数据采集卡及基于板卡的测控系统
实验3、基于研华数据采集卡的数据采集系统实验
实验3、基于研华数据采集卡的数据采集系统实验一、实验目的1. 学习研华4716数据采集卡的原理、功能。
2. 掌握研华4716数据采集的接线方法。
3.熟悉组态王开发软件的开发环境和基本的图形化编程方法。
二、实验装置1. 集成采集转换试验箱，2. 组态王软件三、实验任务及要求利用研华USB-4716模块实现对实验箱电压的测试及实时显示，采用组态王软件编制数据采集程序，实现对实验箱电压的采集，并对电压数据进行波形显示及实时数据显示。
数据采集及显示界面参考图1。
图1 基于组态王的数据采集及显示界面四、实验步骤1.硬件连接：按要求接线（连接4716实验箱）。
2.启动实验箱电源按钮，让实验箱处于工作状态。
3.创建新工程：双击桌面组态王快捷方式启动组态王软件，创建一个名为“基于4716的数据采集系统”的新工程，将新工程路径设为桌面，并定为当前工程。
4.创建组态画面：双击工程器管理器中的新工程进入工程浏览器，工程浏览器对话框如图2所示。
在工程浏览器工程目录显示区中，鼠标左键双击“新建”图标，弹出新建画面对话框，新建画面对话框界面如图3所示。
图2 “工程浏览器”对话框图3“新建画面”对话框在图3中“画面名称”处输入新的画面名称，如Test，其它属性目前不用更改。
点击“确定”按钮进入内嵌的组态王画面开发系统。
组态王画面开发系统对话框如图4所示。
在图4组态王开发系统中从“工具箱”中分别选择“实时趋势曲线”和三个“文本”图标，将实时趋势曲线调整到合适的尺寸，将三个文本分别设置成如图5所示。
图4 “画面开发系统”对话框图5 基于研华USR—4716的电压采集系统对话框到此组态画面创建完成，完成时保存全部。
5.定义IO设备：进入工程浏览器，选择左侧大纲项“设备\COM1”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，运行界面如图6的“设备配置向导”，选择板卡—研华—yanhuaUSB4716—板卡，完成选择后运行“下一步”进入图7界面为外部设备取一个名称，如usb4716，记住逻辑名称不能只是数字。
基于PC104的低空测试仪测控程序设计与实现
基于PC104的低空测试仪测控程序设计与实现王伟锋;苗克坚【摘要】Low-level tester test requires the tester as a pod hanging under the helicopter, able to adapt to a variety of harsh natural conditions and used to test a flight components of sea clutter environment. In aid ofPC104 embedded system and standard C++ language, a program is designed according to the requirement of low-level tester data acquisition. The system uses I / 0 to control the power board powering to the signal timing, A / D card real-time Signal acquisition, the altimeter return a high degree of data through the serial port. The article focuses on low-altitude tester software and hardware system design, given a set of test data to verify the effectiveness of the monitoring and control procedures. Field applications show that the system has the features of reasonable design, simple, accurate test to meet the design requirements.%低空测试仪试验需要把整个测试仪作为吊舱挂在直升机下工作，能适应各种恶劣的自然条件，用于某飞行部件地海杂波环境下的测试。
