導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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摘 要：當(dāng)前，信息技術(shù)不斷發(fā)展，并被廣泛應(yīng)用到林業(yè)數(shù)據(jù)采集工作中來(lái)。林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的建立對(duì)林業(yè)業(yè)務(wù)管理水平的提高意義重大。因此，林業(yè)主管部門應(yīng)重視這一系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)，并設(shè)計(jì)出更加專業(yè)和完善的林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。重點(diǎn)對(duì)林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行詳細(xì)分析研究，旨在為林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供參考。

關(guān)鍵詞：林業(yè)數(shù)據(jù)；采集統(tǒng)計(jì)；設(shè)計(jì)探討

如何實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確地采集林業(yè)數(shù)據(jù)成為當(dāng)前林業(yè)管理部門亟需解決的問(wèn)題。通過(guò)設(shè)計(jì)出專業(yè)的林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，滿足現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的需求已成為必然趨勢(shì)。

1 林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式

1.1 林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)流程分析

數(shù)據(jù)流程圖能更加簡(jiǎn)明地將林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的流程呈現(xiàn)給用戶查看，便于用戶理解。下面主要分析系統(tǒng)頂層數(shù)據(jù)流程以及林權(quán)操作數(shù)據(jù)流程：①頂層數(shù)據(jù)流程。該流程主要是對(duì)系統(tǒng)總體進(jìn)行描述，但是每一個(gè)模塊中的數(shù)據(jù)走向有著明顯的差異性。用戶只需登錄到林權(quán)子系統(tǒng)以及營(yíng)造林子系統(tǒng)中，就能對(duì)林業(yè)數(shù)據(jù)的采集以及規(guī)劃工作進(jìn)行相應(yīng)地設(shè)計(jì)與制作。②林權(quán)操作數(shù)據(jù)流程。林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用范圍比較廣泛，其可以在營(yíng)造林以及林權(quán)管理等多個(gè)業(yè)務(wù)項(xiàng)目中進(jìn)行使用。通過(guò)野外采集過(guò)程中所得到的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)成實(shí)時(shí)的規(guī)劃設(shè)計(jì)圖，并關(guān)聯(lián)到本地的服務(wù)器，最終實(shí)現(xiàn)林權(quán)操作[1]。

1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的就是為了滿足林業(yè)的需求，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃、設(shè)計(jì)地圖等操作，同時(shí)將其與相關(guān)的申請(qǐng)表聯(lián)系，最終成為專業(yè)的設(shè)計(jì)軟件。林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)會(huì)對(duì)地圖以及申請(qǐng)表的相關(guān)信息進(jìn)行管理，其主要內(nèi)容包括地圖規(guī)劃設(shè)計(jì)、錄入申請(qǐng)表以及關(guān)聯(lián)圖表等內(nèi)容。通過(guò)詳細(xì)地分析林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的相關(guān)需求，根據(jù)林業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況以及當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展水平，系統(tǒng)性地設(shè)計(jì)林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)具體設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循相關(guān)原則，考慮到數(shù)據(jù)庫(kù)命名的規(guī)范性，保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性以及擴(kuò)展性。同時(shí)，結(jié)合林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的相關(guān)要求，在林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中設(shè)計(jì)13張屬性數(shù)據(jù)表格，主要包括符號(hào)表、操作日志表、鄉(xiāng)鎮(zhèn)表、村表、戶表、系統(tǒng)用戶表格以及申請(qǐng)表格等。以概念結(jié)構(gòu)的E-B圖形將相應(yīng)的數(shù)據(jù)表格創(chuàng)設(shè)出來(lái)，每張表格都要確定字段名、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、類型能否為空。這些數(shù)據(jù)為實(shí)現(xiàn)林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的相關(guān)功能奠定了基礎(chǔ)。

1.4 林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

1.4.1 林業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)圖的繪制工作

以ArcGIS Engine l0為基礎(chǔ)，對(duì)林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，其中最為主要的一種操作是在地圖圖層中進(jìn)行林業(yè)規(guī)劃圖形繪制，屬性點(diǎn)以及邊界點(diǎn)屬于林業(yè)規(guī)劃圖繪制的兩個(gè)主要項(xiàng)目。因?yàn)锳rcGIS Enginel0不能完全地實(shí)現(xiàn)林業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)于屬性點(diǎn)的繪制相關(guān)需求，因此，需要在原來(lái)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的改造與更進(jìn)，只有這樣才能保證設(shè)計(jì)出來(lái)的林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與林業(yè)的實(shí)際需要相符合，要想實(shí)現(xiàn)這一目的，需要完成以下幾個(gè)方面的工作：首先，要在shp文件中確定的圖層位置上將屬性點(diǎn)確定下來(lái)，然后將屬性點(diǎn)繪制出來(lái)，同時(shí)還要給予這個(gè)屬性點(diǎn)相應(yīng)的編號(hào)是否能進(jìn)行修改以及提交等3個(gè)屬性；其次，在圖層上定義一個(gè)能夠加載的要素，并在要素上賦予這個(gè)繪制成的點(diǎn)，將要素加載在圖層上；最后，將featureMain對(duì)象釋放出來(lái)，加載到圖層文件上，最終完成相應(yīng)的屬性點(diǎn)的繪制工作[2]。

1.4.2 數(shù)據(jù)校驗(yàn)流程

林業(yè)數(shù)據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖繪制好后生成相應(yīng)的地塊信息，然后需要打包數(shù)據(jù)，并在上傳數(shù)據(jù)前對(duì)已經(jīng)設(shè)置的地塊信息進(jìn)行核查，這一系列過(guò)程就屬于數(shù)據(jù)校驗(yàn)工作流程。通過(guò)數(shù)據(jù)校驗(yàn)工作的開(kāi)展，對(duì)已經(jīng)生成的地塊內(nèi)的屬性點(diǎn)個(gè)數(shù)進(jìn)行核對(duì)，保證其個(gè)數(shù)與申請(qǐng)表的相關(guān)要求相符合。已經(jīng)存在的林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)會(huì)在實(shí)際工作過(guò)程中將這種功能忽略掉。在本次研究中，主要是借助判斷語(yǔ)句處理pointFeatures。首先，需要處理地塊的屬性，確定地塊內(nèi)部是否存在著屬性點(diǎn)，存在的屬性點(diǎn)數(shù)量有多少；其次，要處理的地塊是否與申請(qǐng)表相關(guān)聯(lián)，對(duì)地塊和申請(qǐng)表的關(guān)聯(lián)狀況進(jìn)行檢查，最終實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的目標(biāo)[3]。

2 林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

在本次研究中，需要對(duì)林業(yè)數(shù)據(jù)采集的實(shí)際需求進(jìn)行綜合性的考慮，借助各種數(shù)據(jù)完成林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的系統(tǒng)，達(dá)到系統(tǒng)應(yīng)用自動(dòng)化更新、圖表操作、處理數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)管理的目的。設(shè)計(jì)出來(lái)的林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠有效地開(kāi)展地塊規(guī)劃操作工作，同時(shí)和申請(qǐng)表相關(guān)聯(lián)，并提供兩種模式的登錄方式。另外，這種系統(tǒng)還建立了規(guī)劃造林以及造林設(shè)計(jì)的功能，有利于進(jìn)一步提高林業(yè)工作人員的工作質(zhì)量與效率。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，設(shè)計(jì)出合理的林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能提升林業(yè)數(shù)據(jù)采集工作的準(zhǔn)確性。為了進(jìn)一步提升我國(guó)林業(yè)數(shù)據(jù)采集工作的質(zhì)量與水平，相關(guān)人員需要加大開(kāi)發(fā)力度，進(jìn)一步深入研究并不斷完善該系統(tǒng)，為林業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 虛擬儀器 LabVIEW PCI-6013

中圖分類號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）02-0170-01

本設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在軟件部分，即利用數(shù)據(jù)采集卡PCI-6013獲得相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)并傳到計(jì)算機(jī)中，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行相關(guān)分析、計(jì)算、輸出處理，顯示、打印、保存觀測(cè)結(jié)果。本設(shè)計(jì)采用LabVIEW編寫數(shù)據(jù)采集程序，實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)交換，完成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)采集動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)。

1 方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)為采用插入式數(shù)據(jù)采集卡PCI-6013獲得數(shù)字信號(hào)和NI公司提供的硬件驅(qū)動(dòng)程序，在驅(qū)動(dòng)程序的用戶接口Measurement&Automation Explorer中對(duì)硬件進(jìn)行必要的設(shè)置和測(cè)試，最后用LabVIEW編寫數(shù)據(jù)采集程序以控制整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與存盤功能。

2 數(shù)據(jù)采集卡的硬件安裝與配置

PCI-6013為插入式數(shù)據(jù)采集卡。在安裝PCI-6013數(shù)據(jù)采集卡前，要先安裝驅(qū)動(dòng)軟件再把PCI-6013插入PC機(jī)的相應(yīng)接口，最后對(duì)數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行測(cè)試。

進(jìn)行任務(wù)配置時(shí)，在“NI PCI-6013”上單擊右鍵彈出快捷菜單，通過(guò)NI-DAQmx選擇“Create Task”，通過(guò)箭頭方向，可分別進(jìn)行模擬信號(hào)輸入、模擬信號(hào)輸出、計(jì)數(shù)器輸入、計(jì)數(shù)器輸出、數(shù)字I/O口和傳感器等任務(wù)的設(shè)置。

