基于PCI-1711的数据采集系统_数据采集系统

来源:党团工作 发布时间:2019-05-21 05:37:40 点击:

  摘要: 绍一种基于PCI总线结构、16路模拟输入、DMA中断方式数据采集系统的硬件组成,及其在Visual C++ 6.0环境下的软件开发。整个系统具有同步误差小,操作简单、易于调试、采样速度快等特点,且系统功能模块化增加了其扩展与兼容性。重点介绍了PCI-1711驱动方式与采用的数据处理技术。经现场检测试验表明,本系统采集数据速率快、误差小(小于1%),兼容可扩展性强。
  关键词: PCI-1711;数据采集;句柄;Visual C++6.0;驱动设计;DMA
  
  随着社会的发展,减少事故带来的经济损失和人身安全提上日程,各种设备的状态监测与故障诊断已越来越重要了,它不仅涉及到常见的加工机床、钻机井架等,在高科技如航空航天等更为如此。近年来,振动与噪声理论、测试技术、信号分析与数据处理技术、计算机技术及其他相关基础科学的发展,为设备状态监测与故障诊断技术提供良好的理论基础。各种设备状态监测与故障诊断无不以设备状态的数据采集为前提。而专门的数据采集卡往往又比较昂贵。下面介绍基于一种经济实用采集卡PCI-1711的数据采集系统的设计。该系统基于16位PCI总线结构,16路单端模拟量输入,12位A/D转换器采样速率可达100KHz,1K缓存的连续采样和实时存储功能等。
  
  一、 系统硬件介绍
  
  组成硬件:计算机一台(内存256M以上)、传感器、PCI-1711采集卡。
  本数据采集系统所采用的PCI-1711是华研公司出品的一款经济实用的数据采集卡, 其主要特点[1][2]有: 16 位PCI 总线接口, 完全符合PCI规格Rev2.1标准,支持即插即用。在安装插卡时,用户不需要设置任何跳线和DIP拨码开关。灵活的输入类型和范围设定PCI-1711/1711L有一个自动通道/增益扫描电路。在采样时,这个电路可以自动完成对多路选通开关的控制。用户可以根据每个通道不同的输入电压类型来进行相应的输入范围。所选择的增益值将储存在SRAM中。这种设计保证了为达到高性能数据采集所需的多通道和高速采样。卡上提供了FIFO(先进先出)存储器,可储存1KA/D采样值。卡上可编程计数器,可用于A/D转换时的定时触发。16路数字输入和16路数字输出,使用户可最大灵活的根据自己的需要来应用。
  
  二、驱动方式
  
  PCI-1711的软件开发包包含用于多种语言的函数接口[1] [3][4],包括:Driver.h和Adsapi32.lib 两个文件。在Visual C++6.0开发环境下,使用这些函数的关键是在FilevView视图下的增加Driver.h,和中增Adsapi32.lib,并在StdAfx.h全局头文件中包含如下语句:#include “…\Driver.h”,采集实现过程如图所示。
  
  由于驱动程序采用面向对象编程,所以要使用设备的一切功能,则必须先用函数DRV_DeviceOpen()创建一个设备对象句柄DriverHandle 。程序如下:
  ErrCde=DRV_DeviceOpen(0,(LONG far*)&DriverHandle);
  if(ErrCde!=SUCCESS)
  { strcpy(szErrMsg,"Device open error!");
   MessageBox((LPCSTR)szErrMsg,"Device Open",MB_OK);
  return;
  }
  有了这个句柄就有了对该设备的控制权。然后将些句柄作为参数传递给其他函数,如DRV_DeviceGetFeatures到得设备设置,DRV_AIConfig可配置设备增益,RV_DioWritePortByte可用于数据输出,DRV_DeviceClose释放句柄。
  
  三、软件设计
  
  为增加系统容错性,可移植性,可维护性,本软件统一由Visual C++6.0语言MFC方式编写数据处理程序,为提高数据实时采集速度和减少CPU占有率,采用基于DMA方式采集数据,为了便于实现其各功能,基于面向对象的程序设计思想把系统各个功能模块化处理[5]。
  (一)基本思想
  把采集的数据实时处理.一方面图形显示(默认界面),或数据显示;一方面实时存储,以备查阅或后续处理.这里重点介绍本软件采用的数据处理技术
  数据预处理
  在数据采集过程中,由于各种偶然因素的干扰,所采集电压信号明显偏离正常值,。如果不将这些偶然异常电压剔除,就会歪曲采集结果。结合硬件的性能指标,采用限幅方式剔掉偏离电压。
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