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(dòng)通信、航海等工業(yè)領(lǐng)域，以個(gè)人電腦為平臺(tái)的信號(hào)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(hào)測(cè)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(cè)量與控制技術(shù)，用于信號(hào)量測(cè)、工業(yè)過(guò)程數(shù)據(jù)采集和控制、運(yùn)動(dòng)控制、通信控制等。包括工業(yè)電腦平臺(tái)、功能卡和應(yīng)用軟件。通過(guò)插入各種功能卡和編寫軟件，形成功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通信控制器和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。

近年來(lái)，PC_Based Control 技術(shù)向更快速、更精確的測(cè)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(hào)（電壓/電流）的產(chǎn)生或測(cè)量。但是要使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠測(cè)量物理信號(hào)，必須要使用傳感器把物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（電壓或者電流信號(hào)）。有時(shí)不能把被測(cè)信號(hào)直接連接到數(shù)據(jù)采集卡，而必須使用信號(hào)調(diào)理輔助電路，先將信號(hào)進(jìn)行一定的處理。總之，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)是在硬件板卡/遠(yuǎn)程采集模塊的基礎(chǔ)上借助軟件來(lái)控制整個(gè)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并產(chǎn)生結(jié)果，就需要利用軟件編程技術(shù)來(lái)實(shí)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(shí)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(jī)，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(jiǎn)單，使用時(shí)只需將接口卡插入機(jī)內(nèi)任何一個(gè)PCI總線插槽中并用螺絲固定，信號(hào)電纜從機(jī)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(kāi)關(guān)電路、高性能放大器電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、開(kāi)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(cè)量信號(hào)系統(tǒng)同計(jì)算機(jī)之間完全電氣隔離，適用于惡劣環(huán)境的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集以及必須保證人身安全的人體信號(hào)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(dá) 1000 倍的放大增益，可直接配接各種傳感器，以完成對(duì)不同信號(hào)的放大處理，同時(shí)，本卡自帶 DC/DC隔離電源模塊，無(wú)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(cè)量單極性信號(hào)或雙極性信號(hào)。其輸入的模擬信號(hào)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(hào)通道，這些信號(hào)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(kāi)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(kāi)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(dá)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(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，它所封裝的函數(shù)可以被其他應(yīng)用程序在運(yùn)行時(shí)直接調(diào)用。用戶可以用任何一種可以使用 DLL鏈接庫(kù)的編程工具來(lái)編寫。表中所列函數(shù)的說(shuō)明格式為C++ 應(yīng)用程序中調(diào)用 DLL 庫(kù)函數(shù)時(shí)的常用格式，無(wú)論使用哪一種開(kāi)發(fā)工具，務(wù)必請(qǐng)注意數(shù)據(jù)格式的匹配及函數(shù)的返回類型。

為了將對(duì)PCI-8319卡的操作簡(jiǎn)單化。動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù) (PCI8KP.dll)中所有的函數(shù)的參數(shù)均通過(guò)一個(gè)結(jié)構(gòu)體（ZT_PCIBOARD）來(lái)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(shí)被系統(tǒng)分配*/

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

short nCh; /* 通道號(hào)*/

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(jiàn)函數(shù)說(shuō)明*/

};

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集

第一步，啟動(dòng)ＶＣ++6.0，建立一個(gè)工程文件；第二步，在工程文件中加入driver.h和Os.h兩個(gè)頭文件，并在工程設(shè)置中添加庫(kù)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(shuō)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(kāi)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(dòng)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(dòng)AD轉(zhuǎn)換

long retVal,retVal1;

retVal = ZT8319AI(&pci8319);

retVal1 = ZT8319AI(&pci8319_tep);

中間開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)曲線的繪制，在這個(gè)過(guò)程中，采集過(guò)程與曲線繪制過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的，每采集十個(gè)數(shù)據(jù)就按照曲線的要求取這十個(gè)數(shù)據(jù)的平均值在圖中繪出其數(shù)據(jù)值點(diǎn)，在采集過(guò)程中的某一時(shí)刻起曲線繪制如圖所示。

該界面主要用來(lái)，對(duì)模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行更為直觀的圖形顯示，相當(dāng)于一個(gè)“軟”示波器。點(diǎn)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(dòng)“同步點(diǎn)調(diào)整”滑塊，可掃描同步點(diǎn)，同步點(diǎn)的原碼值（十進(jìn)制），在跟隨滑塊一起滑動(dòng)的標(biāo)簽中顯示。點(diǎn)擊“選擇通道”組合框，可進(jìn)行通道切換，圖形區(qū)域的曲線將自動(dòng)作相應(yīng)的更新。點(diǎn)擊“退出顯示”按鈕，返回到主界面。最后，當(dāng)采集結(jié)束后，退出顯示，結(jié)束此次數(shù)據(jù)采集過(guò)程，得到所需要的曲線繪制圖，完成測(cè)試流程，回到原始程序中