【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 出高電平，Q1導(dǎo)通，繼電器吸合，加熱器開(kāi)始工作；當(dāng)被測(cè)量的環(huán)境溫度高于TOTI時(shí)，OTI輸出低電平，將Q1的基極電位拉低以使其截止，繼電器釋放，加熱器停止工作。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：●為防止環(huán)境干擾，；●AD7416的感溫器件在芯片內(nèi)部，因此芯片表面要被測(cè)物體緊密接觸；●由于芯片自耗電的存在，所以在精確測(cè)溫時(shí)應(yīng)采取低功耗的工作方式；●OTI輸出端的上拉電阻的阻值越大，流入AD7416的電流越小，其溫升也越小，但上拉電阻最大不能超過(guò)30kΩ，通常選10kΩ；●與I2C兼容的接口總線在AD7416上電后就一直有效，因此在芯片處于休眠狀態(tài)下仍可進(jìn)行片內(nèi)數(shù)據(jù)的讀出和寫(xiě)入。 由溫度傳感器獲取的溫度信號(hào)作為輸入端模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字電信號(hào)讀入PC機(jī)由LABIVEW自行分析處理，執(zhí)行并輸出控制量A模/數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 設(shè)置具有通用性的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)，一般應(yīng)滿足能對(duì)多路信號(hào)盡可能同步地進(jìn)行采集， 為了使所采集到的數(shù)據(jù)不但能夠在數(shù)據(jù)采集器上進(jìn)行存儲(chǔ)，而且還能及時(shí)地在采集過(guò)程中 將數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，選用存儲(chǔ)量比較適中的先進(jìn)先出存儲(chǔ)器，這樣既能滿足少量數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 的需要，又能在需要實(shí)時(shí)傳送數(shù)據(jù)時(shí)，在A/D轉(zhuǎn)換的同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，不丟失任何數(shù)據(jù)。)VXI總線接口 VXI總線數(shù)據(jù)采集器通?？梢岳脙煞NVXI總線通用接口消息基接口和寄存器基接口。消 息基接口的作用是通過(guò)總線傳送命令，從而控制儀器硬件的操作。通用寄存器基接口是由寄存器簡(jiǎn)單的讀寫(xiě)來(lái)控制儀器硬件的操作。利用消息基接口進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體消息基接口的框圖見(jiàn)圖2。 B采樣通道控制 為了滿足幾種典型系統(tǒng)通道控制的要求，使通道的數(shù)量足夠多，通道的選取比較靈活，可以利用寄存器電路、可預(yù)置計(jì)數(shù)器電路以及一些其他邏輯電路的配合，將采樣通道設(shè)計(jì)成最多64路、最少2路可以任意選擇，而且可以從任意一路開(kāi)始采樣，也可以到任意一路結(jié)束采樣，只要截止通道號(hào)大于起始通道號(hào)就可以了。整個(gè)控制在虛擬儀器軟面板上進(jìn)行操作，通過(guò)消息基接口將命令寫(xiě)在這部分的控制寄存器中，從而設(shè)置計(jì)數(shù)器的初值以及采樣的通道總數(shù)。C定時(shí)采樣控制 由于不同的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)采樣時(shí)間間隔的要求不同，以及同一系統(tǒng)在不同的試驗(yàn)中 需要的采樣時(shí)間間隔也不盡相同，故可以采用程控的方式將采樣時(shí)間間隔設(shè)置在2 μs~13. 0 ms之間任意選擇，可以增加或減少的最小單位是2 μs。所有這些選擇設(shè)置可以在虛擬儀器軟面板上進(jìn)行。