BAI TAP LON DKSXTHMT THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐỌC 8 KÊNH VÀO TƯƠNG TỰ (AI) SỬ DỤNG MODULE NI USB 6008 VÀ PHẦN MỀM LABVIEW

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ PHẦN MỀM LABVIEW - CẢM BIẾN LM 35
VÀ CẢM BIẾN EE 820...........................................................................................2
1.1 Phần mềm LabView.................................................................................2
1.2 Các ứng dụng của LabView....................................................................4
CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐỌC 8 KÊNH VÀO TƯƠNG
TỰ (AI) SỬ DỤNG MODULE NI USB 6008 TRÊN PHẦN MỀM LABVIEW
.................................................................................................................................13
2.1 Giao diện và chương trình được viết trên phần mềm labview..........13
2.2 Kết quả mô phỏng..................................................................................15

1


CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ PHẦN MỀM LABVIEW - CẢM BIẾN LM 35
VÀ CẢM BIẾN EE 820
 Khái quát về phần mềm LabView
1.1 Phần mềm LabView

Hình 1.1. Biểu tượng phần mềm Labview
LabView là “ viết tắt của nhóm từ Laboratory Virtual

Instrumentation

Engineering workbench là một phần mềm máy tính được phát triển bởi công ty
National Instruments, Hoa Kì. Labview được biết đến là một ngôn ngữ lập trình
hoàn toàn khác so với các ngôn ngữ lập trình truyền thống như Pascal, C…Bằng
cách diễn đạt ý tưởng thông qua các hình ảnh trục quan trong môi trường soạn
thảo, Labview còn được gọi với tên khác là lập trình G, nghĩa là Graphical( đồ
họa). Cũng chính vì sự khác biệt này mà LabView đã giúp cho việc lập trình trở
nên đơn giản hơn bao giờ hết, đặc biệt LabView rất phù hợp đối với kĩ sư, nhà

khoa học, hay giáo viên. Chính sự đơn giản, dễ học, dễ nhớ đã giúp cho LabView
trở thành một trong những công cụ phổ biến trong các ứng dụng thu thập dữ liệu từ
các cảm biến, phát triển các thuật toán, và điều khiển thiết bị tại các phòng thí
nghiệm trên thế giới.
Về mặt kỹ thuật, LabView cũng được dùng để lập trình các chương trình trên
máy tương tự các ngôn ngữ lập trình dựa trên chữ như C, Visual Basic, Pascal,…

2


Đồng thời LabView hỗ trợ các kỹ sư, nhà khoa học và sinh viên,… xây dựng
các thuật toán một cách nhanh, gọn, sáng tạo dễ hiểu nhờ các khối hình ảnh có tính
gợi nhớ và cách thức hoạt động theo kiểu dòng dữ liệu lần lượt từ trái qua phải.
Các thuật toán này sau đó được áp dụng lên các mạch điện và cơ cấu chấp hành
thực nhờ vào việc kết nối hệ thống thật với LabView thông qua nhiều chuẩn giao
tiếp như chuẩn giao tiếp RS232, chuẩn USB, chuẩn giao tiếp mạng TCP/IP…Vì
vậy LabView là một ngôn ngữ giao tiếp đa kênh ” (Nguyễn Bá Hải, Lập trình
Labview)..
LabView hỗ trợ hầu hết các hệ điều hành Windowns, Linux, MacOS,…và vì
vậy nó rất tiện cho người lập trình trong các hệ điều hành khác nhau.
Trong Labview có 2 cửa sổ, đó là cửa sổ Block Diagram và cửa sổ Front
Panel. Trong đó:
Cửa sổ màu đen chứa các điều khiển(controller) và hiển thi(indicator)

Hình 1.2. Front Panel(kiểu bảng trực quan)

3


 Cửa sổ màu trắng chứa các Funcition

Hình 1.3. Block Diagram( giao tiếp)
1.2 Các ứng dụng của LabView
“LabView được sử dụng trong các lĩnh vực đo lường, tự động hóa, cơ điện tử,
robotics, vật lý, toán học….
-LabView giúp chúng ta kết nối bất kỳ cảm biến, và bất kỳ cảm biến nào với
máy tính
-LabView có thể được sử dụng để xử lý các kiểu dữ liệu như tín hiệu tương
tự(analog), tín hiệu số(digital), hình ảnh(vision), âm thanh(audio)
-LabView hỗ trợ các giao thức giao tiếp khác nhau như RS232, RS485,
TCP/IP, PCI,…
Phát triển nhanh với công nghệ Express”.(Nguyễn Bá Hải, Lập trình
Labview).)

