工業(yè)數(shù)據(jù)的采集處理

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如今，在儀器制造、移動通信、航海等工業(yè)領(lǐng)域，以個人電腦為平臺的信號采集和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。其中，數(shù)據(jù)采集依靠硬件板卡，數(shù)據(jù)分析則要借助于軟件技術(shù)。

在數(shù)據(jù)采集、處理的應(yīng)用中，使用最為廣泛，基礎(chǔ)最為牢固的是PC_Based Control 技術(shù)，它是融合PC 技術(shù)、信號測量和分析技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)于一體的高性能測量與控制技術(shù)，用于信號量測、工業(yè)過程數(shù)據(jù)采集和控制、運動控制、通信控制等。包括工業(yè)電腦平臺、功能卡和應(yīng)用軟件。通過插入各種功能卡和編寫軟件，形成功能強大的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通信控制器和運動控制系統(tǒng)。

近年來，PC_Based Control 技術(shù)向更快速、更精確的測控方向發(fā)展，其中數(shù)據(jù)采集與控制是其核心技術(shù)之一，其基本任務(wù)是物理信號（電壓/電流）的產(chǎn)生或測量。但是要使計算機系統(tǒng)能夠測量物理信號，必須要使用傳感器把物理信號轉(zhuǎn)換成電信號（電壓或者電流信號）。有時不能把被測信號直接連接到數(shù)據(jù)采集卡，而必須使用信號調(diào)理輔助電路，先將信號進行一定的處理?？傊?，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)是在硬件板卡/遠程采集模塊的基礎(chǔ)上借助軟件來控制整個系統(tǒng)的工作，包括采集原始數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、給出結(jié)果等，其中的硬件板卡就是現(xiàn)在廣為使用的數(shù)據(jù)采集卡。而要對數(shù)據(jù)進行分析并產(chǎn)生結(jié)果，就需要利用軟件編程技術(shù)來實現(xiàn)了。

這里，筆者以PCI-8319 光電隔離模入接口卡為例，介紹如何利用VC++ 6.0實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、控制和分析。

PCI-8319 光電隔離模入接口卡

本文所要介紹的PCI-8319 光電隔離模入接口卡就是一款滿足PC_Based Control 技術(shù)要求的硬件板卡。它提供了PCI 總線插槽的PC系列微機，具有即插即用（PnP）的功能。操作系統(tǒng)可選用Windows、Unix等多種操作系統(tǒng)，以及專業(yè)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)LabVIEW 等軟件環(huán)境。在硬件的安裝上也非常簡單，使用時只需將接口卡插入機內(nèi)任何一個PCI總線插槽中并用螺絲固定，信號電纜從機箱外部直接接入。

PCI-8319 光電隔離模入接口卡主要由多路模擬開關(guān)電路、高性能放大器電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、開關(guān)量輸入輸出電路、接口控制邏輯電路、光電隔離電路及DC/DC電源電路組成，采用三總線光電隔離技術(shù)，使被測量信號系統(tǒng)同計算機之間完全電氣隔離，適用于惡劣環(huán)境的工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集以及必須保證人身安全的人體信號采集系統(tǒng)。該模入接口卡采用了高性能的儀用放大器，具有極高的輸入阻抗和共模抑制比，并具有最高可達 1000 倍的放大增益，可直接配接各種傳感器，以完成對不同信號的放大處理，同時，本卡自帶 DC/DC隔離電源模塊，無需用戶外接電源。

PCI-8319 模入接口卡允許采用32路單端輸入方式或16路雙端輸入方式。用戶可根據(jù)需要選擇測量單極性信號或雙極性信號。其輸入的模擬信號由卡前端的37芯D型插頭直接接入。本卡還提供了非隔離的TTL電平的16路輸入和16路輸出信號通道，這些信號通道由卡后端的40芯扁平電纜轉(zhuǎn)換為37芯D型插頭提供給用戶。

其多路模擬開關(guān)電路以及高性能放大器電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路均采用了AD公司的芯片作為使用器件，可以滿足不同用戶的不同需求。

開關(guān)量輸入輸出電路，接口控制邏輯電路及光隔電路DC/DC電源電路均可達到較好的使用效果。

相關(guān)函數(shù)

