力感測器是電阻應變式感測器，故其電阻變化與電阻的關係如下：
其中： 為靈敏係數，由金屬材料決定；當壓力f 在一定範圍內時， 以乙個常數正比於f。故由壓力感測器連線線路及壓力感測器的性質，可知電路的ch2 電壓輸出與壓力感測器上所放置物體的質量近似成線性關係，因而有：
m=a*f+b (a,b 為常數)
通過測試，可得到經驗方程：質量=145*uch2+50
2．利用usb6009 硬體平台可實現模擬訊號的採集輸入（a/d 轉換）。
如圖所示，當壓力感測器上壓力變化時，其電阻也響應線性變化，從而壓力橋式測量電路輸出端電壓發生變化，該變化電壓通過聯結器j2 進入由lm324 的u8b、u8c、u8d 組成的差動放大電路進行一級放大，再經過lm324 的u8a 進行二級放大後在ch2 端輸出乙個與壓力成正比的線性電壓波形。
實驗步驟：
1． 接線：將壓力感測器經j2 連線至壓力橋式測量電路，將實驗板模擬口xs1與採集卡模擬口xs2連線。
2． 通過調節電位器rx4 來改變差動放大倍數，在u6d 輸出端得到一級放大訊號；通過調節電位器rx5 來調節電路對稱性，實現對干擾訊號的抑制。
3． 最終結果是：在u8a 的輸出端得到乙個二級放大後的訊號，該訊號特點是：當壓力增大時，該訊號曲線顯示增大的資訊；當壓力減小時，該訊號曲線幅度也相應應減小。
4． 通過labview 程式設計來實現電子秤的功能，軟體要求有「零」標定功能，即無砝碼放入時,軟體認定為0 克，通過提供的兩個20 克的砝碼來標定系統。
軟體流程
四．訊號源發生器說明（波形訊號測量）
實驗原理：
如圖所示，u16 icl8038 為訊號發生器件，具體頻率先通過開關s1來選擇頻段（on為20hz~800hz,off為600hz~20khz），再通過電位器rx7 來設定。在u16 icl8038 的第9 端產生某一設定頻率的方波訊號，通過u8c 74hc14 反向後，輸出0 或5v的數字方波訊號到開關s2的一腳。在u16 icl8038 的第3 端產生某一設定頻率的三角波訊號，在u16 icl8038 的第2 端產生某一設定頻率的正弦訊號，該兩路訊號通過開關s3，選擇其中一路至跟隨器的輸入端，通過u9a lf353 放大輸出至開關s2的一腳，通過調rx9來改變訊號的幅度。
通過s2,s3的不同組合在j4的3端輸出不同的訊號。
實驗步驟：
通過s2,s3的不同組合在3端輸出正弦波，三角波或方波，通過s1選擇頻段,調節電位器rx7 來設定具體頻率，調節電位器rx9 來改變訊號源的幅度。
b組實驗
一.紅綠燈系統（數碼訊號輸出）
實驗原理：
usb6009輸出高電平或低電平訊號通過u18 的do0、do1、do2，經u9 uln2003 器件反向後，分別驅動d6 紅燈、d7 黃燈、d8 綠燈開始發光或結束發光，同時， 通過設定do7~do13 端為高電平或低電平訊號，通過u10 uln2003 分別反向驅動dig1 數碼管a~g 各段顯示相應的數碼資訊，最終實現當某一燈亮時，數碼管從某一數值開始倒記時。
實驗步驟：
1． 接線：用電纜將實驗板數字口xs2與採集卡數字口連線。
2． 除錯與結果：通過應用軟體控制usb6009使u18 的do0、do1、do2 端為高或低電平狀態，點亮紅、黃、綠三盞燈中的乙隻，同時控制u18 的do7~do13 端的高或低電平狀態，顯示某一數值，並按每秒減1 的規則控制數碼管顯示相應的數值。
3． 整個顯示過程是：
紅燈亮，同時數碼管從某一初始值按每秒減1 的規則顯示—>當顯示值為0 時，紅燈暗，
黃燈亮，同時數碼管從某一初始值按每秒減1 的規則顯示—>當顯示值為0 時，黃燈暗，
