使用python控制仪器

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侠客行
     江苏
    阅读 8 分钟

    @TOC

    使用python控制仪器【控制苏州联讯源表SMU】

    搭建环境

    1、安装python

    1. 下载python
      链接: https://www.python.org/downloads/windows/
      在这里插入图片描述

    2. 安装python
      选中自定义安装，勾选中“Add python3.7 to path”,可自动增加环境变量，不需要手动添加
      在这里插入图片描述
      之后一直点下一步就可以了。

      1. 查看python是否安装成功
        win+R 运行cmd,输入“python”
        在这里插入图片描述
        安装成功后可输入“print”测试，如果打印成功，代表安装成功了

    2、安装PyCharm

    1. 下载PyCharm
      网址：
      打开网址，如图操作，点击Community即可自动下载：
      https://www.jetbrains.com/zh-cn/pycharm/download/#section=win...
      在这里插入图片描述

    2. 安装pycharm
      双击安装文件
      在这里插入图片描述
      可选择自定义路径安装
      在这里插入图片描述
      全勾上
      在这里插入图片描述
      一直点击下一步，安装成功。

      3、使用PyCharm创建项目

      新建项目
      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述
      创建成功，右键单击点击项目，可选择创建你的第一个py文件，如图：
      在这里插入图片描述
      填写模块名称：
      在这里插入图片描述
      鼠标右键空白处，选择run，可调试运行文件：
      在这里插入图片描述
      运行成功、失败，下方可查看运行日志，如图：
      在这里插入图片描述

      4、添加VISA资源

    3. 打开NI MAX，添加设备资源
      在这里插入图片描述
      添加一个网口设备

    在这里插入图片描述
    填入设备的ip地址
    ip address：192.168.170.8
    port：8807
    在这里插入图片描述
    添加成功
    在这里插入图片描述

    5、安装PyVisa

    PyVisa是用来控制各种各样的测量仪器的Python包，适用诸如GPIB、RS232、USB、Ethernet等接口。
    安装包有两种方法

    • 方法1
      打开终端，输入安装pyvisa库的指令,安装成功后，会有安装成功的提示。

      $ pip install -U pyvisa

      在这里插入图片描述

    • 方法2
      打开python packages选项，搜索pyvisa，点击安装
      在这里插入图片描述

    连接设备

    6、连接设备

    输入下面的代码

    # 导入库
import pyvisa
# 创建 VISA资源管理器的对象。
rm = pyvisa.ResourceManager()
# 打开指定资源名称的设备。一旦设备被打开，您就可以使用返回的设备对象进行与设备的通信和控制。
my_Instrument = rm.open_resource('TCPIP0::192.168.170.8::8807::SOCKET')
# 配置通讯超时时间
my_Instrument.timeout = 5000
# 配置截止符
my_Instrument.read_termination = '\n'
# 查询设备信息
instrumentMessage=my_Instrument.query('*IDN?')
# 打印设备信息
print(instrumentMessage)

    运行代码
    按 Shift+F10 执行或者点击绿色的运行按钮

    在这里插入图片描述
    运行结果，返回设备的基本信息
    在这里插入图片描述

    控制设备

    7、一个更复杂的例程

    下面的例程展示，如何用SCPI命令控制S3022F完成一个电压扫描，start为1V，stop为5V，扫描10个点，线性扫描，将测量电压数据打印出来。

    import pyvisa
import time
rm = pyvisa.ResourceManager()
my_Instrument = rm.open_resource('TCPIP0::192.168.170.8::8807::SOCKET')
my_Instrument.timeout = 5000
my_Instrument.read_termination = '\n'
instrumentMessage=my_Instrument.query('*IDN?')
print(instrumentMessage)

#发送SCPI指令
my_Instrument.write(':SOUR:FUNC:MODE VOLT,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:VOLT:MODE SWE,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:FUNC:SHAP DC,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:SWE:SPAC LIN,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:VOLT:RANG 10,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:CURR:RANG 0.01,(@101)')
my_Instrument.write(':SENS:CURR:PROT 0.01,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:VOLT:STAR 1,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:VOLT:STOP 5,(@101)')
my_Instrument.write(':TRIG:COUN 10,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:SWE:POIN 10,(@101)')
my_Instrument.write(':SENS:VOLT:NPLC 1,(@101)')
my_Instrument.write(':OUTP 1,(@101)')
my_Instrument.write(':INIT (@101)')

#循环读取状态寄存器，读取到1024，扫描完成，跳出循环，读取电压值
while (1):
    time.sleep(1)
    end = my_Instrument.query(':STAT:OPER:COND? (@101)')
    print(end)
    if (end == '1024'):
        break
# 获取扫描电压值
voltageList = my_Instrument.query_ascii_values(":FETC:VOLT?")
print(voltageList)

    运行结果如下，运行成功后，可以打印出扫描测量出的电压值。
    在这里插入图片描述

    读写数据

    8、将数据写入excel

    测量的数据一般会通过文件保存，这里采用excel进行保存，使用最常用的读写excel的python库。
    安装所需要的软件包xlwings，通道python packages安装或者通过指令安装

    pip install xlwings

    在这里插入图片描述
    输入如下指令

    import pyvisa
import time
import xlwings as xw
rm = pyvisa.ResourceManager()
my_Instrument = rm.open_resource('TCPIP0::192.168.170.8::8807::SOCKET')
my_Instrument.timeout = 5000
my_Instrument.read_termination = '\n'
instrumentMessage=my_Instrument.query('*IDN?')
print(instrumentMessage)