接下來(lái)，通過(guò)選擇I/O類型、選擇執(zhí)行的測(cè)量或信號(hào)發(fā)生器、選擇要用的傳感器、選擇要加到該任務(wù)中的通道、增加測(cè)量的各種設(shè)置、保存任務(wù)等六步完成任務(wù)的選擇創(chuàng)建。

3 用戶界面設(shè)計(jì)

用戶界面如圖1所示，用戶需要設(shè)置的對(duì)象主要有輸入方式設(shè)置、觸發(fā)方式設(shè)置、通道選擇、采樣數(shù)、采樣率、輸出文件位置等。開(kāi)關(guān)與波形顯示也要添加在前面板上，以方便用戶開(kāi)關(guān)程序及觀察采集到的波形。

4 工作流程設(shè)計(jì)

總程序流程圖如圖2所示，數(shù)據(jù)采集卡讀取數(shù)據(jù)流程圖如圖3所示。按下總開(kāi)關(guān)開(kāi)始采集信號(hào)，數(shù)據(jù)依次輸入各通道最后由數(shù)據(jù)采集卡統(tǒng)一讀取。開(kāi)關(guān)彈起，停止采集信號(hào)。

5 程序設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集設(shè)備是計(jì)算機(jī)采集外部設(shè)備數(shù)據(jù)的關(guān)鍵器件，如何從采集卡讀取數(shù)據(jù)是虛擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)首要涉及的問(wèn)題。由程序控制數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)的讀取。

創(chuàng)建數(shù)據(jù)采集VI步驟如下：（1）使用DAQmx Create Channe l.vi創(chuàng)建一個(gè)模擬輸入電壓通道；（2）添加For Loop循環(huán)以保證循環(huán)采集；（3）調(diào)用DAQmx Timing.vi，將其采樣時(shí)鐘頻率設(shè)置為輸入waveform的采樣頻率，并將采樣模式設(shè)置為Finite Samples；（4）調(diào)用DAQmx Start Task.vi；（5）調(diào)用DAQmx Read.vi；（6）調(diào)用DAQmx Stop Task.vi；（7）調(diào)用DAQmx Clear Task.vi；（8）添加一波形指示，并在流程圖中把它與DAQmx Read.vi的date端口連接起來(lái)。

6 結(jié)語(yǔ)

數(shù)據(jù)采集是LabVIEW的應(yīng)用之一。本設(shè)計(jì)采用LabVIEW編寫數(shù)據(jù)采集程序，驅(qū)動(dòng)PCI-6013插入式數(shù)據(jù)采集卡，實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)交換。開(kāi)發(fā)NI公司的PCI-6013插入式數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動(dòng)程序，組成了一個(gè)完整的動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]唐光榮，李九齡，鄧麗曼.微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)數(shù)據(jù)采集與控制技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，2000.

[2]陳紅.數(shù)據(jù)采集方法.北京：中國(guó)審計(jì)出版社，2001.

[3]肖忠祥.數(shù)據(jù)采集原理.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2001.

篇3

關(guān)鍵詞：STM32F103，數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)通信

 

仿真駕駛模擬器是機(jī)械、電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的復(fù)雜系統(tǒng)，該系統(tǒng)由駕駛室與電動(dòng)伺服裝置組成的仿真駕駛單元，計(jì)算機(jī)、投影機(jī)和環(huán)形幕組成顯示單元及駕駛數(shù)據(jù)采集模塊單元組成。仿真駕駛模擬器除可進(jìn)行模擬駕駛訓(xùn)練外，還具有汽車駕駛技能形成性評(píng)價(jià)、個(gè)性化培訓(xùn)計(jì)劃、交通事故經(jīng)典案例教學(xué)、駕駛案例性測(cè)評(píng)等的汽車駕駛應(yīng)用培訓(xùn)教學(xué)。論文格式。論文格式。其中數(shù)據(jù)采集單元實(shí)時(shí)采集仿真駕駛室內(nèi)的各操縱機(jī)構(gòu)狀態(tài)，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)串口傳送到上位機(jī)，上位機(jī)通過(guò)汽車動(dòng)力學(xué)模型及當(dāng)前路況信息計(jì)算出當(dāng)前速度、加速度、方向、位置等信息作為計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)生成圖象和控制電動(dòng)伺服缸動(dòng)作依據(jù)，同時(shí)依據(jù)采集到的數(shù)據(jù)完成對(duì)駕駛行為過(guò)程回放、行為分析、技能等綜合評(píng)估。

1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

如圖1所示，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由各檢測(cè)模塊及檢測(cè)電路、單片機(jī)、采集芯片、通信接口和上位機(jī)組成。其中采集芯片是系統(tǒng)的核心部件，采用ARM核心的STM32F103芯片，采集芯片控制系統(tǒng)的變速器、轉(zhuǎn)向盤、加速踏板及各種開(kāi)關(guān)等的位置狀態(tài)，包括對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存取、時(shí)間參數(shù)設(shè)置與主機(jī)通信等。時(shí)鐘信號(hào)也是由采集芯片產(chǎn)生，定時(shí)對(duì)采集芯片機(jī)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，使主單片機(jī)完成一次數(shù)據(jù)采集，然后又進(jìn)入休眠狀態(tài)。其中轉(zhuǎn)向裝置采用光電編碼器和現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯正列（FPEG）組成數(shù)字式傳感器，通過(guò)RS232與STM32通信。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在工作時(shí)，對(duì)模擬數(shù)據(jù)首先要通過(guò)放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后傳送到STM32F103的ADC模塊轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，對(duì)開(kāi)關(guān)量和數(shù)字傳感器信號(hào)通過(guò)I/O或通信接口傳送到STM32F103，最后采集來(lái)的信號(hào)按照一定的通信協(xié)議發(fā)送到上位機(jī)處理。

圖1 汽車模擬器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2 硬件設(shè)計(jì)

仿真駕駛室內(nèi)的需要檢測(cè)各種模擬裝置的信號(hào)。這些狀態(tài)根據(jù)采用的傳感器可分為三類：數(shù)字量、模擬量和開(kāi)關(guān)量。

2.1 模擬量的采集

加速踏板、離合器踏板和行車制動(dòng)踏板（三踏板）的踏板行程分別反映供油量大小、離合器結(jié)合程度及制動(dòng)力大小，所以傳感器應(yīng)采集出的是連續(xù)變化的量，即是模擬量。模擬量的采集要去抗干擾能力強(qiáng)，在設(shè)計(jì)中選擇了線性位移傳感器與三踏板的機(jī)械連接組成。線性位移傳感器的阻值變化特性為直線型，能夠準(zhǔn)確反映三踏板行程的大小。

STM32 核心為CORTEX-M3，內(nèi)部集成了2個(gè)1Msps12bit的獨(dú)立ADC，2個(gè)ADC前端由兩個(gè)多路切換器組成16路的模擬輸入通道，并將每個(gè)模擬輸入通道的結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的16個(gè)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器（ADDR）中。并且內(nèi)部高達(dá) 72MHZ的主頻，高達(dá)1.25DMIPS/MHZ的處理速度，ADC最高速采樣的時(shí)候需要1.5+12.5個(gè)ADC周期，高速的DMA傳輸功能，靈活強(qiáng)大的4個(gè)TIMER等。加速踏板、離合器踏板和行車制動(dòng)踏板模擬信號(hào)經(jīng)多路模擬開(kāi)關(guān)和信號(hào)調(diào)理電路經(jīng)相應(yīng)的控制電路與ADC0、ADC1和ADC2三個(gè)模擬通道相連，完成對(duì)信號(hào)的采樣與轉(zhuǎn)換。

2.2 開(kāi)關(guān)量采集

模擬的操作有大量的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。組合開(kāi)關(guān)、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)等采用EQ153型實(shí)車開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)仿真駕駛的開(kāi)關(guān)操作功能，在實(shí)車開(kāi)關(guān)上都有微動(dòng)開(kāi)關(guān)，主芯片可通過(guò)光電隔離器與微動(dòng)開(kāi)關(guān)相連，提取開(kāi)關(guān)量，并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平進(jìn)行處理。變速器采集模塊采用兩個(gè)PCB電路板構(gòu)成變速器模擬裝置，一個(gè)PCB電路板裝有4對(duì)發(fā)光二極管和光敏三極管，一對(duì)放光二極管和光敏三極管構(gòu)成一路采集，固定于變速器外殼內(nèi)與機(jī)械結(jié)合采集檔位桿操作動(dòng)作，變速器采集模塊與主控板I/O采集接口連接，當(dāng)有檔位使能動(dòng)作時(shí)，主控單片機(jī)要實(shí)時(shí)采集到變速器的使能動(dòng)作。手制動(dòng)采集模塊選用行程開(kāi)關(guān)模擬，采集手制動(dòng)動(dòng)作，行程開(kāi)關(guān)安裝于手制動(dòng)控制桿底側(cè)，手制動(dòng)采集模塊接線端子與主控板I/O接口連接，主控板能實(shí)時(shí)采集到手制動(dòng)操作使能。