綠燈亮，同時數碼管從某一初始值按每秒減1 的規則顯示—>當顯示值為0 時，綠燈暗，
黃燈亮，同時數碼管從某一初始值按每秒減1 的規則顯示—>當顯示值為0 時，黃燈暗，
紅燈亮，同時數碼管從某一初始值按每秒減1 的規則顯示。如此迴圈往復。
軟體流程
說明：時間顯示採用case結構進行7段解碼輸出至數碼管d8~d14。
二.紅外傳輸（數碼訊號輸入輸出）
實驗原理：
如圖所示，u13 cd4060b 通過外接晶振電路在第9 端產生一路頻率為38khz 的方波訊號作為調製訊號，輸入與門u14a 74hc08 的2 端；另一路為需發射的資料，它通過do14 端輸入與門u14a 74hc08 的1 端。輸入的資料在與門調製，在其輸出端形成調製後的資料波，從而通過q2 s8050 控制紅外發光二極體d13以38khz 的頻率發出紅外光。q3 1736 為去調製波的紅外置收器，它去掉38khz 的調製波，解調成原始的輸入資料訊號，通過3 端輸出至u14b 74hc08 及u5b 74hc14 的驅動整形，連線至di9。
實驗步驟：
1．接線：用電纜將實驗板數字口xs2與採集卡數字口xs2連線。
2．除錯與結果：控制labview 應用軟體使u18 的do14 端形成一路需傳輸的原始資料訊號，在螢幕上可觀察到u18 的di9 端輸入的訊號與原始資料訊號一致。
3．軟體設計：用labview 設計紅外傳輸程式，要求輸出整數或布林陣列，同時顯示傳送和接收資料進行比較。
軟體流程
說明：取第i個元素，i+1及i?=l可用for loop實現。
三模擬電梯工作（步進電機控制）
實驗原理：
1. 本實驗使用的步進電機用直流+12v 電壓，電機線圈由a、/a、b、/b 四相組成。
2. 驅動方式為四相四拍方式,各線圈通電順序如下表。表中首先向a 線圈輸入驅動電流， 接著/a、b、/b 線圈驅動，最後又返回到a 線圈驅動，按這種順序切換，電機軸按順時針方向旋轉。
若通電順序相反，則電機軸按逆時針方向旋轉。（注：為提高步進電機負載能力和執行平穩可使用四相八拍驅動方式。
）四相四拍
四相八拍
3．電路原理圖:a.步進電機的原理圖
do3-do6 分別控制電機的四相，「1」代表該相加電流工作。霍爾元件t1-t8 檢測旋轉臂的位置，旋轉臂上帶有一磁鋼，當霍爾元件輸出為「0」代表旋轉臂到了它的上方，經74hc14整形反向後，連線至di0— di7，即當di0— di7 某一位檢測到「1」的時候代表旋轉臂到了某一霍爾元件的上方。
實驗步驟：
1．接線：用電纜將實驗板數字口xs2與採集卡數字口xs2連線。
2．除錯與結果：控制do3－do6 使步進電機旋轉，當霍爾元件檢測到磁鋼時，對應的led點亮，並通過u18的di0-di7傳入pc，經處理後控制u18 的do7~do13 端的高或低電平狀態，通過數碼管顯示對應數值。
3．軟體設計：用labview 程式設計來模擬8 層電梯的工作過程。
軟體流程
說明：步進電機的驅動可採用for loop巢狀case實現。
四. 電機調速與測速（模擬輸出，計數輸入）
實驗原理：
調速控制：如圖所示，u18 的da1 輸出乙個0~5v 大小的直流電壓，經過u3 a lm358放大一倍後得到0~10v 大小的電壓，該電壓訊號再經過u4 ca3140 和q1 2073 進行功率放大，電流達到75ma ,從而驅動電機轉動。
虛擬儀器實驗講義
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虛擬儀器實驗報告四
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