基于PCI_9112數(shù)據(jù)采集卡的多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)_圖文

1、 中圖分類號(hào):TP274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2552(200711-0137-03基于PCI29112數(shù)據(jù)采集卡的多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)王洪芳,曲波(蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院,蘇州215021摘要:利用LabWindowsC VI虛擬儀器專用開發(fā)平臺(tái)結(jié)合PCI29112數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計(jì)了一種多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)充分利用了PCI29112的通道自動(dòng)掃描功能(continuous2scan2channels和雙緩沖模式(double2bu ffered m ode,實(shí)時(shí)、高速地采集八路模擬輸入信號(hào),并將波形數(shù)據(jù)保存至計(jì)算機(jī)的硬盤,方便以后查看。應(yīng)用結(jié)果表明,系統(tǒng)檢測(cè)精度高,運(yùn)行穩(wěn)定,具有一

2、定的實(shí)用性和推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞:虛擬儀器;PCI29112;數(shù)據(jù)采集;LabWindowsC VIMultifunctional data acquisition system based on PCI29112WANG H ong2fang,QU Bo(College of E lectronics&I nform ation,Soochow U niversity,Suzhou215021,China Abstract:Based on virtual instrument technology,a data acquisition system was designed by us

3、e of the LabWindowsC VI combined with PCI29112data collecting card.Su fficiently utilizing the PCI29112s function of continuous2scan2channels and double2bu ffered m ode,this kind of system can synchronously display eight2channel analog input signals.And the measured shape of the waves could be store

4、d to the hard disk of the PC,they could be saved for a long time and be showed many times.The application shows that this system runs stably and accurately.T he techn ology and m eth ods ad opted in the system are practical and w orthy to extend.K ey w ords:virtual instrument;PCI29112;data acquisiti

5、on;LabWindowsC VI1虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器(Virtual Instrument,VI是當(dāng)前測(cè)控領(lǐng)域的技術(shù)熱點(diǎn),它代表了未來儀器技術(shù)的發(fā)展方向。虛擬儀器技術(shù)包含了針對(duì)不同頻率與精確度范圍的通用測(cè)量硬件(數(shù)據(jù)采集卡、P LC、串行設(shè)備等和專為控制應(yīng)用設(shè)計(jì)的軟件。軟件是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵,儀器的功能是用戶根據(jù)需要由軟件來定義的,可以通過更新軟件的設(shè)計(jì)改進(jìn)儀器性能和擴(kuò)展儀器功能。相比于傳統(tǒng)儀器,虛擬儀器在智能化程序,處理能力,性能價(jià)格比、可操作性方面都有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。數(shù)據(jù)采集是許多科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)中必不可少的環(huán)節(jié),作者利用LabWindowsC VI和PCI29112數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計(jì)了一

6、種多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)211系統(tǒng)的組成與功能整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以一臺(tái)PC機(jī)為核心,PCI2 9112高速數(shù)據(jù)采集卡實(shí)時(shí)采集外界模擬輸入信號(hào)。系統(tǒng)分為三個(gè)部分:數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)和專用的數(shù)據(jù)采集與處理軟件。系統(tǒng)的工作原理為:模擬信號(hào)進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡的八個(gè)通道,數(shù)據(jù)采集卡對(duì)其進(jìn)行調(diào)理、采集、緩存,并通過計(jì)算機(jī)PCI總線送入內(nèi)存;計(jì)算機(jī)在應(yīng)用程序控制下,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、運(yùn)算,最后完成各種電量測(cè)試并在屏幕上用圖形或數(shù)據(jù)形式顯示。圖1是系統(tǒng)的功能框圖。2.2高速數(shù)據(jù)采集卡PCI29112虛擬儀器系統(tǒng)中,IO接口設(shè)備主要是數(shù)據(jù)采集卡,數(shù)據(jù)采集卡作為儀器系統(tǒng)硬件的主要組成部分,是外界的電信號(hào)