PCI8KP.dll是為PCI8000 系列數(shù)據(jù)采集卡配制的工作在中西文Windows 95／98／2000/NT環(huán)境下的一個動態(tài)鏈接庫，它所封裝的函數(shù)可以被其他應(yīng)用程序在運行時直接調(diào)用。用戶可以用任何一種可以使用 DLL鏈接庫的編程工具來編寫。表中所列函數(shù)的說明格式為C++ 應(yīng)用程序中調(diào)用 DLL 庫函數(shù)時的常用格式，無論使用哪一種開發(fā)工具，務(wù)必請注意數(shù)據(jù)格式的匹配及函數(shù)的返回類型。

為了將對PCI-8319卡的操作簡單化。動態(tài)鏈接庫 (PCI8KP.dll)中所有的函數(shù)的參數(shù)均通過一個結(jié)構(gòu)體（ZT_PCIBOARD）來傳遞。該結(jié)構(gòu)體及PCI8000的有關(guān)函數(shù)如表所示。

struct ZT_PCIBOARD

{

long lIndex; /* PCI卡索引值，該值在安裝時被系統(tǒng)分配*/

HANDLE hHandle; /* PCI卡的操作句柄（只有涉及中斷時才用）*/

short nCh; /* 通道號*/

long lData; /*輸入輸出數(shù)據(jù)變量*/

long* plData; /*輸入輸出數(shù)據(jù)指針*/

long lCode; /*設(shè)備控制字，具體含義見函數(shù)說明*/

};

實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集

第一步，啟動ＶＣ++6.0，建立一個工程文件；第二步，在工程文件中加入driver.h和Os.h兩個頭文件，并在工程設(shè)置中添加庫文件ADSAPI32.lib；第三步，在需要數(shù)據(jù)采集的文件中添加相關(guān)的程序代碼，具體步驟如下。

首先，在文件頭部第一條注釋行前加入如下常數(shù)變量及全局變量說明：

int time_sam;

SetTem dlg1;

int diff_tt;

CPoint end_tem;

CPoint start_tem;

ZT_PCIBOARD pci8319_tep;

其次,在相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理函數(shù)中加入下列代碼打開采集板，把輸入的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量:

if(OpenDevicePlx(&pci8319) != 0)

{

AfxMessageBox("Open device failed!");

}

if(OpenDevicePlx(&pci8319_tep) != 0)

{

AfxMessageBox("Open device failed!");

}

pci8319.lIndex = 0;

pci8319_tep.lIndex = 0;

pci8319_tep.nCh = 2;//選擇通道1

pci8319_tep.lCode = 3;//0 = 原碼值, 1 = 0 -- 10000mV , 2= -5000 --- 5000mV, 3= -10000 -- 10000mV

ZT8319Init(&pci8319_tep);//啟動AD轉(zhuǎn)換

pci8319.nCh = 1;//選擇通道1

pci8319.lCode = 3;//0 = 原碼值, 1 = 0 -- 10000mV , 2= -5000 --- 5000mV, 3= -10000 -- 10000mV

ZT8319Init(&pci8319);//啟動AD轉(zhuǎn)換

long retVal,retVal1;

retVal = ZT8319AI(&pci8319);

retVal1 = ZT8319AI(&pci8319_tep);

中間開始進行數(shù)據(jù)采集及實時曲線的繪制，在這個過程中，采集過程與曲線繪制過程是同時進行的，每采集十個數(shù)據(jù)就按照曲線的要求取這十個數(shù)據(jù)的平均值在圖中繪出其數(shù)據(jù)值點，在采集過程中的某一時刻起曲線繪制如圖所示。

該界面主要用來，對模擬量數(shù)據(jù)進行更為直觀的圖形顯示，相當于一個“軟”示波器。點擊“曲線顯示”按鈕，圖形區(qū)域?qū)@示A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的變化曲線。為了穩(wěn)定地顯示曲線，滑動“同步點調(diào)整”滑塊，可掃描同步點，同步點的原碼值（十進制），在跟隨滑塊一起滑動的標簽中顯示。點擊“選擇通道”組合框，可進行通道切換，圖形區(qū)域的曲線將自動作相應(yīng)的更新。點擊“退出顯示”按鈕，返回到主界面。最后，當采集結(jié)束后，退出顯示，結(jié)束此次數(shù)據(jù)采集過程，得到所需要的曲線繪制圖，完成測試流程，回到原始程序中