2.3轉(zhuǎn)向盤關(guān)電編碼設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)向盤度采集模塊采集轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)的角度、方向。考慮在實(shí)際駕駛中轉(zhuǎn)向盤要求有一定的間隙，在采集時(shí)，采集精度要低，所以選用了以光電編碼為原理的碼盤檢測(cè)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向立柱連接用于模擬轉(zhuǎn)向裝置，光電編碼為750個(gè)脈沖/圈，將轉(zhuǎn)向盤的角位移轉(zhuǎn)換為電脈沖輸出。光電編碼單獨(dú)采用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA)數(shù)據(jù)處理，F(xiàn)PGA不僅具有高精度的同步傳輸能力，而且具有速度高、體積小、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。如圖2所示，由光電編碼器輸出的A相、B相和Z相脈沖信號(hào)經(jīng)光電耦合器抑制傳輸過(guò)程中的高頻噪聲信號(hào)后送入FPGA處理器，在FPGA中按照倍頻和鑒別方向設(shè)置等進(jìn)行計(jì)數(shù)處理，得到實(shí)時(shí)脈沖數(shù)，最后通過(guò)RS232與采集芯片通信，并傳輸?shù)街骺匦酒琒TM32F103。

圖2 轉(zhuǎn)向盤光電編碼硬件設(shè)計(jì)

2.3 與主機(jī)的通信接口

由于數(shù)據(jù)采集單元與上位機(jī)的主控室距離較長(zhǎng)，所以采用傳輸距離可達(dá)1000多米，傳輸速率10Mbs的RS485總線通信標(biāo)準(zhǔn)。通信接口芯片采用Sipex公司的SP3075E芯片，接口設(shè)計(jì)如圖3所示。論文格式。

圖3 通信接口連接圖

3軟件設(shè)計(jì)

模擬器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，應(yīng)完成多路模擬信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換，在上位機(jī)指令下將采集到的數(shù)據(jù)按一定的通信協(xié)議向上位機(jī)發(fā)送，并根據(jù)上位機(jī)下傳的各種輸出信號(hào)直行相應(yīng)的操作并開(kāi)始下一次數(shù)據(jù)采集，將采集的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在采集系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中，等待上位機(jī)的上傳指令。按照采集任務(wù)，主程序可分為多路AD轉(zhuǎn)換模塊、RS485通信模塊和中斷服務(wù)程序模塊，軟件流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

3.1 AD信號(hào)采集程序片段及注釋

ADC1->CR2.B.ADON = 1; //開(kāi)啟ADC

ADC1->SMPR1.W= 0; //設(shè)置每個(gè)通道的采樣時(shí)間

ADC1->SQR1.W= 0; //設(shè)置序列轉(zhuǎn)換長(zhǎng)度和通道

ADC1->CR1.B.SCAN= 1; //掃描模式開(kāi)啟

ADC1->SQR1.B.L= 5; //轉(zhuǎn)換長(zhǎng)度為6

ADC1->CR2.B.DMA= 1; //使用DMA

ADC1->CR2.B.EXTTRIG= 1; //使用外部觸發(fā)信號(hào)

ADC1->CR2.B.CAL= 1; //開(kāi)始ADC校準(zhǔn)

3.2通信接口程序片段及注釋

與上位機(jī)的通信模塊使用了兩個(gè)中斷，分別用于接收和發(fā)送中斷。通信模塊中還需設(shè)置破特率BRR。

USART1->BRR.W= UARTclk/Bud; //設(shè)置波特率

USART1->CR1.B.UE= 1; //使能UART1模塊

USART1->CR1.B.TE= 1; //使能UART1模塊發(fā)送功能

USART1->CR1.B.RE= 1; //使能UART1模塊接收功以

USART1->CR3.B.DMAT= 1; //發(fā)送使用DMA方式

USART1->CR1.B.TCIE= 0; //禁止UART1模塊發(fā)送完成中斷

USART1->CR1.B.RXNEIE= 1; //使能UART1模塊接收中斷

NVIC->ISER2.B.UART1= 1; //使能UART1的中斷

NVIC->ISER1.B.DMA1_CH4= 1; //使能DMA結(jié)束中斷

4 結(jié)束語(yǔ)

本文闡述了汽車仿真駕駛模擬器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，經(jīng)實(shí)踐表明，STM32主控芯片具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理能力，保證了汽車仿真模擬駕駛器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠以高精度和高準(zhǔn)確度工作，完成對(duì)模擬器數(shù)據(jù)的采集。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫洪波等.TMS320C5000系列DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)實(shí)例[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.

[2]周立功等.ARM嵌入式系統(tǒng)教程[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005.

[3]張志勇.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].應(yīng)用能源技術(shù),2009,10:36-38.

篇4

【關(guān)鍵詞】DSP；數(shù)據(jù)采集；CCS；TM320F2812

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度已經(jīng)迅速提高。越來(lái)越多的工廠生產(chǎn)逐漸改造了原有的手動(dòng)控制，取而代之的是利用控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)進(jìn)行。這給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了變了和效率，也給工人帶來(lái)了輕松，生產(chǎn)質(zhì)量也逐步提高。自動(dòng)化的發(fā)展離不開(kāi)信息工業(yè)的迅速發(fā)展和進(jìn)步。只有獲取工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的各種所需信息，并經(jīng)過(guò)一定的分析和判斷，獲得工業(yè)生產(chǎn)的準(zhǔn)確控制。這就需要有對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)對(duì)過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和處理。具體的說(shuō)就是自動(dòng)化要把工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用的各種傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、分析。這可以對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控和及時(shí)的進(jìn)行故障診斷。因此數(shù)據(jù)采集是工業(yè)自動(dòng)化的重中之重，其次是對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸和處理等。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛，在整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中必不可少，它是一種對(duì)模擬量進(jìn)行檢測(cè)的裝置。工作原理是把檢測(cè)信號(hào)送到處理系統(tǒng)，根據(jù)需要進(jìn)行分析和提取。計(jì)算機(jī)接受的是數(shù)字量信號(hào)，所以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般要進(jìn)行模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。我們所要考慮的是數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量和進(jìn)程。一般不應(yīng)該出現(xiàn)信號(hào)的嚴(yán)重失真和干擾，同時(shí)不應(yīng)該出現(xiàn)數(shù)據(jù)的較大滯后，這些對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和監(jiān)控都有嚴(yán)重的影響。所以高性能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究具有重要意義。

微電子技術(shù)的發(fā)展對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展起到了促進(jìn)作用。模數(shù)轉(zhuǎn)換精度、采樣率、通道數(shù)、分辨率都越來(lái)越高，這些在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中是重要參數(shù)。以前多數(shù)用單片機(jī)構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，而且單片機(jī)的位數(shù)也在加大，近幾年DSP的運(yùn)用也較為常見(jiàn)。在測(cè)控方面，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)逐步用一個(gè)芯片代替，可以完成數(shù)據(jù)的采集和分析。為實(shí)現(xiàn)單一芯片數(shù)據(jù)處理的部分不足，采用DSP越來(lái)越受到重視，對(duì)DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究十分必要。

1 基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案

對(duì)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)，是整個(gè)環(huán)節(jié)的主要部分?？傮w方案可以直接對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)成、特征、性能等結(jié)構(gòu)做基本的介紹。

1.1處理器

處理器是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，要能達(dá)到數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性和不失真，同時(shí)精度還要要求較高。目前運(yùn)用較多的是TI公司的TMS320系列F2812芯片，它具有很高的性價(jià)比。在工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)被廣泛使用，而且精度和運(yùn)算速度較快。它的基本性能大致有：

（1）32位處理器，中斷響應(yīng)迅速，兼容一些匯編語(yǔ)言；

（2）采用CMOS技術(shù)，主頻可達(dá)150MHz；

（3）可以在線仿真，仿真模式較為先進(jìn)；

（4）含有多個(gè)存儲(chǔ)，16位的128KB閃存；

（5）有一些看門狗和定時(shí)器的各模塊；

（6）低耗能，較為節(jié)能，支持各種空閑、等待、掛起模式；

（7）10位雙向的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，采樣頻率高，精度高；

（8）有與外部設(shè)備進(jìn)行通訊的各種模塊，如串行通訊模塊、外設(shè)模塊、數(shù)字端口模塊、CAN控制模塊。

1.2 處理器通信

在通信設(shè)計(jì)中，有較多的通信電纜?？紤]最多的是用RS485通信和CAN總線通信。比較這兩種方式的總線特點(diǎn)，CAN總線在DSP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中有較大優(yōu)勢(shì)。在網(wǎng)絡(luò)中，各節(jié)點(diǎn)都可以根據(jù)優(yōu)先權(quán)向總線發(fā)送信息；沒(méi)有地址編碼那么麻煩，不同節(jié)點(diǎn)可以得到相同數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性比較強(qiáng)，有較好的冗余系統(tǒng)，可靠性得到保證；CAN可以在節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)錯(cuò)誤的時(shí)候自動(dòng)關(guān)閉數(shù)據(jù)的輸出，而且具有良好的通信協(xié)議，開(kāi)發(fā)容易；同時(shí)CAN總線具有很強(qiáng)的抗干擾能力、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。DSP本身含有CAN控制模塊，這對(duì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)提供便利。