D采樣點(diǎn)數(shù)控制 根據(jù)不同測(cè)試系統(tǒng)的需求，將采樣點(diǎn)數(shù)設(shè)計(jì)成可在一個(gè)比較大的范圍中任意選擇，該選擇同樣是在軟面板上進(jìn)行。E采樣方式控制總結(jié)各種自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的采樣方式不外乎軟件觸發(fā)采樣和硬件 觸發(fā)采樣。在硬件觸發(fā)采樣中又包括同步整周期采樣和非同步整周期采樣，這2種采樣又可 以是定時(shí)進(jìn)行的或等轉(zhuǎn)速差進(jìn)行的。所有這些采樣方式，對(duì)于數(shù)據(jù)采集器來(lái)說(shuō)都可以在軟面 板上進(jìn)行選擇。 4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵，為使VI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰簡(jiǎn)潔，一般可采用組件化設(shè)計(jì)思想，將各部分彼此獨(dú)立的軟件單元分別制成標(biāo)準(zhǔn)的組件，然后按照系統(tǒng)的總體要求組成完整的應(yīng)用系統(tǒng)，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的組件化的虛擬儀器軟件系統(tǒng)，如圖3所示。應(yīng)用軟件為用戶提供了建立虛擬儀器和擴(kuò)展其功能的必要工具，以及利用PC機(jī)、工作站的 強(qiáng)大功能。同時(shí)VPP聯(lián)盟提出了建立虛擬儀器標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)庫(kù)（VISA）的建議，為虛擬儀器的研 制與開(kāi)發(fā)提供了標(biāo)準(zhǔn)。這也進(jìn)一步使由通用的VXI數(shù)據(jù)采集模塊、CPU/DSP模塊來(lái)構(gòu)成虛擬儀 器成為可能。 基于虛擬儀器的數(shù)據(jù)采集器的軟件包括系統(tǒng)管理軟件、應(yīng)用程序、儀器驅(qū)動(dòng)軟件和I/O接 口 軟件。以往這4部分需要用戶自己組織或開(kāi)發(fā)，往往很困難，但現(xiàn)在NI公司提供了所有這 四部分軟件，使應(yīng)用開(kāi)發(fā)比以往容易得多。 下面簡(jiǎn)單介紹以NI公司的Lab Windows/CVI為開(kāi)發(fā)環(huán)境，來(lái)進(jìn)行VXI虛擬儀器的驅(qū)動(dòng)程序開(kāi) 發(fā)的方法。 第一步：生成儀器模塊的用戶接口資源文件（UIR）。用戶接口資源、文件是儀器模塊 開(kāi) 發(fā)者利用Lab Windows/CVI的用戶界面編輯器為儀器模塊設(shè)計(jì)的一個(gè)圖形用戶界面（GUI）。 一個(gè)Lab Windows/CVI的GUI由面板、命令按鈕、圖標(biāo)、下拉菜單、曲線、旋鈕、指示表以及 許多其他控制項(xiàng)和說(shuō)明項(xiàng)構(gòu)成。 第二步：Lab Windows/CVI事件驅(qū)動(dòng)編程。應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)環(huán)境Lab Windows/CVI中設(shè)計(jì)一個(gè) 用戶接口，實(shí)際上是在用戶計(jì)算機(jī)屏幕上定義一個(gè)面板，他由各種控制項(xiàng)（如命令按鈕、菜 單、曲線等）構(gòu)成。用戶選中這些控制項(xiàng)就可以產(chǎn)生一系列用戶接口事件（events）。例如 ，當(dāng)用戶單擊一個(gè)命令按鈕，這個(gè)按鈕產(chǎn)生一個(gè)用戶接口事件，并傳遞給開(kāi)發(fā)者編寫(xiě)的C語(yǔ) 言驅(qū)動(dòng)程序。這是運(yùn)用了Windows編程的事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制。Lab Windows/CVI中使用不同類型的 控制項(xiàng)，在界面編輯器中將顯示不同類型的信息，并產(chǎn)生不同操作的接口事件。