第一章计算机测控系统概述
第一章计算机测控系统概述计算机测控系统是一种用计算机和相关设备进行控制和测量的系统。
它通常包括硬件设备、软件工具和算法，用于收集、分析和处理测量数据，并根据需要控制被测对象。
计算机测控系统被广泛应用于各个领域，如工业自动化、环境监测、科学研究等。
计算机测控系统的基本构成主要包括传感器、数据采集卡和数据处理器。
传感器用于将被测量转换为电信号，传感器的种类多种多样，根据不同的测量对象和需求选择合适的传感器进行测量。
数据采集卡是连接传感器和计算机的接口，它负责将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，然后传输给计算机进行处理。
数据处理器是计算机或嵌入式设备，它负责接收和处理采集到的数据，并根据需要进行控制操作。
计算机测控系统的核心技术包括数据采集和处理、数据传输和通信、控制和决策算法等。
数据采集和处理是系统的基础部分，它涉及到模拟信号转换为数字信号的过程，以及对采集到的数据进行滤波、去噪、校准等处理。
数据传输和通信是系统与外部设备或网络之间进行信息交换的方式，通常使用串口、以太网等接口进行数据传输。
控制和决策算法是系统的核心部分，它根据测量数据进行分析和判断，并根据需要进行自动或手动控制操作。
计算机测控系统的优势在于其高效、准确和灵活的特点。
通过计算机的处理能力和算法优势，可以对大量的测量数据进行实时分析和决策，提高系统的控制精度和效率。
同时，系统的硬件设备可以根据需要进行扩展和更新，以适应不同的测量对象和环境要求。
此外，计算机测控系统还可以实现远程监控和操作，便于用户对系统进行远程控制和数据访问。
然而，计算机测控系统也存在一些挑战和问题。
首先，系统的稳定性和可靠性是一个关键问题，由于测控系统常常运行在复杂的工业环境中，例如高温、强电磁干扰等，因此对系统的硬件设备和软件工具进行可靠性设计是至关重要的。
其次，系统的数据安全和保密性也是需要考虑的问题，特别是在一些敏感领域和国家级重点工程中，对系统的数据进行保护和防护是必不可少的。
PCI-1716数据采集卡在校直测控系统中的应用
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０引 言
轴类 零 件 是 汽 车 常 用 零部 件 之 一 ，如 汽 车上
Ｋ ｒ ｃ ａｉａ ＆Ｅｅｔ ｃｌ ｎ ｆｃ ｒ Ｃ ． ｔ，Ｇ ａ ｇｈ ｕ５０ ５ ，Ｃ ｉａ ａｔＭｅｈ ｎｃｌ ｌｃ ｉａＭａ ｕａｔ ｅ ｏ，Ｌｄ ｓ ｒ ｕ ｕｎ ｚｏ １８ ０ ｈｎ ）
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基于USB2.0多功能数据采集卡的室内温度自动控制系统设计
基于USB2.0多功能数据采集卡的室内温度自动控制系统设计摘要：为了实现高精度的室内温度控制,设计了一种以USB2.0多功能数据采集卡为控制核心的温度控制系统并进行了相关测试。
该系统采用温度传感器AD590K对室温进行测量，采用分段线性加PI积分分离控制算法进行温度控制。
实验表明，这种控制方式可以减小超调量，提高温度控制精度。
该系统可以用于对气温控制要求较高的场合。
关键词：USB2.0；AD590K；温度控制1 总体设计方案为了便于实验研究和测试，设计了一个室内温度控制系统，其控制对象为1立方米密封箱体，箱体采用双层结构制成，外层采用内贴保温材料的三合板，内层采用真空有机玻璃，以达到良好的保温效果。
该系统温度可以在一定范围内由人工设定并实现自动调整, 以保持设定的温度基本不变。