1.3 上位機(jī)軟件

組態(tài)軟件是在工業(yè)控制中經(jīng)常通用的開(kāi)發(fā)軟件，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)一些標(biāo)準(zhǔn)的模塊之間進(jìn)行組態(tài)和編程即可實(shí)現(xiàn)高可靠性的專業(yè)控制程序，通過(guò)上位機(jī)人機(jī)界面進(jìn)行監(jiān)控，通用性較高。組態(tài)軟件一般有專業(yè)的軟件開(kāi)發(fā)人員開(kāi)發(fā)的，經(jīng)過(guò)了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)數(shù)次測(cè)試，質(zhì)量較為穩(wěn)定，這可以作為上位機(jī)控制程序的主要軟件工具。

1.4 PC和DSP接口

采用串行通訊方式，主要是通信簡(jiǎn)單、成本低，只需要一根傳輸線、而且可以實(shí)現(xiàn)雙向信息傳送，對(duì)遠(yuǎn)距離的通信較為合適。

現(xiàn)在已經(jīng)選用TMS320F2812DSP芯片作為處理器，各個(gè)處理器采用CAN總線通信，在上位機(jī)進(jìn)行程序編寫，采用串行通訊的方式連接DSP和PC機(jī)，把現(xiàn)場(chǎng)的各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)和信息傳送到PC機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 電源的電路和復(fù)位電路設(shè)計(jì)

TMS320F2812DSP芯片的工作需要flash電壓3.3V和內(nèi)核電壓1.8V兩部分，對(duì)電源較為敏感。在DSP系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)中TPS67D301可以雙路輸出和單獨(dú)供電，剛好可以滿足所需電壓的兩部分，較為適合，而且它能夠自身產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，紅色部分即為復(fù)位電路。

2.2 JTAG下載口電路的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)中，需要在DSP的端口設(shè)計(jì)電路對(duì)JATG下載進(jìn)行干擾抑制，這是較為重要的部分。

2.3 通訊電路設(shè)計(jì)

對(duì)于通訊電路主要包括兩種接口的電路設(shè)計(jì)，一是CAN總線電路，另一種是串口通信電路。前面已經(jīng)根據(jù)總線特點(diǎn)選擇CAN總線。設(shè)計(jì)中采用符合RS232標(biāo)準(zhǔn)的MAX232芯片。DSP和RS232通過(guò)74LS245進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

3 軟件設(shè)計(jì)

對(duì)于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）考慮DSP時(shí)鐘脈沖，這需要時(shí)鐘模塊實(shí)現(xiàn)；通過(guò)軟件可以實(shí)現(xiàn)外設(shè)時(shí)鐘，系統(tǒng)可靠性提高；

（2）避免DSP的外界嚴(yán)重干擾，程序被打斷，造成系統(tǒng)工作不夠順暢，需要設(shè)計(jì)“看門狗”軟件；

（3）DSP提供了較多的通用I/O口，而且有些接口可以復(fù)用，所以需要對(duì)I/O進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)；

（4）過(guò)程控制中，中斷是必不可少的，需要對(duì)中斷系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)；

（5）組態(tài)和DSP協(xié)議；

（6）數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，需要對(duì)此進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)；

（7）CAN總線的運(yùn)用少不了接口的軟件設(shè)計(jì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章對(duì)DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)做出了基本的分析，提出了總體方案，并對(duì)其硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)出各部分電路。并考慮了軟件設(shè)計(jì)的各個(gè)方面，對(duì)整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)起到一定的指引作用。

參考文獻(xiàn)：

篇5

【關(guān)鍵詞】虛擬儀器;數(shù)據(jù)采集;數(shù)據(jù)采集卡;連續(xù)實(shí)時(shí)采集

1、引言

虛擬儀器這一概念，最初是美國(guó)NI公司在上世紀(jì)八十年代中期提出的，其實(shí)質(zhì)是將計(jì)算機(jī)作為統(tǒng)一的儀器硬件平臺(tái)，利用計(jì)算機(jī)在運(yùn)算、存儲(chǔ)、調(diào)用、顯示、管理等方面的智能化功能，將傳統(tǒng)儀器的專業(yè)化功能以及控制面板軟件化，從而構(gòu)建出一套同傳統(tǒng)儀器相同，同時(shí)具備計(jì)算機(jī)智能的虛擬儀器系統(tǒng)。同傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器有效的將儀器廠家定義的儀器功能轉(zhuǎn)化為用戶自定義儀器功，能更好的滿足用戶需求，在數(shù)據(jù)的測(cè)量和處理方面速度更快，且能進(jìn)行更為復(fù)雜的計(jì)算和測(cè)試，并且將所有的測(cè)試工功能、面板控件都進(jìn)行了軟件化，使用起來(lái)更為方面，價(jià)格更為低廉，更新速度更快，技術(shù)性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)、開(kāi)發(fā)時(shí)間少、集成能力強(qiáng)。因此，虛擬儀器技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)，便迅速引領(lǐng)了測(cè)試測(cè)量行業(yè)的發(fā)展潮流。下面，本文基于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的需求，采用虛擬儀器技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套基于生態(tài)環(huán)境的，高速、高精度、連續(xù)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

2、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于虛擬儀器技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括上位機(jī)和下位機(jī)兩個(gè)部分，其中下位機(jī)是直接控制相關(guān)設(shè)備獲取數(shù)據(jù)的設(shè)備，一般是PLC/單片機(jī)等；上位機(jī)則是能夠直接發(fā)出操控命令的計(jì)算機(jī)，通常是PC機(jī)。上位機(jī)和下位機(jī)之間，通過(guò)軟件進(jìn)行聯(lián)結(jié)，組建成整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本方案所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要是為了對(duì)農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)，因此監(jiān)測(cè)對(duì)像選擇為生態(tài)環(huán)境因子。為了提高數(shù)據(jù)傳輸速度，本方案采用串口總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)采集終端與下位機(jī)，下位機(jī)與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。整個(gè)系統(tǒng)硬件包括：監(jiān)測(cè)生態(tài)環(huán)境因子的溫度、濕度、光照度、雨量度傳感器；提供數(shù)據(jù)信號(hào)采樣、輸入、調(diào)節(jié)、A/D轉(zhuǎn)換、修正以及通信的數(shù)據(jù)采集模塊；提供數(shù)據(jù)處理功能的個(gè)人計(jì)算機(jī)；肩負(fù)通信功能的串口通信模塊；肩負(fù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的磁盤陣列模塊。

整個(gè)系統(tǒng)由溫度傳感器、溫度傳感器、光照傳感器、雨量傳感器采集采集數(shù)據(jù)，經(jīng)由數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣、轉(zhuǎn)換、修正，將數(shù)據(jù)傳輸入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理，最后輸出顯示、存儲(chǔ)或者打印。

3、軟件設(shè)計(jì)

硬件結(jié)構(gòu)是整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)，軟件是整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的工具。

3.1 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)

目前常用的虛擬儀器軟件設(shè)計(jì)工具為L(zhǎng)abVIEW，為了提高軟件的可擴(kuò)展性和適應(yīng)性，本方案也采用LabVIEW作為軟件設(shè)計(jì)工具來(lái)架構(gòu)本系統(tǒng)的相關(guān)軟件。由于生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)對(duì)于農(nóng)業(yè)應(yīng)用有著極為重要的意義，必須保證其完整性，因此本方案數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件中，對(duì)于數(shù)據(jù)的傳遞采用隊(duì)列方式進(jìn)行，分別利用隊(duì)列函數(shù)編寫傳送采集數(shù)據(jù)和讀取采集數(shù)據(jù)的子程序。對(duì)于負(fù)責(zé)串口通信的函數(shù)，則采用較為通用的VISA函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。分別包括對(duì)串口資源的設(shè)置，如波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)、流方式等；數(shù)據(jù)采集指令的發(fā)送，包括溫度數(shù)據(jù)采令指令、濕度數(shù)據(jù)采集指令、光照度數(shù)據(jù)采集指令、雨量數(shù)據(jù)采集指令四個(gè)方面，為了增加數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性和連續(xù)性，四個(gè)通道的數(shù)據(jù)采集指令，都采用While循環(huán)結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行，采集間隔時(shí)間預(yù)設(shè)三種模式：5分鐘、15分鐘、30分鐘；獲得數(shù)據(jù)的分離和保存，并判斷相應(yīng)數(shù)據(jù)傳感器是否正常工作。除此之外，對(duì)于用戶面板，需要分別設(shè)計(jì)串口資源選擇工具、數(shù)據(jù)采集間隔時(shí)間設(shè)置工具、數(shù)據(jù)保存方式設(shè)置工具，并建立四個(gè)工作狀態(tài)指示器，分別顯示溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器、雨水量傳感器是否正常工作。

3.2 實(shí)時(shí)顯示窗口設(shè)計(jì)

實(shí)時(shí)顯示窗口主要任務(wù)是顯示四個(gè)通道所采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，本方案采用曲線圖形進(jìn)行顯示，在同一面板內(nèi)建立四個(gè)窗口，運(yùn)用Build Array函數(shù)對(duì)采集到的溫度、濕度、光照度、雨水量四組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再同Waveform Chart連接，最終Stack Plots顯示四組數(shù)據(jù)的曲線。為了便于曲分，四組數(shù)據(jù)的曲線，分別以不同顏色進(jìn)行顯示，并建立相應(yīng)函數(shù)和控件，設(shè)置曲線刷新模式和顯示模式。