7、進(jìn)入PC機(jī)的橋梁?；赑CI總線的數(shù)據(jù)采集卡傳輸速率高,吞吐量大,是今后數(shù)據(jù)采集板卡設(shè)計(jì)的主流。PCI29112在工控界是難得的一款性價(jià)比較高的高速數(shù)據(jù)采集板卡,它是本系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵部件,采樣速率最高收稿日期:2007-06-15作者簡(jiǎn)介:王洪芳(1981-,女,蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院在讀碩士研究生,研究方向?yàn)樾盘?hào)檢測(cè)與智能控制。731 圖1系統(tǒng)功能框圖可達(dá)110kH zs,增益可調(diào),卡上帶有ADFIFO,并有總線主控DM A功能,保證了實(shí)時(shí)信號(hào)不間斷采集與存儲(chǔ)。它支持單極和雙極性的模擬信號(hào)輸入,通道具有自動(dòng)掃描功能選擇,能同時(shí)采集多個(gè)通道的模擬信號(hào)。另外,它有三種AD觸發(fā)模式,16位數(shù)字量輸

8、入與16位數(shù)字量輸出,兩個(gè)12位模擬量輸出通道,以及3個(gè)獨(dú)立可編程16位計(jì)數(shù)器等,利用這些指標(biāo)可以擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。3軟件設(shè)計(jì)及編程3.1軟件開發(fā)環(huán)境虛擬儀器的開發(fā)環(huán)境主要有Visual C+,Visual Basic,以及HP公司的VEE和NI公司的LabVIEW、Lab WindowsC VI等。本設(shè)計(jì)軟件部分使用的Lab2 WindowsC VI,是完全的ANSI C開發(fā)環(huán)境,為用戶提供靈活的、內(nèi)置式的數(shù)據(jù)采集、分析和顯示功能。從而用戶可以隨意設(shè)計(jì)自己的測(cè)量系統(tǒng)。3.2軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括面板和功能程序的設(shè)計(jì),面板是用來操作各種控件和觀測(cè)輸入信號(hào)的波形及頻譜的用戶界

9、面,功能程序(初始化、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和回放用來完成系統(tǒng)各項(xiàng)測(cè)試功能。(1儀器軟面板設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括兩個(gè)面板:主面板和參數(shù)設(shè)置面板。主面板用來裝載菜單、按鈕和圖形顯示等控件,參數(shù)設(shè)置面板用來針對(duì)不同的采樣信號(hào)設(shè)置不同的采樣速率。主面板主要由三個(gè)部分構(gòu)成:菜單欄,分別為“文件”、“數(shù)據(jù)處理”、“參數(shù)設(shè)置”和“采集與保存”四項(xiàng)。其中每個(gè)菜單項(xiàng)又分別包含幾個(gè)下拉子菜單,每個(gè)子菜單都有各自的功能。菜單是改善用戶界面的一個(gè)主要手段,也是最好的手段。它使人們從冗長(zhǎng)繁雜的命令中解脫出來,將命令進(jìn)行分組,用戶可以很容易地使用這些命令?？旖莅粹o,其中前四個(gè)按鈕分別為“采集與保存”菜單的四個(gè)子菜

10、單快捷按鈕。最后一個(gè)按鈕為“退出系統(tǒng)”按鈕,按下此按鈕退出數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。圖形顯示控件,由兩個(gè)圖形顯示控件組成,分別顯示通道0到通道7這八個(gè)通道的輸入信號(hào)波形和頻譜分析后的波形。(2初始化程序?qū)⒚姘迳系母鱾€(gè)控件設(shè)置好后,在C ode菜單中,選中G enerate中的All C ode,從而生成程序的代碼函數(shù)。但這只是各個(gè)控件對(duì)應(yīng)函數(shù)的框架,要使控件完成相應(yīng)的功能,必須為其添加程序代碼。main函數(shù)是整個(gè)程序的入口,它的功能是初始化程序,裝載用戶面板,運(yùn)行用戶界面等。(3數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集部分是本設(shè)計(jì)的核心,它是通過開始采集按鈕的回調(diào)函數(shù)Acquire來實(shí)現(xiàn)的。 為了不丟失數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)連續(xù)采集,系統(tǒng)采