Khái quát về NI USB 6008 và cảm biến LM35, cảm biến EE 820
1.2.1 Card NI USB 6008
4


Card USB 6008 có khả năng đọc 8 kênh analog vào card( dộ phân giải14 bit,
48kS/s). Xuất 2 analog, 12 kênh xuất, nhập tín hiệu số (digital I/O), bộ đếm 32 bit.
Kết nối với máy tính để bàn (deskop) hoặc máy tính xách tay. USB 6008 sử dụng
được cho phần mềm Labview, LabWindowns/CVI…tương thích với NI-DAQmx
driver software và NI labview signxpress software. USB 6008 có thể đo tín hiệu
analog của bất kì cảm biến nào. Thông số kĩ thuật của USB 6008 như sau:

Hình 1.4 Card USB 6008

Hình 1.5. Cấu tạo NI USB 6008
Gồm 4 phần: bộ xử lí tín hiệu, bộ nối bắt vít, nhãn dán, cáp( đánh số thứ tự từ

1 đến 4)
Bộ nối bắt vít gồm 32 bao gồm các tín hiệu vào ra số, vào ra tương tự, vào
xung, nguồn 5V, 2.5V, GND.
5


Hình 1.6. Các đầu nối bắt vít của USB 6008
Và dưới đây là các thông số kĩ thuật cơ bản của 6008
Bảng 1. Thông số kĩ thuật cơ bản của USB 6008
6


Thông số chung
Chuẩn kết nối
Hỗ trợ hệ điều hành
Kiểu đo
Họ DAQ
Đọc tín hiệu analog
Số kênh
Tốc độ lấy mẫu
Độ phân giải
Trích mẫu đồng thời
Ngưỡng điện áp giới hạn lớn nhất
Độ chính xác
Ngưỡng điện áp nhỏ nhất
Độ chính xác
Số giới hạn
Bộ nhớ tích hợp ON-Board
Xuất tín hiệu analog
Số kênh

Tốc độ cập nhật
Độ phân giải
Ngưỡng điện áp giới hạn lớn nhất
Độ chính xác
Nghưỡng điện áp giới hạn nhỏ nhất
Độ chính xác
Tín hiệu điều khiển dòng điện
(kênh/tổng)
Các chân xuất nhập tín hiệu số
Số kênh
Timing
Logic levels
Ngưỡng điện áp giới hạn vào lớn nhất
Ngưỡng điện áp giới hạn ra lớn nhất
Dòng điện vào
Bộ lọc vào lập trình được
Output current flow
Dòng điện(kênh/tổng)
Bộ đếm và bộ hẹn giờ
Số bộ đếm/ hẹn giờ

USB
Windowns, Linux, MacOs
Điện áp xung
Bseries
8SE/4DI
48kS/s
14 bits
Không
-10 đến 10V

138mV
-1..1
37,5mV
512 B
150S/s
12 bits
0..5V
7mV
0,5mV
7mV
5mA/10mA

12DIO
Software
TTl
0..5V
0..5V
Sinking/Sourcing
Không
Sinking/Sourcing
8,mA/102mA

7


Dộ phân giải
Tần số nguồn lớn nhất
Độ rộng xung vào nhỏ nhất
Mức logic
Ngưỡng cực đại

Độ ổn định
Cho phép thực hiện nhớ tạm
Tác động(triggering)
Kích thước Card NI- 6008
Dài
Rộng
Cao
Đầu nối vào


32 bits
5MHz
100ns
TTL
0..5V
50 ppm
Có
Digital
8,51cm
8,18cm
2,31cm
Dùng tuavit đóng mở dễ dàng

Ưu, nhược điểm của ứng dụng
 Ưu điểm:
+ Tiện dụng vì dễ quan sát, nhiệt độ được hiển thị trực tiếp lên trên giao diện

mà ta đã lập trình sẵn
+ Thực hiện giao tiếp với máy tính qua cổng USB với thời gian lấy mẫu
nhanh, độ chính xác cao

+ Truy xuất dữ liệu, phân tích, hiển thị dữ liệu bằng đồ họa trực quan
người dùng(hình ảnh quan sát)
+ Thực hiện dễ dàng ở trong phòng thí nghiệm, gia đình cũng như tại nơi
công cộng)
+ Ứng dụng này có thể chạy trên nhiều hệ điều hành khác nhau như
windowns, Linux, MacOS..