在Lab Wind ows/CVI的開(kāi)發(fā)平臺(tái)中，對(duì)事件驅(qū)動(dòng)進(jìn)行C程序編程時(shí)可采用2種基本的方法：回調(diào)函數(shù)法和 事件循環(huán)處理法。 回調(diào)函數(shù)法是開(kāi)發(fā)者為每一個(gè)用戶界面的控制項(xiàng)寫(xiě)一個(gè)獨(dú)立的用戶界面的控制函數(shù) ，當(dāng)選中某個(gè)控制項(xiàng)，就調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)進(jìn)行事件處理。在循環(huán)處理法中，只處理GUI控制 項(xiàng)所產(chǎn)生的COMMIT事件。通過(guò)Get User Event函數(shù)過(guò)濾，將所有的COMMIT事件區(qū)分開(kāi)，識(shí)別 出是由哪個(gè)控制項(xiàng)所產(chǎn)生的事件，并執(zhí)行相應(yīng)的處理。第三步：應(yīng)用函數(shù)/VI集與應(yīng)用程序軟件包編寫(xiě)。應(yīng)用函數(shù)/VI集需針對(duì)具體儀器模塊 功能進(jìn)行編程，應(yīng)用程序軟件包只是一些功能強(qiáng)大、需要完善的數(shù)據(jù)處理能力的模塊才需要 提供，如波形分析儀模塊、DSP模塊等。 對(duì)于同一物理量，用不同的傳感器測(cè)量得到的不同的電信號(hào)，或者對(duì)于不同的物理量，不同的傳感器測(cè)量得到的相同的電壓信號(hào)，為了顯示正確的物理量，就需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)度轉(zhuǎn)換，因?yàn)楸粶y(cè)量對(duì)象的各種數(shù)據(jù)量綱與A/D轉(zhuǎn)化輸入值是不一樣的，例如，溫度的單位為攝氏度，壓力單位為帕斯卡，頻率單位為赫茲，這些參量并不等于原來(lái)帶有量綱的參數(shù)值，必須把它轉(zhuǎn)化為帶有量綱的數(shù)值才能計(jì)算，一般的線性系統(tǒng)的標(biāo)度轉(zhuǎn)化公式為：：圖12 Labview圖形編程語(yǔ)言中的基本編程單元是VI,VI包括三個(gè)部分：前面板，框圖程序，圖標(biāo)、連接器，其中前面板即接受來(lái)自框圖程序的指令，又是用戶與程序代碼發(fā)生聯(lián)系的窗口，這個(gè)窗口模擬真實(shí)儀表的前面板，具有很多數(shù)據(jù)參數(shù)指針，用于設(shè)置輸入和輸出觀察，輸入量稱為控件，輸出量稱為指示器，當(dāng)把一個(gè)控件或者指示器放到前面板上，框圖上對(duì)應(yīng)一個(gè)端子，這個(gè)端子永久性保存，用戶可以使用多個(gè)圖標(biāo)使用該功能。 其顯示和控制以各種圖標(biāo)形式出現(xiàn)在前面板上，圖二是一個(gè)虛擬溫度測(cè)量?jī)x前面板，該面板通過(guò)對(duì)一個(gè)模擬溫度計(jì)實(shí)時(shí)顯示溫度的大小，并接入一個(gè)布爾量開(kāi)關(guān)可以對(duì)采集過(guò)程加以控制，綠色的為一個(gè)預(yù)警信號(hào)燈，當(dāng)溫度超過(guò)某個(gè)預(yù)設(shè)的溫度值，該警示燈就變亮。圖13如圖，所示，計(jì)算機(jī)虛擬溫度示意圖，溫度傳感器的信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行給定的函數(shù)計(jì)算。輸出形式可以由使用者選定，要么選定為溫度計(jì)，要么選定為指針式儀表，指針的刻度可以任意選擇，運(yùn)行時(shí)，顯示器上就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)指針式溫度計(jì)，它的指針就會(huì)隨著溫度傳感器上的檢測(cè)實(shí)際溫度變化，這個(gè)溫度計(jì)并不存在，用計(jì)算機(jī)模擬的這個(gè)溫度計(jì)僅是虛擬儀器的一種。