myRIO项目应用教程

对标机器人世界技能大赛技术，围绕NImyRIO的实践教材。

《myRIO项目应用教程（高等职业院校前沿技术专业特色教材）》紧紧围绕国家职业标准，紧贴世界技能大赛移动机器人项目，按机器人专业教学计划，参照人社部2020年度增补专业“服务机器人应用与维护”，以职业院校机电一体化、人工智能、机器人类专业为基础，深入浅出地对myRIO和移动机器人世界技能大赛机器人搭建调试LabVIEW基础编程常用功能进行介绍。对myRIO基础、通过myRIO完成对各个传感器设备的控制、编程方式进行讲解，并且通过实例编程调试，达到实用、够用、必用的学习目标，满足工作或竞赛需要及实际需求。
该书按照项目式教学方式，紧密结合实例引导学生进行思考与实践，赋予理论知识更多的实验实训乐趣，希望能更受职业教育师生青睐。
《myRIO项目应用教程（高等职业院校前沿技术专业特色教材）》可作为机器人、测控、人工智能、自动控制、机电一体化、计算机、物联网等相关专业的教材，也可为广大科技人员、教育工作者提供参考。

周述苍，博士，广东工业大学讲师，全国机械行业技工院校高水平专业建设联盟（机器人类专业）副秘书长。主要从事虚拟仪器技术、测量与控制、智能机器人等相关研究。第一作者发表核心以上论文6篇。主持教育部产学合作项目一项。指导学生参赛荣获省级以上一等奖两项、二等奖两项。指导学生参加省级以上创新创业项目两项。

第1章 认识myRIO
1．1 myRIO简介
1．1．1 概述
1．1．2 硬件资源
1．1．3 myRIO编程软件
1．1．4 myRIO应用案例
1．2 连接与配置myRIO
1．2．1 通过USB连接myRIO
1．2．2 通过NI MAX配置myRIO
1．2．3 为myRIO配置无线连接
1．3 开发一个新的myRIO项目
1．3．1 新建myRIO项目
1．3．2 myRIO与计算机连接
1．3．3 运行实例程序
1．4 点亮myRIO上的LED
1．4．1 建立VI
1．4．2 生成并部署应用程序
1．4．3 启用／禁用上电自启动程序
第2章 使用继电器控制一盏安全灯
2．1 硬件材料及理论知识准备
2．1．1 硬件材料
2．1．2 背景知识
2．1．3 继电器模块
2．2 项目实施
2．2．1 电路搭建
2．2．2 程序编写
2．2．3 运行调试
2．2．4 知识延伸
思考题
第3章 控制流水灯
3．1 硬件材料及理论知识准备
3．1．1 硬件材料
3．1．2 背景知识
3．2 项目实施
3．2．1 电路搭建
3．2．2 程序编写
3．2．3 运行调试
3．2．4 知识延伸
思考题
第4章 使用4X4矩阵键盘
4．1 硬件材料及理论知识准备
4．1．1 硬件材料
4．1．2 背景知识
4．2 项目实施
4．2．1 电路搭建
4．2．2 程序编写
4．2．3 运行调试
4．2．4 知识延伸
思考题
第5章 使用红外测距传感器测试距离
5．1 硬件材料及理论知识准备
5．1．1 硬件材料
5．1．2 背景知识
5．2 项目实施
5．2．1 电路搭建
5．2．2 程序编写
5．2．3 运行调试
5．2．4 知识延伸
思考题
第6章 使用超声波测试距离
6．1 硬件材料及理论知识准备
6．1．1 硬件材料
6．1．2 背景知识
6．2 项目实施
6．2．1 电路搭建
6．2．2 程序编写
6．2．3 运行调试
思考题
第7章 使用六轴姿态传感器获取信息
7．1 硬件材料及理论知识准备
7．1．1 硬件材料
7．1．2 背景知识
7．2 项目实施
7．2．1 电路搭建
7．2．2 程序编写
7．2．3 运行调试
思考题
第8章 控制舵机
8．1 硬件材料及理论知识准备
8．1．1 硬件材料
8．1．2 背景知识
8．2 项目实施
8．2．1 电路搭建
8．2．2 程序编写
8．2．3 运行调试
8．2．4 知识延伸
思考题
第9章 开环控制直流电机
9．1 硬件材料及理论知识准备
9．1．1 硬件材料
9．1．2 背景知识
9．2 项目实施
9．2．1 电路搭建
9．2．2 程序编写
9．2．3 运行调试
9．2．4 知识延伸
思考题
第10章 PID闭环控制直流电机
10．1 硬件材料及理论知识准备
10．1．1 硬件材料
10．1．2 背景知识
10．2 项目实施
10．2．1 电路搭建
10．2．2 程序编写
10．2．3 运行调试
10．2．4 知识延伸
思考题
第11章 认识机器视觉
11．1 硬件材料及理论知识
……
第12章 控制两轮差速移动机器人
第13章 控制全向轮移动机器人
参考文献