4、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)構(gòu)件

本方案所設(shè)計(jì)的基于虛擬儀器技術(shù)的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，需要同時(shí)對(duì)溫度、濕度、光照度、雨水量四組數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)、高速的采集，因此需要大容量高速存儲(chǔ)系統(tǒng)的支持，在這兒我們采用RAID將多個(gè)獨(dú)立的物理硬件進(jìn)行組合，形成一個(gè)龐大的邏輯硬盤的辦法，以提高整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)性能。

為了進(jìn)一步減少磁盤空間的占用量，同時(shí)保證存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的正確性，本系統(tǒng)在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，采用時(shí)間順序結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。一方面，對(duì)四個(gè)通道的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)按時(shí)間順序進(jìn)行連續(xù)存儲(chǔ)，另一方面根據(jù)設(shè)定時(shí)間進(jìn)行觸發(fā)，由系統(tǒng)對(duì)一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，如求平均數(shù)，最大值，最小值等，然后再對(duì)這些計(jì)算處理結(jié)果進(jìn)行保存。

5、結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)采用四通道并行采集的方式，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫度、濕度、光照度、雨水量的實(shí)時(shí)采集，并利用上位機(jī)的計(jì)算、處理功能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理顯示；同時(shí)采用串口通信方法，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的高速傳輸；磁盤陣列更為龐大的數(shù)據(jù)量提供了強(qiáng)大的存儲(chǔ)性能，有效的保證了數(shù)據(jù)的有效性和完整性。此外，基于LabVIEW平臺(tái)所架構(gòu)的軟件系統(tǒng)，有效的實(shí)現(xiàn)了軟件的擴(kuò)展性和兼容性，給用戶提供了友好的操作界面和強(qiáng)大的功能支撐。通過(guò)數(shù)據(jù)傳感器的更換和采集因子的擴(kuò)展，可以很好的滿足工程、農(nóng)業(yè)、科技等眾多領(lǐng)域?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)的需要。

參考文獻(xiàn)

[1]楊樂(lè)平,李海濤.虛擬儀器技術(shù)概論[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.

篇6

生產(chǎn)調(diào)度是指產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中，基于生產(chǎn)的各種約束，實(shí)現(xiàn)材料、人力、機(jī)器等資源共享的合理配置和使用，通過(guò)對(duì)共享資源的有效分配，實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)生產(chǎn)指標(biāo)的最優(yōu)化，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。1）生產(chǎn)數(shù)據(jù)。生產(chǎn)數(shù)據(jù)是指生產(chǎn)線上的所有數(shù)據(jù)，把生產(chǎn)數(shù)據(jù)的信息提供給工程師和管理人員，在改進(jìn)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)流程的同時(shí)更新相應(yīng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。2）質(zhì)量數(shù)據(jù)。質(zhì)量數(shù)據(jù)是生產(chǎn)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，是產(chǎn)品在生產(chǎn)線的質(zhì)量信息。質(zhì)量數(shù)據(jù)主要包括生產(chǎn)線的合格率、工位好品和壞品的數(shù)量、產(chǎn)品合格率、壞品缺陷的種類等，質(zhì)量數(shù)據(jù)龐大且種類繁多。由于質(zhì)量數(shù)據(jù)是生產(chǎn)線管理、維護(hù)、改良的第一手資料，因此要重視質(zhì)量數(shù)據(jù)的可靠性、真實(shí)性、實(shí)時(shí)性。3）物料數(shù)據(jù)。物料數(shù)據(jù)是物料分配和物料供給的數(shù)據(jù)，對(duì)生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率有重要的影響作用，因此要嚴(yán)格控制物料發(fā)放和物料裝配，充分保障物料數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。

2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方案

采集系統(tǒng)采用生產(chǎn)調(diào)度的系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)，以及和下級(jí)生產(chǎn)系統(tǒng)互相連接，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。采集系統(tǒng)通過(guò)圖形化對(duì)生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督和控制，這種圖形化模式可以提供實(shí)時(shí)的生產(chǎn)趨勢(shì)圖，為公司生產(chǎn)狀況的具體分析提供全面的歷史數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)報(bào)表的便捷查詢還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和全局化的同步確認(rèn)。

2.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的內(nèi)容采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集主要是各個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，主要采集內(nèi)容如下：1）空分/DCS氣化/航天爐的控制系統(tǒng)；2）罐區(qū)DCS/乙二醇的控制系統(tǒng)；3）熱電DCS控制系統(tǒng)；4）脫鹽水PLC的控制系統(tǒng)；5）循環(huán)水PLC的控制系統(tǒng)；6）110KV變電所的后臺(tái)數(shù)據(jù)；7）地磅電腦的計(jì)量裝置。

2.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組織2.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能1）通信接口：通信接口要配置Client、anybus和OPC2.0Server進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。2）采集服務(wù)器：采集服務(wù)器要內(nèi)置Client和OPC2.0Server對(duì)各個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并且建立關(guān)鍵數(shù)據(jù)的歷史和實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖，以及關(guān)鍵數(shù)據(jù)交錯(cuò)的歷史和實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖，使關(guān)鍵數(shù)據(jù)的變化一目了然。不僅如此，采集服務(wù)器還要設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的同步報(bào)警功能和報(bào)表分析功能。3）應(yīng)用服務(wù)器：應(yīng)用服務(wù)器要對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)器上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、分類、排序，并二次處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，把處理數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的二次處理可以提供工藝的流程圖、歷史的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息、機(jī)泵的運(yùn)行情況等具體信息。4）調(diào)度工作站：調(diào)度工作站主要進(jìn)行調(diào)度和管理，不僅可以查看生產(chǎn)流程的組態(tài)畫面、設(shè)備運(yùn)行情況、報(bào)警信息和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還可以查詢歷史數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的趨勢(shì)圖、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)圖。5）WEB服務(wù)器：WEB服務(wù)器主要對(duì)應(yīng)用服務(wù)器上處理后的二次數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過(guò)關(guān)系表的建立，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行三次處理。數(shù)據(jù)的三次處理能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)維護(hù)、數(shù)據(jù)高級(jí)檢索等，并且利用第三方工具，完成數(shù)據(jù)庫(kù)接口的建立和訪問(wèn)權(quán)限系統(tǒng)的設(shè)定。6）生產(chǎn)部門的客戶機(jī)：生產(chǎn)部門的客戶機(jī)不僅可以通過(guò)IE瀏覽器的使用，訪問(wèn)WEB服務(wù)器，對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)、報(bào)表、狀態(tài)圖等進(jìn)行查詢和檢索，還可以利用防火墻把客戶機(jī)連接到調(diào)度網(wǎng)上，基于Web/Client的技術(shù)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的狀態(tài)圖進(jìn)行直接查看。

3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用功能

篇7

首先是開(kāi)發(fā)框架的構(gòu)成。開(kāi)發(fā)者在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，把Android系統(tǒng)自身的開(kāi)源性、開(kāi)放性特點(diǎn)充分的發(fā)揮出來(lái)，在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行后續(xù)的嵌入式開(kāi)發(fā)。利用現(xiàn)階段的移動(dòng)終端的普及化，提高設(shè)備的可操作性，把開(kāi)發(fā)的過(guò)程分為以下幾個(gè)層次：底層操作系統(tǒng)層、中間件層、應(yīng)用程序框架層以及應(yīng)用程序?qū)?。其次就是前期的平臺(tái)搭建準(zhǔn)備?；贏ndroid平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的技術(shù)的研發(fā)是一種應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)類，這種應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言是Java技術(shù)，技術(shù)的使用平臺(tái)是移動(dòng)智能終端，也是智能型手機(jī)、平板等移動(dòng)設(shè)備。在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，要基于Android平臺(tái)搭建一個(gè)適合自己軟件的開(kāi)發(fā)環(huán)境，需要以下的開(kāi)發(fā)工具和程序的開(kāi)發(fā)包：包括JDK、JDK是提供Java編譯環(huán)境的基本條件。在最新版本的JDK中自動(dòng)包含了JRE，這為Java的運(yùn)行提供了一定的環(huán)境。除此之外，就是Eclipse，這是Java的IDE的一種開(kāi)發(fā)工具。最后就是具體的環(huán)境搭建流程。進(jìn)行了前期的開(kāi)發(fā)環(huán)境準(zhǔn)備階段之后，就要構(gòu)建一個(gè)具體的環(huán)境搭建流程，要基于PC版Windows操作系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行一定的桌面開(kāi)發(fā)，在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中要注意以下的問(wèn)題；在進(jìn)行Android平臺(tái)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，以及相關(guān)的環(huán)境搭建中，其使用的JDK工具以及Eclipse環(huán)境，必須嚴(yán)格的按照相關(guān)順序進(jìn)行工作，并要做好一定的檢查工作，避免在使用的過(guò)程中中出現(xiàn)錯(cuò)誤。