该系统实现的主要目的如下：①温度设定范围为4~50℃；②稳态下温度的波动能控制在±1℃以内；③采取有效的控制方法，当设定温度突变（由30℃降低到15℃或由15℃升高到30℃）时, 减小系统的调节时间和超调量；④定温度发生突变（由29 ℃降低到12℃）时，自动显示/记录温度变化的时间曲线。
1.1 系统的硬件结构系统硬件（系统硬件原理如图1所示）分为温度采集模块、核心控制模块、显示控制模块、制冷片驱动模块、电源驱动模块等。
其工作原理是：温度传感器AD590K根据环境温度产生电流信号，此信号被送入电流-电压转换电路，转变为电压信号，并进行调理，然后送到USB2.0多功能数据采集卡进行A/D转换。
数据采集卡上具有10位A/D转换模块和相应的控制模块，根据它的硬件环境和良好的编程环境而设计的电路可以将AD590K采集的数据转换为符合要求的数据，并对这些数据进行判断和处理，然后在计算机上显示出测得的数据。
接着判断电路应该工作的状态，经过数据采集卡上的I/O端口控制驱动电路（开关电路），从而驱动半导体制冷片工作，最终达到温度自动控制的目的。
基于普通数据采集卡的虚拟远程温度控制系统
１ 系统 构 建 方 案
根 据采 用 总线 的不 同及 其 相 应 的Ｉ 接 口硬 件 ／ ０
简 称 ．是 美 国 国家 仪 器 公 司 ｆ Ａ Ｉ Ｎ ＬＩ Ｓ Ｒ ． Ｎ ＴＯ Ａ Ｔ Ｕ Ｎ ＭＥ Ｔ，简 称Ｎ １的创 新 软 件 产 品 ，是 目前 最 流行 Ｎ Ｉ 的 虚 拟 仪 器 开 发平 台 。然 而 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ驱 动 程 序 库 ａＶＥ
行 驱 动 。而 Ｎ 公 司 生产 的板 卡价 位 较 高 ，对 于 国 Ｉ 内大 多 数 用 户 来 说 难 以接 受 。本 文 利 用 调 用 动 态
链 接 库 机 制 在 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 中 实 现 了 对 通 用 板 卡 ａＶ Ｅ Ｕ ２１ Ａ ０ Ｄ的驱 动 ．解决 了Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 与 国内普 通 数据 ａＶ Ｅ 采 集 卡 的尴 尬 局 面 。完 成 了在 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ环 境 下 利 ａＶＥ 用 普 通数 据 采集 卡实 现 对温 度 信号 的采集 、调 理 ， 实 现 远 程 测 量 和 控 制 ，测 量 数 据 的实 时 显 示 、存 储 和读 取 ，并 能在 网络 上发 布 。
专用元 器件 》 》
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基 于普通 数 据采集 卡的虚 拟 远程
温度 控 制 系统
刘 梅 锋 ．钟 国韵
ｆ． １东华 理 工 大学 电子与 机械 工程 学院 ，江 西 抚 州 ３ ４ ０ ； ４ ０ ０
数据采集卡使用方法
数据采集卡使用方法
数据采集卡是一种用于采集和记录数据的设备，通常与计算机或控制系统配合使用。
以下是使用数据采集卡的一般步骤：
1. 安装数据采集卡驱动程序：在使用之前，首先需要安装数据采集卡的驱动程序。
驱动程序通常由数据采集卡制造商提供，并可从他们的网站下载。
2. 连接传感器或数据源：将需要采集数据的传感器或数据源连接到数据采集卡上。
这通常通过插入传感器的接口或连接电缆实现。
3. 配置数据采集卡：打开数据采集卡的配置软件，选择采集通道和采集参数。
采集通道可以是模拟通道（用于测量模拟信号）或数字通道（用于接收数字输入信号）。
采集参数包括采样率、分辨率等。
4. 启动数据采集：在配置完成后，可以启动数据采集。
数据采集卡将开始采集传感器或数据源的数据，并将其传输到计算机或控制系统中进行处理或记录。
5. 数据处理和分析：采集到的数据可以通过计算机上的软件进行处理和分析。
这可以包括数据的实时显示、数据过滤、数据转换、统计分析等。
