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:TP274文獻標識碼:A文章編號: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)平臺結(jié)合PCI29112數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計了一種多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)充分利用了PCI29112的通道自動掃描功能(continuous2scan2channels和雙緩沖模式(double2bu ffered m ode,實時、高速地采集八路模擬輸入信號,并將波形數(shù)據(jù)保存至計算機的硬盤,方便以后查看。應(yīng)用結(jié)果表明,系統(tǒng)檢測精度高,運行穩(wěn)定,具有一

2、定的實用性和推廣價值。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)前測控領(lǐng)域的技術(shù)熱點,它代表了未來儀器技術(shù)的發(fā)展方向。虛擬儀器技術(shù)包含了針對不同頻率與精確度范圍的通用測量硬件(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)計的軟件。軟件是整個系統(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)計改進儀器性能和擴展儀器功能。相比于傳統(tǒng)儀器,虛擬儀器在智能化程序,處理能力,性能價格比、可操作性方面都有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。數(shù)據(jù)采集是許多科學(xué)研究和工程設(shè)計中必不可少的環(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211系統(tǒng)的組成與功能整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以一臺PC機為核心,PCI2 9112高速數(shù)據(jù)采集卡實時采集外界模擬輸入信號。系統(tǒng)分為三個部分:數(shù)據(jù)采集卡、計算機和專用的數(shù)據(jù)采集與處理軟件。系統(tǒng)的工作原理為:模擬信號進入數(shù)據(jù)采集卡的八個通道,數(shù)據(jù)采集卡對其進行調(diào)理、采集、緩存,并通過計算機PCI總線送入內(nèi)存;計算機在應(yīng)用程序控制下,對數(shù)據(jù)進行處理、運算,最后完成各種電量測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

7、進入PC機的橋梁?；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)計的主流。PCI29112在工控界是難得的一款性價比較高的高速數(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,研究方向為信號檢測與智能控制。731 圖1系統(tǒng)功能框圖可達110kH zs,增益可調(diào),卡上帶有ADFIFO,并有總線主控DM A功能,保證了實時信號不間斷采集與存儲。它支持單極和雙極性的模擬信號輸入,通道具有自動掃描功能選擇,能同時采集多個通道的模擬信號。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12位模擬量輸出通道,以及3個獨立可編程16位計數(shù)器等,利用這些指標可以擴展系統(tǒng)的功能。3軟件設(shè)計及編程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)計自己的測量系統(tǒng)。3.2軟件的設(shè)計與實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括面板和功能程序的設(shè)計,面板是用來操作各種控件和觀測輸入信號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)存儲和回放用來完成系統(tǒng)各項測試功能。(1儀器軟面板設(shè)計系統(tǒng)包括兩個面板: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)置面板用來針對不同的采樣信號設(shè)置不同的采樣速率。主面板主要由三個部分構(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。其中每個菜單項又分別包含幾個下拉子菜單,每個子菜單都有各自的功能。菜單是改善用戶界面的一個主要手段,也是最好的手段。它使人們從冗長繁雜的命令中解脫出來,將命令進行分組,用戶可以很容易地使用這些命令。快捷按鈕,其中前四個按鈕分別為“采集與保存”菜單的四個子菜

10、單快捷按鈕。最后一個按鈕為“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,由兩個圖形顯示控件組成,分別顯示通道0到通道7這八個通道的輸入信號波形和頻譜分析后的波形。(2初始化程序?qū)⒚姘迳系母鱾€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)。但這只是各個控件對應(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)是整個程序的入口,它的功能是初始化程序,裝載用戶面板,運行用戶界面等。(3數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集部分是本設(shè)計的核心,它是通過開始采集按鈕的回調(diào)函數(shù)Acquire來實現(xiàn)的。 為了不丟失數(shù)據(jù),實現(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,為了能在掃描時間控制下不斷刷新顯示屏,必須把繪圖和時鐘控件(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信號進行分析,得到頻域的各種表征量和信號的頻率信息。分析方法采用快速傅里葉變換(FFT。(5數(shù)據(jù)存儲和回放數(shù)據(jù)的存儲是通過“開始保存”按鈕實現(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,文件名為開始進行數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)時間,格式為:月-

12、831日-年小時:分:秒.dat ,例如05-30-200719:20:07.dat 。點擊菜單欄中“文件”“打開”選項,可以打開以前的數(shù)據(jù)進行查看,實現(xiàn)數(shù)據(jù)回放功能。4結(jié)束語本文設(shè)計的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)經(jīng)仿真調(diào)試和外接信號源實際調(diào)試,運行正常。在8通道中,分別給第0,2,5通道接上正弦信號、方波信號和三角波信號,其余五個通道不接信號,圖3給出了調(diào)試結(jié)果。試驗證明,該系統(tǒng)運行穩(wěn)定,很好地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)實時采集,存儲和回放等一系列的功能。 圖3采集結(jié)果顯示參考文獻: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)實例M.北京:機械工業(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現(xiàn)J .電測與儀表,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示entPhysicalT able和其他mib 表的對應(yīng)關(guān)系。entAliasMappingT able 建立實體索引和接口表的映射關(guān)系。通過entAlias 2MappingIdentifier 節(jié)點可以得到端口的ifIndex 。根據(jù)ifIndex 從ifT able 得到端口當(dāng)前的實際狀態(tài),并按照狀態(tài)處理面板顯示。此外,R fc2737定義

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