2、具體的功能模塊設(shè)計(jì)由于該系統(tǒng)的主要作用就是要進(jìn)行一些

地理數(shù)據(jù)的實(shí)踐采集作業(yè)，所以在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)的時(shí)候，采集終端的主要應(yīng)用平臺(tái)以下面幾種模塊為主：2.1數(shù)據(jù)管理模塊數(shù)據(jù)管理模塊就是要把提供相關(guān)的地圖、底圖以及圖層的各種數(shù)據(jù)的采集加載功能，這種功能一定要支持自定義瓦片地圖的疊加功能，這樣就可以把數(shù)據(jù)有效的融合多圖層信息，讓采集數(shù)據(jù)變得更加可視化，對(duì)于采集作業(yè)人員的實(shí)際操作有著很大的幫助，可以有效的提高目標(biāo)地理環(huán)境數(shù)據(jù)的采集情況。2.2地圖操作模塊地圖操作模塊就是要提供在終端顯示的地圖操作的基本功能。2.3數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集就是基于要進(jìn)行作業(yè)的目標(biāo)數(shù)據(jù)的各種動(dòng)態(tài)信息的采集與實(shí)時(shí)編輯信息的相關(guān)功能。可以根據(jù)作業(yè)目標(biāo)的點(diǎn)狀、線狀以及面狀屬性，來(lái)進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集與匹配的格式。2.4數(shù)據(jù)編輯模塊數(shù)據(jù)編輯模塊，是在己采集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)的瀏覽數(shù)據(jù)、添加數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)以及查詢和刪除數(shù)據(jù)等具體操作功能。2.5路徑導(dǎo)航模塊根據(jù)基礎(chǔ)位置展開(kāi)的相關(guān)目標(biāo)區(qū)域以及導(dǎo)航的實(shí)際功能，它主要分為數(shù)據(jù)采集目標(biāo)區(qū)域路徑導(dǎo)航、采集作業(yè)區(qū)軌跡顯示以及相關(guān)的位置數(shù)據(jù)導(dǎo)航驗(yàn)證功能等。如圖1所示。

3、關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題

首先是校正影像圖與底圖加載時(shí)的具體的坐標(biāo)系統(tǒng)一的實(shí)際問(wèn)題。在實(shí)際的操作過(guò)程中，為了讓給工作人員方便對(duì)相同位置的實(shí)際的地理信息環(huán)境進(jìn)行核實(shí)更新，要把前期采集到最新數(shù)據(jù)以及圖層應(yīng)用到和他對(duì)應(yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù)底圖中去，并且要全部的加載到操作系統(tǒng)中。但是在實(shí)際的應(yīng)用操作過(guò)程中因?yàn)椴煌瑫r(shí)間批次的數(shù)據(jù)采集作業(yè)所使用過(guò)的具體的遙感影像校正圖是不一定相同的，這也就直接導(dǎo)致了在進(jìn)行一系列的切片處理過(guò)程過(guò)的最后數(shù)據(jù)采集疊加圖就會(huì)出現(xiàn)坐標(biāo)系不標(biāo)準(zhǔn)、不統(tǒng)一的實(shí)際情況，意味著不同時(shí)間、批次進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)出現(xiàn)不匹配的現(xiàn)象，不利于實(shí)際的比對(duì)數(shù)據(jù)以及發(fā)現(xiàn)相關(guān)的變化規(guī)律。其次是對(duì)相關(guān)的新增目標(biāo)數(shù)據(jù)的符號(hào)涂鴉以及入庫(kù)匹配的實(shí)際問(wèn)題。對(duì)于在進(jìn)行相關(guān)的新增數(shù)據(jù)的采集過(guò)程中，操作人員會(huì)涉及到具體的符號(hào)匹配問(wèn)題，但是在實(shí)際的符號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)中操作人員是不能找到與之匹配的對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)的，所以操作人員在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的時(shí)候，要把新采集到的數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的目標(biāo)進(jìn)行手工涂鴉來(lái)標(biāo)定特點(diǎn)的符號(hào)，如果在實(shí)際的操作過(guò)程中操作人員沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行工涂鴉符號(hào)或者沒(méi)有把新增的符號(hào)進(jìn)行入庫(kù)，就會(huì)直接導(dǎo)致新增采集數(shù)據(jù)的最終混亂以及涂鴉符號(hào)的無(wú)序匹配狀況的發(fā)生。最后是相關(guān)的服務(wù)專題地圖快速生成的實(shí)際問(wèn)題。在實(shí)際的操作過(guò)程中，因?yàn)椴僮魅藛T采集到的作業(yè)目標(biāo)數(shù)據(jù)包含著具體的位置信息，則會(huì)針對(duì)具體的服務(wù)專題圖生成實(shí)際的各種需求，通過(guò)系統(tǒng)的分析就可迅速的匹配對(duì)應(yīng)的地圖數(shù)據(jù)以及底圖信息。

4、結(jié)語(yǔ)

篇8

關(guān)鍵詞 虛擬儀器；數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；LabWindows

中圖分類號(hào)TP392 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2014）108-0211-02

虛擬儀器（Virtual Instrument，簡(jiǎn)稱VI）是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀器技術(shù)深層次結(jié)合的產(chǎn)物，是當(dāng)今計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)。它解決了傳統(tǒng)儀器設(shè)備面臨的許多難題，改善了傳統(tǒng)儀器設(shè)備配套固定、應(yīng)用狹窄、功能單一的缺點(diǎn)，虛擬儀器系統(tǒng)可以靈活地應(yīng)用于各種測(cè)量控制環(huán)境，而且實(shí)現(xiàn)了功能用途多元化，可以從軟件方面改善許多傳統(tǒng)儀器設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能[2]。本文應(yīng)用虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabWindows開(kāi)發(fā)了一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，本系統(tǒng)不僅具有一定的實(shí)用價(jià)值，也有很大的功能擴(kuò)展性，只需知道采集板卡的基本參數(shù)，用戶就可以自行設(shè)計(jì)程序，實(shí)現(xiàn)其他功能。

1系統(tǒng)總體方案選擇

綜觀目前國(guó)內(nèi)外虛擬儀器開(kāi)發(fā)的現(xiàn)狀，虛擬儀器總體結(jié)構(gòu)有以下兩種形式：

1）系統(tǒng)集成式虛擬儀器系統(tǒng)：將測(cè)試儀器儀表設(shè)計(jì)成為PC機(jī)的I/O插卡，直接插入計(jì)算機(jī)的I/O擴(kuò)展槽中，這樣可將不同儀器儀表集成在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，從而大大降低成本。所有的這些儀器插卡均在符合統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的軟件支持下供用戶操作，共享計(jì)算機(jī)資源。因此這樣的系統(tǒng)具有成本上的優(yōu)勢(shì)，儀器插卡具有很強(qiáng)的抗干擾能力，在虛擬儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用十分廣泛；

2）基于總線技術(shù)式虛擬儀器系統(tǒng)：此類虛擬儀器則是做成具有總線結(jié)構(gòu)的測(cè)試儀器的主機(jī)板，在總線底板插槽上插入模擬量輸入/輸出、數(shù)字量輸入/輸出、頻率或脈沖量輸入/輸出等功能插件，可組成具有不同規(guī)模和功能的測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)控機(jī)箱與計(jì)算機(jī)通過(guò)互連總線相連，各測(cè)試設(shè)備與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線相連，從而構(gòu)成一個(gè)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)。這類虛擬儀器由于采用標(biāo)準(zhǔn)的總線結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)比較靈活方便，可以連接多種設(shè)備，而且其測(cè)控機(jī)箱獨(dú)立，可以減少干擾，具有較高的精度。但系統(tǒng)成本較高并且在跨總線連接設(shè)備時(shí)會(huì)增加軟件開(kāi)發(fā)的工作量。

綜合比較上述兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，考慮到設(shè)計(jì)要求和成本等因素，本次虛擬儀器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用plug-in DAQ的硬件平臺(tái)，即以標(biāo)準(zhǔn)的PC機(jī)為基本框架平臺(tái)，通過(guò)插入數(shù)據(jù)采集卡獲得具有信號(hào)的輸入/輸出功能的硬件平臺(tái)，利用不同的軟件模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能。本方案的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，軟件決定系統(tǒng)的功能，真正體現(xiàn)了虛擬儀器的靈活性和成本較低的優(yōu)勢(shì)。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，硬件平臺(tái)選用PC機(jī)為總體框架，數(shù)據(jù)采集卡為UN105N型A/D多功能數(shù)據(jù)采集卡，虛擬儀器系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境為WINDOWS XP，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言選擇為L(zhǎng)abWindows。

圖1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)程序主要是利用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，借助Labwindows進(jìn)行界面設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了三路數(shù)據(jù)的高速采集，各通道數(shù)據(jù)和波形顯示，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及打印的功能。系統(tǒng)軟件程序采用模塊化設(shè)計(jì)思想，主要由四個(gè)部分組成，分別是采集函數(shù)、顯示函數(shù)、儲(chǔ)存函數(shù)以及打印函數(shù)。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，硬件選用的是優(yōu)采公司UA105N型多功能數(shù)據(jù)采集卡，由于該卡未帶WINDOWS下驅(qū)動(dòng)，沒(méi)有Win32接口函數(shù)供調(diào)用。故在編程時(shí)需要自己編寫采集代碼。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集控制有多種方法，分別說(shuō)明如下：

1）軟件觸發(fā)，軟件通道選擇：這種方法是由程序指令觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換板進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，由程序指令任意選擇A/D轉(zhuǎn)換板采樣通道，是一種比較靈活的采集控制方法；

2）定時(shí)觸發(fā)，軟件通道選擇：這種方法是采用定時(shí)器定時(shí)觸發(fā)采集，即是通過(guò)對(duì)板上定時(shí)器8253通道0的控制編程，使之發(fā)出等間隔的脈沖觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換板采集，可以在單通道采集時(shí)獲得準(zhǔn)確的采樣頻率。但由于軟件轉(zhuǎn)換通道不能實(shí)現(xiàn)最佳時(shí)序，所以在多通道采集時(shí)不能達(dá)到采集要求；