#发送SCPI指令
my_Instrument.write(':SOUR:FUNC:MODE VOLT,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:VOLT:MODE SWE,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:FUNC:SHAP DC,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:SWE:SPAC LIN,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:VOLT:RANG 10,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:CURR:RANG 0.01,(@101)')
my_Instrument.write(':SENS:CURR:PROT 0.01,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:VOLT:STAR 1,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:VOLT:STOP 5,(@101)')
my_Instrument.write(':TRIG:COUN 10,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:SWE:POIN 10,(@101)')
my_Instrument.write(':SENS:VOLT:NPLC 1,(@101)')
my_Instrument.write(':OUTP 1,(@101)')
my_Instrument.write(':INIT (@101)')

#循环读取状态寄存器，读取到1024，扫描完成，跳出循环，读取电压值
while (1):
    time.sleep(1)
    end = my_Instrument.query(':STAT:OPER:COND? (@101)')
    print(end)
    if (end == '1024'):
        break
# 创建新文件
wb = xw.Book()
# 添加名为"voltage"的工作表
wb.sheets.add('voltage')
# 取消活动工作表选择
wb.sheets[0].select()
# 获取要写入的数据
voltageList = my_Instrument.query_ascii_values(":FETC:VOLT?")
# 将数据写入Excel文件
sheet = wb.sheets['voltage']
sheet.range('A1').value = '电压(V)'
for i in range(len(voltageList)):
    sheet.range((i+2, 1)).value = voltageList[i]
# 修改保存路径和文件名
save_path = 'D:/test.xlsx'
# 保存并关闭文件
wb.save(save_path)
wb.close()
print(f"已成功创建名为 '{save_path}' 的Excel文件，并在其中添加了名为 'voltage' 的工作表，并将数据写入该工作表。")

    运行成功后显示如下信息，也可以打开excel查看数据
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    9、显示扫描波形

    通过将数据通过图形的方式显示出来可以更加直观。
    需要安装Matplotlib库
    Matplotlib是一个用于创建高质量图形的Python库。它提供了广泛的数据可视化功能，使用户能够以各种方式呈现数据。

    pip install matplotlib

    执行代码

    import pyvisa
import time
import xlwings as xw
import matplotlib.pyplot as plt

rm = pyvisa.ResourceManager()
my_Instrument = rm.open_resource('TCPIP0::192.168.170.8::8807::SOCKET')
my_Instrument.timeout = 5000
my_Instrument.read_termination = '\n'
instrumentMessage=my_Instrument.query('*IDN?')
print(instrumentMessage)

#发送SCPI指令
my_Instrument.write(':SOUR:FUNC:MODE VOLT,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:VOLT:MODE SWE,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:FUNC:SHAP DC,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:SWE:SPAC LIN,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:VOLT:RANG 10,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:CURR:RANG 0.01,(@101)')
my_Instrument.write(':SENS:CURR:PROT 0.01,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:VOLT:STAR 1,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:VOLT:STOP 5,(@101)')
my_Instrument.write(':TRIG:COUN 10,(@101)')
my_Instrument.write(':SOUR:SWE:POIN 10,(@101)')
my_Instrument.write(':SENS:VOLT:NPLC 1,(@101)')
my_Instrument.write(':OUTP 1,(@101)')
my_Instrument.write(':INIT (@101)')

#循环读取状态寄存器，读取到1024，扫描完成，跳出循环，读取电压值
while (1):
    time.sleep(1)
    end = my_Instrument.query(':STAT:OPER:COND? (@101)')
    print(end)
    if (end == '1024'):
        break
# 创建新文件
wb = xw.Book()
# 添加名为"voltage"的工作表
wb.sheets.add('voltage')
# 取消活动工作表选择
wb.sheets[0].select()
# 获取要写入的数据
voltageList = my_Instrument.query_ascii_values(":FETC:VOLT?")
currentList = my_Instrument.query_ascii_values(":FETC:CURR?")
# 将数据写入Excel文件
sheet = wb.sheets['voltage']
sheet.range('A1').value = '电压(V)'
for i in range(len(voltageList)):
    sheet.range((i+2, 1)).value = voltageList[i]
# 修改保存路径和文件名
save_path = 'D:/test.xlsx'
# 保存并关闭文件
wb.save(save_path)
wb.close()
print(f"已成功创建名为 '{save_path}' 的Excel文件，并在其中添加了名为 'voltage' 的工作表，并将数据写入该工作表。")
#*************************显示扫描波形***************************************************#
x = voltageList
y = currentList
# 创建图形并绘制数据,数据源是电压，纵坐标是电压值，横坐标是数据的索引
plt.plot(x, marker='o')
# 添加标题和标签
plt.title('Voltage Data')
plt.xlabel('index')
plt.ylabel('Voltage (V)')
plt.grid()

#创建图形并绘制数据,数据源是电压，横坐标是电压值，纵坐标是数据的索引
(fig, ax1) = plt.subplots()
ax1.plot(x, y, marker='o')
ax1.grid()
# 设置子图的横纵坐标轴标签
ax1.set_xlabel('Voltage')
ax1.set_ylabel('Current')
# 设置子图的标题
ax1.set_title('Voltage vs. Current')
# 显示图形窗口
plt.show()

    ---

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