數(shù)據(jù)的采集離不開(kāi)數(shù)據(jù)采集卡DAQ，DAQ的基本任務(wù)是對(duì)產(chǎn)生的物理信號(hào)進(jìn)行提取和測(cè)量，但是要使計(jì)算機(jī)能夠測(cè)量物理信號(hào)，必須使用傳感器把物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，例如，熱敏電阻，熱電偶，光電管等，由于由傳感器輸出的信號(hào)比較弱，并且可能含有大量的噪聲信號(hào)，所以要使用信號(hào)調(diào)節(jié)裝置，對(duì)弱信號(hào)進(jìn)行一定處理，數(shù)據(jù)采集是借用軟件來(lái)控制整個(gè)DAQ系統(tǒng)，包括采集原始數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，輸出結(jié)果等，在此電路設(shè)計(jì)中，我們要采用的DAQ包括模擬輸入，模擬輸出，計(jì)算器操作，數(shù)字輸入。輸出，如圖為DAQ功能模塊 圖14圖15圖16數(shù)據(jù)采集卡USB2013 品　　牌：阿爾泰型　　號(hào)：USB2013更新時(shí)間：2010325 17:37:55瀏覽次數(shù)：156表3模擬量輸入 單端16路/差分8路 16位 250K ；模擬量輸出 4路 12位 100K 上電自動(dòng)清零；數(shù)字量 8路DI 8路DO；定時(shí)計(jì)數(shù)器 3路 ◆16位AD精度，250KS/s采樣頻率◆單端16路/差分8路 模擬量輸入表4模擬量輸入 單端16路/差分8路 16位 250K ；模擬量輸出 4路 12位 100K 上電自動(dòng)清零；數(shù)字量 8路DI 8路DO；定時(shí)計(jì)數(shù)器 3路 ◆16位AD精度，250KS/s采樣頻率◆單端16路/差分8路 模擬量輸入◆AD量程：177。10V、177。5V、177。、0～10V、0～5V◆硬件增益：1～1000倍◆12位DA精度，100KS/s轉(zhuǎn)換頻率◆4路模擬量輸出，上電自動(dòng)清零◆DA量程：0～5V、0～10V、177。5V、177。10V◆數(shù)字量輸入、輸出各8路◆3路16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器（8253或8254）表5一個(gè)實(shí)用的USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件一般包括微控制器、USB通信接口以及根據(jù)系統(tǒng)需要添加的A/D轉(zhuǎn)換器和EPROM、SRAM等。為了擴(kuò)展其用途，還可以加上多路模擬開(kāi)關(guān)和數(shù)字I/O端口。系統(tǒng)的A/D、數(shù)字I/O的設(shè)計(jì)可沿用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)采集的精度、速率、通道數(shù)等諸元素選擇合適的芯片，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分注意抗干擾性，尤其對(duì)A/D采集更是如此。在微控制器和USB接口的選擇上有兩種方式：一種是采用普通單片機(jī)加上專用的USB通信芯片；另一種是采用具備USB通信功能的單片機(jī)。USB的另一大優(yōu)點(diǎn)是可以總線供電，在數(shù)據(jù)采集設(shè)備中耗電量通道不大，因此可以設(shè)計(jì)成總線供電。一個(gè)USB設(shè)備的軟件一般包括主機(jī)的驅(qū)動(dòng)程序、應(yīng)用程序和寫(xiě)進(jìn)ROM里面的Firmware。Windows98提供了多種USB設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，但還沒(méi)有一種專門(mén)針對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所以必須針對(duì)特定的設(shè)備編制驅(qū)動(dòng)程序。盡管系統(tǒng)已經(jīng)提供了很多標(biāo)準(zhǔn)接口函數(shù)，但編制驅(qū)動(dòng)程序仍然是USB開(kāi)發(fā)中最困難的一件事。通常采用Windows DDK實(shí)現(xiàn)，但現(xiàn)在有許多第三方軟件廠商提供了各種各樣的生成工具，如Compuw