需要注意的是，不同的数据采集卡可能具有不同的配置和使用方法，根据具体的数据采集卡型号和制造商提供的说明书来操作会更加准确和有效。
高压氧舱控制系统的开发方向与组成
高压氧舱控制系统的开发方向与组成摘要:计算机控制是现代大型高压氧舱在生产中运用到实际操作治疗过程中的必要条件,本文简单介绍了高压氧舱计算机控制系统软件的开发方向与组成。
关键词:高压氧舱计算机控制系统虚拟仪器测控系统软面板1 系统简介计算机技术与测量控制仪器技术的结合出现了新的测控仪器——虚拟仪器。
采用虚拟仪器技术是第三代自动测试系统的发展改变方向。
运用虚拟仪器技术能够达到共享硬件和软件资源,快速、方便地组建各种自动测控系统,并可以方便地利用计算机的强大功能,进行信号分析、数据处理、存储及图形化显示等。
以虚拟仪器为基础的自动测控系统根据不同的总线可构成多种体系结构,其中基于PC总线的数据采集卡(PC－DAQ)为I/O接口设备组成的虚拟仪器自动测控系统以其造价低、灵活性高、开发时间短等特点而倍受广大科研人员的青睐。
本文以PC－DAQ虚拟仪器技术与自动测控系统的综合应用开发了高压氧舱自动测控系统,硬件采用PC总线标准工控机和PC－DAQ卡I/O接口设备,软件采用NI公司的LabWindows/CVI文本式编程语言,该系统以高自动性、高稳定性和高可靠性证实了集成虚拟仪器技术的自动测控系统是先进的和优秀的。
2 高压氧舱虚拟仪器测控系统的集成在集成高压氧舱虚拟仪器自动测控系统时,首先要充分发挥PC 机的能力,取代传统电子设备的大部分功能,使之成为测量仪器的一个不可分割的组成部分,与整个测控系统融为一体,使整个自动测控系统简化到仅由微型计算机、通用硬件和应用软件三部分组成。
其次要考虑到虚拟仪器技术与基于PC总线的微型计算机的有机结合,PC总线提供了具有触发和同步能力的计算机高速总线,为实现虚拟仪器系统建构了一个极好的平台,这在传统的测控系统中是不可能的。
图1显示了虚拟仪器的一般结构组成,从图1中可以看出,将具有一种或多种功能的通用模块组合起来,就可构成一台虚拟仪器,所以通用模块的设计就成了重中之重。
在PC－DAQ体系结构的虚拟仪器测控系统中,PC －DAQ卡为I/O接口设备,微机通过PC－DAQ卡获取处理数据,而PC －DAQ卡的驱动是虚拟仪器实现对真实物理信号进行采集的基础,因此获得和开发相应的软件驱动是虚拟仪器系统的重要环节。
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还有其它一些专用I/O板卡，如智能接口卡、虚拟存储板 （电子盘）、信号调理板、专用（接线）端子板等，这些种 类齐全、性能良好的I/O板卡与IPC配合使用，使系统的构成 十分容易。
PCI-5121智能CAN接口卡
常用的数据采集卡
1．模拟量输入卡（A/D卡）
在工业测控系统中，输入信号往往是模拟量，这就需要一个装置把 模拟量转换成数字量，各种A/D芯片就是用来完成此类转换的。在实际 的计算机测控系统中，不是以A/D芯片为基本单元，而是制成商品化的 A/D板卡。
大部分数据采集应用实例都使用了驱动软件。软 件层中的驱动软件可以直接对数据采集件的寄存器 编程，管理数据采集硬件的操作并把它和处理器中 断，DMA和内存这样的计算机资源结合在一起。驱 动软件隐藏了复杂的硬件底层编程细节，为用户提 供容易理解的接口。
系统特点
基于PC的DAQ系统（简称PCs）的基本特点 是，输入输出装置为板卡的形式，并将板卡直接 与个人计算机的系统总线相连，即直接插在计算 机主机的扩展槽上。这些输入输出板卡往往按照 某种标准由第三方批量生产，开发者或用户可以 直接在市场上购买，也可以由开发者自行制作。 一块板卡的点数（指测控信号的数量）少的有几 点，多的可达24点、32点甚至更多。
6．执行机构
它的作用是接受计算机发出的控制信号， 并把它转换成执行机构的动作，使被控对象 按预先规定的要求进行调整，保证其正常运 行。生产过程按预先规定的要求正常运行， 即控制生产过程。
7．外围设备
主要是为了扩大计算机主机的功能而配置 的。它用来显示、存储、打印、记录各种数 据。包括输入设备、输出设备和存储设备。