3）手動(dòng)觸發(fā)，自動(dòng)通道掃描：可實(shí)現(xiàn)最高頻率下通道順序遞增快速循環(huán)采集，也可設(shè)置不連續(xù)的通道。

根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本程序采用了定時(shí)觸發(fā)，自動(dòng)通道掃描的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，為便于數(shù)據(jù)處理，通道設(shè)置為自動(dòng)順序遞增。

對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最有效的方法是將其繪制成波形圖，從波形中直觀的看出數(shù)據(jù)變化規(guī)律，是否有明顯的干擾，是何種信號(hào)，還可以直觀的判斷出采集過(guò)程是否有誤。但這種方法顯示的波形圖不夠精確，因此，本程序設(shè)計(jì)中考慮到上述因素，選擇了在顯示波形的同時(shí)，也顯示采集到的數(shù)據(jù)。

虛擬儀器在測(cè)量領(lǐng)域的一大優(yōu)勢(shì)就是可以很方便的利用計(jì)算機(jī)方便且廉價(jià)的存儲(chǔ)能力，將大量數(shù)據(jù)以及波形存儲(chǔ)在磁盤中，不僅可以很方便的查找，還可以很方便的還原數(shù)據(jù)與波形，應(yīng)用于其他處理。本采集程序中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)十分簡(jiǎn)單易行，可以任意選擇通道進(jìn)行數(shù)據(jù)與波形的保存，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式采用ASCII的存儲(chǔ)格式，可根據(jù)需要輸入相應(yīng)的文件名，并可以自由選擇存儲(chǔ)路徑。

4儀器前面板設(shè)計(jì)

圖2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)操作界面

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)操作界面如圖2所示，設(shè)計(jì)總體上包括兩個(gè)部分，參數(shù)設(shè)置部分及圖形數(shù)據(jù)顯示部分。參數(shù)設(shè)置部分包括起始通道號(hào)、各通道采集頻率、各通道采集點(diǎn)數(shù)及需要繪圖的通道設(shè)置。在設(shè)置好三個(gè)基本參量后，用戶可點(diǎn)擊【采集】按鈕開(kāi)始采集。此時(shí)系統(tǒng)將在后臺(tái)進(jìn)行操作，完成對(duì)各參量的初始化，以及數(shù)據(jù)的采集工作。在采集完成以前【繪圖】、【保存】、【打印】為隱藏按鈕，點(diǎn)擊也不起作用，當(dāng)采集完成以后，彈出【采集完成】的提示對(duì)話并激活這三個(gè)按鈕。需要觀察波形和數(shù)據(jù)時(shí)，先在參數(shù)設(shè)置中選擇需要繪圖的通道，然后點(diǎn)擊【繪圖】按鈕，便可在右邊的圖表中繪制波形圖，并且在文本框中顯示采集的數(shù)據(jù)，不同通道的波形可用不同的顏色繪制。波形中，橫坐標(biāo)表示采集到的點(diǎn)的順序，縱坐標(biāo)表示相應(yīng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值，考慮到一般需要，繪圖和數(shù)據(jù)顯示時(shí)均顯示全部采集到的數(shù)據(jù)。圖3為某此數(shù)據(jù)采集后得到的波形圖，圖4為某次數(shù)據(jù)采集后得到的采集數(shù)據(jù)。

圖3 某次數(shù)據(jù)采集后得到的波形圖

圖4 某次數(shù)據(jù)采集后得到的采集數(shù)據(jù)

5結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多通道數(shù)據(jù)采集、顯示、存儲(chǔ)及打印的功能，并生成執(zhí)行文件，使得用戶不需在PC機(jī)上安裝LabWindows/CVI軟件，只需安裝并運(yùn)行執(zhí)行文件即可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。實(shí)際應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有成本低、功能強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、使用方便等特點(diǎn)，同時(shí)虛擬儀器“軟件決定系統(tǒng)功能”的思想也使得本系統(tǒng)具有很高的靈活性和可擴(kuò)展性，用戶可在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上通過(guò)改變或增加軟件程序，改變或者擴(kuò)展系統(tǒng)的功能，可增加示波器、數(shù)據(jù)處理及濾波、標(biāo)定等功能。

參考文獻(xiàn)

篇9

    一般,每個(gè)USB設(shè)備由一個(gè)或多個(gè)配置控制其行為。使用多配置原因是對(duì)操作系統(tǒng)的支持;一個(gè)配置由接口組成;接口則是由管道組成;管道與USB設(shè)備的端點(diǎn)對(duì)應(yīng),一個(gè)端點(diǎn)可以配置為輸入輸出兩個(gè)管道。在固件編程中,USB設(shè)備、配置、接口和管道都用描述符報(bào)告其屬性。

    圖1為USB多層次通信模型。端點(diǎn)0默認(rèn)配置為控制管道,用來(lái)完成所規(guī)定的設(shè)備請(qǐng)求(USB協(xié)議第九章)。其它端點(diǎn)可配置為數(shù)據(jù)管道。對(duì)開(kāi)發(fā)而言,主要的大數(shù)據(jù)傳輸都是通過(guò)數(shù)據(jù)管道完成的[2]。

    USB傳輸類型包括批量傳輸、等時(shí)傳輸、中斷傳輸和控制傳輸,每種傳輸類型的傳輸速度、可靠性以及應(yīng)用范圍都不同[3]?？刂苽鬏斂煽啃允亲罡叩?但速度最慢;等時(shí)傳輸速度快,滿足實(shí)時(shí)性,但可靠性低。在具體應(yīng)用中,端點(diǎn)傳輸類型可根據(jù)傳輸速度和可靠性選擇。

    在USB通信協(xié)議中,主機(jī)取得絕對(duì)主動(dòng)權(quán)利,設(shè)備只能是“聽(tīng)命令行事”,通過(guò)一定的命令格式(設(shè)備請(qǐng)求)完成通信。USB設(shè)備請(qǐng)求包括標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求、廠商請(qǐng)求和設(shè)備類請(qǐng)求。設(shè)備的枚舉是標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求命令完成的;廠商請(qǐng)求是用戶定義的請(qǐng)求;設(shè)備類請(qǐng)求是特定的USB設(shè)備類發(fā)出的請(qǐng)求,例如海量?jī)?chǔ)存類、打印機(jī)類和HID(人機(jī)接口)類。固件編程中設(shè)備請(qǐng)求必須遵循一定的格式,包括請(qǐng)求類型、設(shè)備請(qǐng)求、值、索引和長(zhǎng)度。

    1.2 USB接口芯片選擇

    USB接口芯片的類型有:

    (1)按傳輸速度的高低:低速和全速可選USB1.1接口芯片,例如公司的和公司的系列;高速可選USB2.0接口芯片,例如Philips公司的ISP1581和Cypress公司的CY7C68013。

    (2)是否帶MCU(微控制器):一般Philips公司的都不帶MCU,Cypress公司大多都帶,例如AN2131。

    (3)是否帶主控器功能:不需要主機(jī)參與,主從設(shè)備間可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,芯片有Philips公司的ISP1301和Cypress公司的SL811HS等。

    還有專門用途USB芯片,例如閃存專用芯片IC1114。工程中用戶可根據(jù)自己的需求選擇一款性價(jià)比高的芯片。另外可用開(kāi)發(fā)資源也是要考慮的重要方面,例如開(kāi)發(fā)板和芯片廠商提供的網(wǎng)上資源,可大大降低開(kāi)發(fā)的難度。

    2 基于USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

    2.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

    該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)16路溫度數(shù)據(jù)自動(dòng)采集,系統(tǒng)的組成框圖如圖2所示。主要包括8個(gè)組成部分:中央處理器選用AT89C52芯片,完成各部分控制功能和USB傳輸協(xié)議;實(shí)時(shí)時(shí)鐘記錄當(dāng)前測(cè)量溫度的時(shí)間;溫度傳感器和接口電路主要完成溫度采集,并讀入MCU處理;復(fù)位電路完成對(duì)MCU的上電復(fù)位和電源電壓監(jiān)視;看門狗電路用來(lái)監(jiān)視MCU是否工作;存儲(chǔ)電路主要存儲(chǔ)采集到的溫度數(shù)據(jù)以及采集的實(shí)時(shí)時(shí)間;電源電路主要為各部分提供要求的電源;外設(shè)與主機(jī)間的通信電路采用USB接口。

    2.2 接口芯片選擇

    接口電路采用Philips公司的PDIUSBD12[4](以下簡(jiǎn)稱為D12)芯片。主要因?yàn)镈12芯片信息、開(kāi)發(fā)資源豐富,具有較高的性價(jià)比。

    D12芯片的主要特點(diǎn)包括:

    ·符合USB1.1版本規(guī)范;

    ·可與任何外部微控制器/微處理器實(shí)現(xiàn)高速并行接口(2MB/s);

    ·采用GoodLink技術(shù)的連接指示器,在通信時(shí)使LED閃爍;

    ·主端點(diǎn)的雙緩沖配置增加了數(shù)據(jù)吞吐量并輕松實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸;