11、用了數(shù)據(jù)采集卡的雙緩沖模式,當(dāng)環(huán)形緩沖器(circular bu ffer中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后,就將AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果傳送至用戶緩沖區(qū)(user bu ffer,為了能在掃描時(shí)間控制下不斷刷新顯示屏,必須把繪圖和時(shí)鐘控件(T imer結(jié)合起來。數(shù)據(jù)采集部分的流程如圖2所示。圖2數(shù)據(jù)采集程序流程圖(4頻譜分析在頻域上對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析,得到頻域的各種表征量和信號(hào)的頻率信息。分析方法采用快速傅里葉變換(FFT。(5數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和回放數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)是通過“開始保存”按鈕實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)采集過程中,如果需要在硬盤上保存數(shù)據(jù),可以按下此按鈕將采集數(shù)據(jù)保存到指定硬盤目錄下的文件中,文件名為開始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)時(shí)間,格式為:月-

12、831日-年小時(shí):分:秒.dat ,例如05-30-200719:20:07.dat 。點(diǎn)擊菜單欄中“文件”“打開”選項(xiàng),可以打開以前的數(shù)據(jù)進(jìn)行查看,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)回放功能。4結(jié)束語本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)經(jīng)仿真調(diào)試和外接信號(hào)源實(shí)際調(diào)試,運(yùn)行正常。在8通道中,分別給第0,2,5通道接上正弦信號(hào)、方波信號(hào)和三角波信號(hào),其余五個(gè)通道不接信號(hào),圖3給出了調(diào)試結(jié)果。試驗(yàn)證明,該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,很好地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集,存儲(chǔ)和回放等一系列的功能。 圖3采集結(jié)果顯示參考文獻(xiàn):1National Instruments C orporationM.LabW indows CVI User M anual ,1995.

13、2宋宇峰.LabW indows CVI 逐步深入與開發(fā)實(shí)例M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003:140-153.3白鳳山,鐵勇.多功能虛擬示波器的研究與實(shí)現(xiàn)J .電測(cè)與儀表,2001(4:36-38.責(zé)任編輯:張榮香(上接第136頁可以在物理層次上標(biāo)示entPhysicalT able和其他mib 表的對(duì)應(yīng)關(guān)系。entAliasMappingT able 建立實(shí)體索引和接口表的映射關(guān)系。通過entAlias 2MappingIdentifier 節(jié)點(diǎn)可以得到端口的ifIndex 。根據(jù)ifIndex 從ifT able 得到端口當(dāng)前的實(shí)際狀態(tài),并按照狀態(tài)處理面板顯示。此外,R fc2737定義

14、了一個(gè)trap 節(jié)點(diǎn)entC on fig 2Change ,用于entity mib 中結(jié)點(diǎn)發(fā)生變化時(shí)給網(wǎng)管發(fā)送消息。這樣,網(wǎng)管就可以動(dòng)態(tài)跟蹤設(shè)備狀態(tài),及時(shí)更新面板。4結(jié)束語本文以面板管理為出發(fā)點(diǎn),對(duì)entity mib 尤其是entPhysicalT able 作了分析和應(yīng)用。通過entPhysicalT 2able 建立了一個(gè)具體的網(wǎng)元設(shè)備模型,并在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展了兩個(gè)坐標(biāo)節(jié)點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)面板元素的準(zhǔn)確定位。結(jié)合entity mib 定義的另一張表entAliasMap 2pingT able 和一個(gè)trap 節(jié)點(diǎn)entC on figChange 動(dòng)態(tài)地跟蹤了端口的變化。rfc2737定義的entity mib 由于其良好的擴(kuò)展性已經(jīng)廣泛被制造商用于產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)。各廠商可根據(jù)自己的需要擴(kuò)展entity mib ,實(shí)現(xiàn)面板更細(xì)致的顯示功能。如一些廠商制定了顯示實(shí)體(如數(shù)碼管、指示燈等的mib ,可以動(dòng)態(tài)地跟蹤顯示實(shí)體的變化。當(dāng)然entity mib 的功能遠(yuǎn)不止于此。通過entity mib 可以獲得組成設(shè)備的各物理實(shí)體的關(guān)系結(jié)構(gòu),進(jìn)而得到物理實(shí)體的相關(guān)數(shù)據(jù)