 Nhược điểm
+ Ứng dụng này cần phải lập trình trên máy tính,vì vậy yêu cầu người lập
trình phải có hiểu biết về các loại cảm biến nhiệt độ cũng như hiểu biết vềphần
mềm labview.

8


+ Giá thành của USB 6008 khá cao, do vậy nhiều người không có điều kiện
để sở hữu chúng
+ Trước khi tín hiệu được đưa vào máy tính cũng như USB 6008 ta phải
chuẩn hóa tín hiệu sao cho phù hợp với tín hiệu chuẩn của USB và máy tính, nếu
không sẽ gây ảnh hưởng đến chúng.
+ Ngoài Labview ta phải cài thêm phần mềm để kết nối từ USB vào máy tính,
đó là NI-DAQmx base

9


1.2.2 Cảm biến đo nhiệt độ LM35
* Cấu tạo
LM35 là một cảm biến nhiệt độ analog
Nhiệt độ được xác định bằng cách đo hiệu điện thế ngõ ra của LM35. Sơ đồ

chân của LM35 như sau:

Hình 1.7 Cấu tạo LM35
Chân 1: Chân nguồn Vcc
Chân 2: Đầu ra Vout
Chân 3: GND
 Một số thông số chính của LM35:
Cảm biến LM35 là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà điện
áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius. Chúng cũng
không yêu cầu cân chỉnh ngoài vì vốn chúng đã được cân chỉnh
10


Đặc điểm chính của cảm biến LM35
+ Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V
+ Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/oC
+ Độ chính xác cao ở 25 C là 0.5 C
+ Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho 1mA tải
Dải nhiệt độ đo được của LM35 là từ -55 C - 150 C với các mức điện áp ra khác
nhau. Xét một số mức điện áp sau :
- Nhiệt độ -55 C điện áp đầu ra -550mV
- Nhiệt độ 25 C điện áp đầu ra 250mV
- Nhiệt độ 150 C điện áp đầu ra 1500mV
Tùy theo cách mắc của LM35 để ta đo các giải nhiệt độ phù hợp. Đối với hệ thống
này thì đo từ 0 đến 150. Chi tiết các bạn có thể xem trong datasheet của nó
Tính toán nhiệt độ đầu ra của LM35.
Việc đo nhiệt độ sử dụng LM35 thông thường chúng ta sử dụng bằng cách
LM35 - > ADC - > Vi điều khiển
Như vậy ta có:
U= t.k

u là điện áp đầu ra
t là nhiệt độ môi trường đo ,k là hệ số theo nhiệt độ của LM35 10mV/1 độ C
1.2.3
Cảm biến đo nồng độ khí CO2 EE 820
Các thông số cơ bản và cấu tạo của cảm biến:

11


Hình 1.8 Các thông số cơ bản cua cảm biến EE 820

Hình 1.9 Cấu tạo EE 820
12


CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐỌC 8 KÊNH VÀO TƯƠNG
TỰ (AI) SỬ DỤNG MODULE NI USB 6008 TRÊN PHẦN MỀM LABVIEW
2.1 Giao diện và chương trình được viết trên phần mềm labview
a) Giao diện giám sát

Hình 2.1 Giao diện giám sát

:Cảm biến EE 820 đo nồng độ khí CO2

:Đèn báo hiệu cảnh báo khi nồng độ CO2 vượt quá 1000ppm,
đèn sẽ chuyển sang màu xanh lá cây.
Hình 2.2 Cảm biến EE 820 và đèn báo
13

: Cảm biến đo nhiệt độ LM 35

: Đèn báo chuyển sang màu vàng khi nhiệt độ vượt quá 100
độ
Hình 2.3 Cảm biến LM 35 và đèn báo
b) Chương trình giám sát

Hình 2.4 Chương trình giám sát
2.2 Kết quả mô phỏng
14


Khi chạy chương trình, ta thấy nồng độ khí CO2 >1000ppm thì đèn báo chuyển
màu xanh lá cây cảnh báo ngay. Nhiệt độ vượt quá 100C thì đèn báo chuyển màu
vàng cảnh báo quá nhiệt.

Hình 2.5 Kết quả xem trên giao diện giám sát

15