注意：在用手持板卡之前，请先释放手上 的静电（例如：通过触摸电脑机箱的金属 外壳释放静电），不要接触易带静电的材 料（如塑料材料），手持板卡时只能握它 的边沿，以免手上的静电损坏面板上的集 成电路或组件。
检查板卡是否安装正确：右击“我的电脑”，点击“属性”项，弹 出“系统属性”对话框，选中“硬件”项，点击“设备管理器”按 钮，进入“设备管理器”画面，若板卡安装成功后会在设备管理器 列表中出现PCI-1710HG的设备信息，如图所示。
模拟量输入板卡根据使用的A/D转换芯片和总线结构不同，性能有很 大的区别。板卡通常有单端输入、差分输人以及两种方式组合输入三种。 板卡内部通常设置一定的采样缓冲器，对采样数据进行缓冲处理，缓冲 器的大小也是板卡的性能指标之一。在抗干扰方面，A/D板卡通常采取 光电隔离技术，实现信号的隔离。板卡模拟信号采集的精度和速度指标 通常由板卡所采用的A/D转换芯片决定。
远程I为 牛 顿 模块，为近年来比较流行 的一种I/O 方式，它安装 在工业现场，就地完成 A/D 、 D/A 转 换 、 I/O 操 作 及脉冲量的计数、累计等 操作。
远程I/O以通讯方式和计 算机交换信息，通讯接口 一般采用RS-485总线，通 讯协议与模块的生产厂家 有关，但都是采用面向字 符的通讯协议。
如：传感器输出信号是微弱的，就需要放 大电路将微弱信号加以放大，以满足过程通 道的要求；为了与计算机接口方便，需要A/D 转换电路将模拟信号变换成数字信号等。
如果信号调理电路输出的是规范化的 标准信号（如4∽20mA、1∽5V等）， 这种信号调理电路称为变送器。
在工业控制领域，常常将传感器与变 送器做成一体，统称为变送器。变送器 输出的标准信号一般送往智能仪表或计 算机系统。
由于PCs价格低廉、组成灵活、标准 化程度高、结构开放、配件供应来源广 泛、应用软件丰富等特点，PCs是一种 很有应用前景的计算机测控系统。
利用板卡开发测控系统的步骤
利用板卡开发测控系统的开发步骤
用数据采集卡构成完整的测控系统还需要： 接线端子板、通信电缆和驱动程序光盘
板卡产品的成套性
PCI-1710HG多功能板卡
2．模拟量输出卡（D/A卡）
计算机内部处理采用的是数字量，而执行 机构采用的是模拟量。计算机通过D/A板卡将 数字量转化为模拟量，从而通过控制执行机构 的动作去控制生产工艺过程。
D/A转换板卡同样依据其采用的D/A转换芯 片的不同，转换性能指标有很大的差别。
例如，下图所示为研华PCI-1720U模拟量输出卡。该板卡 具有四路12 位D/A 输出通道，多种输出范围。由于能够在 输出和PCI总线之间提供2500VDC的隔离保护，PCI-1720 非常适合需要高电压保护的工业场合。
基于板卡的测控系统
基于板卡的计算机测控系统的组成如图所示，它可分为硬 件和软件两大部分。
1．计算机主机
它是整个计算机控制系统的核心。主机由 CPU、存储器等构成。它通过由过程输入通道 发送来的工业对象的生产工况参数，按照人们 预先安排的程序，自动地进行信息处理、分析 和计算，并作出相应的控制决策或调节，以信 息的形式通过输出通道，及时发出控制命令， 实现良好的人机联系。目前采用的主机有PC机 及工业PC机（IPC）等。
常用的外围设备有：打印机、记录仪、图 形显示器（CRT）、外部存储器（软盘、硬 盘、光盘等）、记录仪、声光报警器等。
8．人机联系设备
操作台是人机对话的联系纽带。计算机 向生产过程的操作人员显示系统运行状态、 运行参数，发出报警信号；生产过程的操 作人员通过操作台向计算机输入和修改控 制参数，发出各种操作命令；程序员使用 操作台检查程序；维修人员利用操作台判 断故障等。
PCI-1710HG多功能板卡介绍
PCI-1710HG是一款功能强大的低成本多功能PCI总线数 据采集卡，如图所示，其中包含五种最常用的测量和控制 功能。
PCI1710HG板卡的成套性
电缆采用PCL-10168型，是两端针型接口的68芯SCSI-II电 缆，用于连接板卡与ADAM-3968接线端子板。
PCL-10168电缆