    ·在批量和等時(shí)模式下均可實(shí)現(xiàn)1MB/s的數(shù)據(jù)傳輸率;

    ·完全自治的直接內(nèi)存存取DMA操作。

    2.3 接口硬件設(shè)計(jì)

    由D12接口組成的通信電路原理如圖3所示。關(guān)于D12的各引腳說(shuō)明見(jiàn)參考文獻(xiàn)[4]。多路地址/數(shù)據(jù)總線ALE接單片機(jī)的ALE腳,這樣使用MOVX指令可以與D12接口,對(duì)D12操作就象對(duì)RAM操作一樣,此時(shí)忽略A0(命令口和數(shù)據(jù)口地址線)的輸入。因?yàn)闆](méi)有使用DMA傳輸方式,所以沒(méi)有用到DMACK_N、 EOT_N和DMREQ_N DMA引腳。INT_N是USB中斷請(qǐng)求腳,發(fā)出USB中斷請(qǐng)求;GL_N是GoodLink指示燈,在調(diào)試過(guò)程中非常有用,在通信時(shí)會(huì)不停閃爍。如果一直亮或者一直暗,表示USB接口有問(wèn)題,如果D12掛起,則LED關(guān)閉。CLKOUT是D12的時(shí)鐘輸出,可以通過(guò)固件編程改變其頻率,在調(diào)試固件時(shí),可作為參考。

    2.4 接口程序設(shè)計(jì)

    USB接口程序設(shè)計(jì)是USB開(kāi)發(fā)的核心。USB接口程序設(shè)計(jì)包括三部分:單片機(jī)程序開(kāi)發(fā)、USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)、主機(jī)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。三者互相配合,才能完成可靠、快速的數(shù)據(jù)傳輸。

    2.4.1 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)

篇10

關(guān)鍵詞：流量計(jì)；Profibus-DP；GE90-70PLC

中圖分類號(hào)：TH81 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1概述

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS（fieldbus control system），是繼基地式氣動(dòng)儀表控制系統(tǒng)、電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)DCS后的基于現(xiàn)場(chǎng)總線的新一代控制系統(tǒng)。目前，比較具有影響力的現(xiàn)場(chǎng)總線有：基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF，F(xiàn)oundation Fieldbus）、LonWorks、PROFIBUS、CAN和HART等等。其中，PROFIBUS是當(dāng)前最為流行的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)之一。在電動(dòng)機(jī)、閥門、開(kāi)關(guān)等電氣設(shè)備的保護(hù)和控制上選用帶有PROFIBUS-DP接口的智能裝置能夠更好的滿足工廠自動(dòng)化及監(jiān)控系統(tǒng)的信息集成要求，又能降低系統(tǒng)接線的復(fù)雜程度，從而縮短工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)和調(diào)試的周期。

Profibus包括三個(gè)兼容系列：Profibus-FMS，Profibus-DP，Profibus-PA。FMS提供大量的通信服務(wù)用于完成以中等傳輸速度進(jìn)行的循環(huán)和非循環(huán)的通信服務(wù)；DP是一種經(jīng)過(guò)優(yōu)化的高速廉價(jià)的通信連接，適用于實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合，主要用于自動(dòng)控制與分散式外設(shè)之間的通信；PA是專為過(guò)程自動(dòng)化而設(shè)計(jì)，具有本質(zhì)安全性，用于安全性要求較高的場(chǎng)合及總線供電的站點(diǎn)。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本文章通過(guò)結(jié)合現(xiàn)行開(kāi)發(fā)的基于PROFIBUS-DP的超聲波流量計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要介紹了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，以及如何實(shí)現(xiàn)PROFIBUS總線與PLC通訊的相關(guān)技術(shù)。

系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)上位機(jī)、PLC、流量計(jì)組成，上位機(jī)使用VIEWSTAR軟件進(jìn)行組態(tài)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集更新、歷史曲線和實(shí)時(shí)曲線顯示、報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢等功能。下位機(jī)使用GE90-70 PLC，通過(guò)Profibus-DP與現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)建立通訊采集數(shù)據(jù)。

2.1站后流量信號(hào)的生成

本項(xiàng)目通過(guò)超聲波流量計(jì)測(cè)定供水渠道的流量。超聲波流量計(jì)型號(hào)采用：青島清方華瑞電氣自動(dòng)化有限公司的RISONIC 2000。

RISONIC 2000主機(jī)通過(guò)PB-B-RS232/485接口總線橋模塊輸出標(biāo)準(zhǔn)RS232信號(hào)（Profibus-DP通訊協(xié)議）。

2.2信號(hào)傳輸和接入

RISONIC 2000主機(jī)安裝在監(jiān)測(cè)站，通訊采用RS232接口，標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP通訊協(xié)議。PLC安裝在泵站中控室，由于監(jiān)測(cè)站到泵站中控室距離3公里，因此采用4芯光纖連接監(jiān)測(cè)站到泵站中控室。

主機(jī)信號(hào)輸出端口增加RS232轉(zhuǎn)光纖模塊（SIEMENS NET PROFIBUS OLM/G11），通過(guò)光纖接入泵站中控室，再通過(guò)光纖轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP的通訊協(xié)議模塊，轉(zhuǎn)換為Profibus-DP的通訊方式，接入GE90-70 PLC的 Profibus通訊模塊。

PLC程序中增加數(shù)據(jù)接收及處理程序塊，并對(duì)VIEWSTAR上位機(jī)進(jìn)行配置顯示流量相關(guān)信息。

3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 PLC的系統(tǒng)配置

本系統(tǒng)采用的PLC是GE90-70 系列PLC，模塊配置如下圖：

增加Profibus通訊模塊5136-PFB-VME，用于接收基于Profibus協(xié)議的信號(hào)。

3.2通訊物理連接

現(xiàn)場(chǎng)連線圖如下：

流量計(jì)RISONIC 2000主機(jī)信號(hào)輸出端口連接RS232轉(zhuǎn)光纖模塊（SIEMENS NET PROFIBUS OLM/G11），通過(guò)光纖接入泵站中控室，再通過(guò)光纖轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP的通訊協(xié)議模塊（SIEMENS NET PROFIBUS OLM/G11），轉(zhuǎn)換為Profibus-DP通訊方式，接入GE90-70 Profibus模塊5136-PFB-VME。

4系統(tǒng)信號(hào)分析及軟件設(shè)計(jì)

4.1超聲波流量計(jì)的輸出信號(hào)分析

超聲波流量計(jì)主機(jī)RISONIC 2000可輸出如下信號(hào)：

Q（瞬時(shí)流量）、Vf（正向累計(jì)流量）、Vr（逆向累計(jì)流量）、V1（流速1）、V2（流速21）、V3（流速3）、V4（流速4）、V5（流速5）、V6（流速6）、V7（流速7）、V8（流速8）、H（水位）、T（水溫）。

主機(jī)提供RS232信號(hào)接口，連接PB-B-RS232 485總線模塊后輸出符合標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP通訊協(xié)議的信號(hào)。

3.2數(shù)據(jù)格式及其協(xié)議細(xì)節(jié)

Q（瞬時(shí)流量）：

Sending： 20 0A 80 67 00 00 00 00 11 01

Recieved： 80 0E 20 21 00 00 00 0A CC 1A 46 00 05 02

以瞬時(shí)流量為例，協(xié)議如上。其中黑體數(shù)字為四個(gè)字節(jié)的瞬時(shí)流量值（浮點(diǎn)數(shù)）。

按照協(xié)議，通訊主站每發(fā)送一條命令數(shù)據(jù)到流量計(jì)后，流量計(jì)就返回相應(yīng)的輸出值。因此在接收端即公用PLC中需發(fā)送不同的命令數(shù)據(jù)來(lái)得到相應(yīng)的信號(hào)數(shù)據(jù)。

3.3程序軟件設(shè)計(jì)

VME模塊配置：通過(guò)SST Profibus Configuration軟件配置GE90-70 Profibus模塊5136-PFB-VME，設(shè)置主從站、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和類型等參數(shù)，導(dǎo)出二進(jìn)制數(shù)，通過(guò)超級(jí)終端將配置輸入到VME模塊。

在PLC中增加數(shù)據(jù)接受和處理程序段：

在 90-70 CPU 中，GE Fanuc 提供標(biāo)準(zhǔn)的子程序塊來(lái)初始化 5136-PFB 模塊，并讀取 5136-PFB 模塊中的數(shù)據(jù)。

程序如下圖所示，INIT子程序用于初始化5136-PFB，Get和Put用于讀寫5136-PFB的數(shù)據(jù)。

核對(duì)流量計(jì)與PLC通訊數(shù)據(jù)區(qū)域，在PLC中增加關(guān)于流量計(jì)上傳數(shù)據(jù)計(jì)算處理。

VIEWSTAR2000配置：在SCADA增加相應(yīng)的流量計(jì)信號(hào)點(diǎn)。

增加流量顯示畫面：新增流量信號(hào)畫面，將修改完畢的畫面復(fù)制到本站工作站及服務(wù)器、調(diào)度中心工作站及服務(wù)器。

結(jié)語(yǔ)

PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)既是一個(gè)開(kāi)放的通信系統(tǒng)，又是一個(gè)全分布控制系統(tǒng)，這是一項(xiàng)以智能傳感器、控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)，工程實(shí)踐證明，本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸安全可靠。