     第3章控制流水灯 项目介绍 通过LabVIEW编程，使用myRIO控制8个LED按顺序开灭。 项目目的 (1) 了解LED的基本原理以及控制电路的连接方式等； (2) 掌握LabVIEW的基本编程思想和相关控件、循环结构的进一步应用； (3) 掌握NI myRIO进行数字量操作电路的方法。 3.1硬件材料及理论知识准备 3.1.1硬件材料 流水灯硬件材料如表31所示。 表31流水灯硬件材料 名称数量图片备注 myRIO1 LED8 续表 名称数量图片备注 电阻8 1kΩ 面包板1 杜邦线若干 3.1.2背景知识 1. LED LED(light emitting diode)即发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的核心是一个半导体晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。LED可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。只要让LED两端分别接地与电源，满足二极管的导向，即可点亮LED灯。 2. DIO口 DIO口即digital input/output的缩写，是单片机数字量输入/输出的端口。数字量端口只能输入/输出数字量，即0或1，或者是低电平和高电平。现在的单片机一般端口有多种功能，而且可以重复定义，所以通常称为GPIO(general purpose I/O)。像直接控制外部开关就用数字量输出，输入外部按键信号就用数字量输入。另外，其他通信端口如串口UART等也属于DIO。 除了数字量端口还有模拟量输入/输出端口，A/D口就是模拟量输入，一般输入电压范围0~VREF，D/A口模拟量输出，输出范围一般也是0~VREF。 通过该项目需要掌握LabVIEW的while循环结构、for循环结构等。 3.2项 目 实 施 3.2.1电路搭建 1. 电路原理图 流水灯电路原理图如图31所示，接线图如图32所示。 图31流水灯LED原理图 图32流水灯接线图 NI myRIO的一个I/O口分别控制一个LED。设计一个电路之前，一定要了解电路中元件的参数，譬如其工作电压、工作电流等。需要注意的是，由于myRIO输出的电压为5V，该项目中用到的LED的工作电压一般为1.5~2.0V，工作电流一般为10~20mA，反向击穿电压为5V。因此，在连线时注意要在LED之前串联电阻。 LED两个针脚一长一短，长的连接正极，短的连接GND。通过面包板把每个电子器件连接好以后，打开LabVIEW连接myRIO，执行写好的程序。 3.2.2程序编写 流水灯的程序如图33所示。 图33流水灯程序图 数字I/O的使用和模拟输入输出是一样的，都是打开，读取或写入，最后关闭。不同的数据变量不同，数字I/O输出或读取的是高、低电平两种状态，如图34所示。 图34数字IO 这里我们用的是底层函数编写。由于是输出高、低电平，因此不必用到Read控件。使用myRIO的任何功能都要用到Open和Close控件。同样，我们也可以用快速VI编写程序，如图35所示。 图35快速VI编写的程序 运行过程中前面板如图36所示。 图36前面板 我们可以根据不同需求更改LED流水闪烁的频率，直接在图36的数值输入控件更改数据即可。 3.2.3运行调试 接下来我们就以快速VI的程序为例(图37)，解析该程序。 图37解析程序 (1) 通过二维数组常量设置每个通道的高低电平信号，这里我们使用的是高电平点亮。 (2) 利用for循环的自动索引实现每个状态的循环，从而实现流水灯的功能。 (3) 使用布尔数组，在计算机上模拟LED的点亮。 (4) 写入myRIO的DIO口，实现流水灯。 (5) 延时操作。根据需求不同可在前面板的数值输入控件处输入不同的延时时间。如果不设置延时，将导致变化过快，LED全亮。同时处理停止程序，使停止响应能够及时反应。 (6) 重置myRIO，一个流程过后能复位继续执行程序。 3.2.4知识延伸 1. 脉冲宽度调制 脉冲宽度调制(PWM)即pulse width modulation的缩写，简称脉宽调制。通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形，输出占空比可变的脉冲。在电机驱动中，PWM的改变可以让电机驱动输出有效值不同的电压，从而控制电机转速。 回到LabVIEW的函数选板上，如图38所示，在底层函数上，依次有打开通道，关闭引用，设置占空比和频率。可使用的PWM通道对应的引脚，如图39所示。这里需要了解占空比的定义，占空比是指高电平在一个周期之内所占的时间比率。假设占空比为0.5，则说明高电平所占时间为0.5个周期。 图38PWM函数选板 图39可使用的PWM通道对应的引脚 当我们需要输出一个可调的占空比时，可以按照图310的模板进行扩充。需要注意的是，在myRIO的A、B、C三个口上一共可以输出8路PWM，如图310所示。 图310PWM输出程序 以上程序只能输出一路PWM。当我们需要输出多路PWM时，可以把通道捆绑成数