接线端子板采用ADAM-3968型，是DIN导轨安装的68芯 SCSI-II接线端子板，用于各种输入输出信号线的连接。
ADAM-3968接线端子板
用PCI-1710HG板卡构成的控制系统框图如图6-6所示。
PCI-1710HG板卡设备的安装
首先进入研华公司官方网站找到并 下载下列程序：PCI1710.exe、DevMgr.exe、PortIO.exe、 All_Examples.exe、Utility.exe等；
例如，下图所示的研华PCI-1780U计数器/定时器卡，是基于 PCI总线设计的接口卡。该卡使用了AM9513芯片，能够通过 CPLD实现计数器/定时器功能。此外，该卡还提供8个16位计 数器通道，并具有8通道可编程时钟资源，8路TTL数字量输出 /8路TTL数字量输入，最高输入频率达20MHz，有多种时钟可 以选择，可编程计数器输出，同时有计数器门选通功能。
图6-8 PCI-1710HG板卡安装
重新开启计算机，进入WindowsXP系统， 首先出现“找到新的硬件向导”对话框， 选择“自动安装软件”项，点击“下一步” 按钮，计算机将自动完成Advantech PCI1710HG Device驱动程序的安装。
系统自动地为PCI板卡设备分配中断和基地 址，用户无需关心。
9．网络通信接口
对于复杂的生产过程，通过网络通信接口可 构成网络集成式计算机控制系统。系统采用多 台计算机分别执行不同的控制功能，既能同时 控制分布在不同区域的多台设备，同时又能实 现管理功能。
软件子系统
软件使PC和数据采集硬件形成了一个完整的数据采 集、分析和显示系统。没有软件，数据采集硬件是 毫无用处的——或者使用比较差的软件，数据采集 硬件也几乎无法工作。
3．数字量输入/输出卡（I/O卡）
计算机测控系统通过数字量输入板卡采集工 业生产过程的离散输入信号，并通过数字量 输出板卡对生产过程或控制设备进行开关式 控制（二位式控制）。
将数字量输入和数字量输出功能集成在一块 板卡上，就称为数字量输入/输出板卡，简称 I/O板卡。
例如，下图所示为研华PCI-1730数字量输入/输出卡，它 提供了16路数字量输入和16路数字量输出，高输出驱动 能力和中断能力，具有2500VDC高电压隔离I/O通道。
4．输入输出板卡
应用IPC对工业现场进行控制，首先要采 集各种被测量，计算机对这些被测量进行一 系列处理后，将结果数据输出。计算机输出 的数字量还必须转换成可对生产过程进行控 制的量。因此，构成一个工业控制系统，除 了IPC主机外，还需要配备各种用途的I/O接 口产品，即I/O板卡。
各种板卡是不能直接由计算机主机控制的， 必须由“I/O”接口来传送相应的信息和命令。 I/O接口是主机和板卡、外围设备进行信息交换 的纽带。
例如，下图所示为研华PCI-1713模拟量输入卡。该板卡具有32 路单端或 16 路差分模拟量输入，或组合输入方式，12位A/D转换分辨率，A/D转换器 的采样速率可达100 kHz，每个输入通道的增益可编程，卡上有4K采样FIFO 缓冲器，2500VDC 隔离保护，支持软件、内部定时器触发或外部触发。
1．安装设备驱动程序
在测试板卡和使用研华驱动编程之前必须首先安装研华 设备管理程序Device Manager和32bitDLL驱动程序。
首先执行DevMgr.exe程序，根据安装向导完成配置管理 软件的安装；
接着执行PCI1710.exe程序，按照提示完成驱动程序的 安装。
2．安装硬件 关闭计算机电源，打开机箱，将PCI-1710HG板卡正确地插到 一空闲的PCI插槽中，如图6-8所示，检查无误后合上机箱。
2．传感器与变送器
传感器的作用是把非电物理量（如温度、 压力、速度等）转换成电压或电流信号。例 如，使用热电偶可以获得随着温度变化而变 化的电压信号；转速传感器可以把转速转换 为电脉冲信号。
3．信号调理器
信号调理器（电路）的作用是对传感器输出 的电信号进行加工和处理，转换成便于输送、 显示和记录的电信号（电压或电流）。常见 的信号调理电路有：电桥电路、调制、解调 电路、滤波电路、放大电路、线性化电路、 A/D转换电路、隔离电路等。