【正文】 在電熱器具中的應(yīng)用：家用暖風(fēng)機(jī)、暖房機(jī)、干燥機(jī) (柜 ) 、空調(diào)、干衣機(jī)、干手器、卷發(fā)器、電飯煲、暖手器、電熨斗 (烙鐵 ) 、電 吹風(fēng)、復(fù)印機(jī)、傳基于數(shù)據(jù)采集卡的敏感元件動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng) 2 真機(jī)等； 在汽車中的應(yīng)用：過載保護(hù)裝置、混合加熱器、低溫啟動(dòng)加熱器、燃料加熱器、蜂窩狀加熱器、燃油液位指示器、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度檢測(cè)表等 [8] 。最大電阻與最小電阻之比 Rmax/Rmin 為升阻比 ,是表征 PTC 效應(yīng)的重要參數(shù)。 圖 阻溫特性曲線 由于 PTC 熱敏電阻的這種阻溫特性，要想直接測(cè)量其實(shí)時(shí)阻值誤差太大且不容易實(shí)現(xiàn)，我們可以利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集熱敏電阻的實(shí)時(shí)電壓值，間接測(cè)量得到熱敏電阻在不同溫度下的電阻值，這樣就實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量的目的。被采集的數(shù)據(jù)是已經(jīng)被轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)的物理量，比如說風(fēng)速，溫度，水位，壓力等?；谟?jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集，通過模塊化硬件和軟件設(shè)計(jì)以及計(jì)算機(jī)的結(jié)合，可以很方便的進(jìn)行測(cè)量。在互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)采集已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)以及其他各個(gè)領(lǐng)域并占據(jù)了非常重要的位置，它是計(jì)算機(jī)與外部物理世界連接的橋梁。 而通用串行總線(Universal Serial Bus,USB)具有高傳輸速度，易擴(kuò)展性，即插即用的特點(diǎn)，能夠適用當(dāng)今高速發(fā)展的設(shè)備需求，在具備這些優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性。本課題主要利用 USB總線自供電，即插即用，速度快，穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，以計(jì)算機(jī)為核心，開發(fā)出一套完整的軟件應(yīng)用程序，給出一種基于 USB 總線的集數(shù)據(jù)采集，分析，測(cè)試為一體的 USB 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以動(dòng)態(tài)的測(cè)量 PTC 熱敏電阻在不同溫度下的阻值變化情況。這種基于 USB 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方便攜帶，速度快，穩(wěn)定性高，大大提高了測(cè)試效率和儀器的自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)了低成本、高可靠 度的數(shù)據(jù)采集，是一種有效、經(jīng)濟(jì)、方便的數(shù)據(jù)采集方式，給工程帶來了極大的方便。 本文一共分為五大部分，第一部分是緒論，介紹研究的背景和意義，明確研究方向和內(nèi)容；第二部分是系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分，簡單介紹測(cè)試系統(tǒng)的原理框架；第三部 分是該系統(tǒng)的軟件介紹部分，展示系統(tǒng)各部分的軟件設(shè)計(jì)流程；第四部分是測(cè)試的結(jié)果和分析，不同測(cè)試條件下的測(cè)試結(jié)果與理想結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，分析誤差出現(xiàn)的原因，并且找到解決誤差的方案；第五部分是本文的總結(jié)和展望，總結(jié)自己在方案完成的過程中所做的工作，展望本方案在今后研究生活中的改進(jìn)和進(jìn)步。 基于數(shù)據(jù)采集卡的敏感元件動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng) 4 圖 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理框圖 多功能 USB 信號(hào)采集卡 所用板卡的實(shí)物圖如圖 所示?？捎糜趥鞲衅餍盘?hào)數(shù)據(jù)采集與分析、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與控制、高等院校科研與教學(xué)等多種領(lǐng)域。先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、豐富的硬件功能與簡潔的編程方式使 MPS010602 成為工業(yè)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)必備的強(qiáng)大設(shè)計(jì)工具。 MPS010602 可工作在 Win9X/Me、 Win20xx/XP 等常用操作系統(tǒng)中，并提供可供 VB， VC， 基于數(shù)據(jù)采集卡的敏感元件動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng) 5 C++Builder， Dephi， LabVIEW， Matlab 等常用編程語言調(diào)用的動(dòng)態(tài)鏈接庫，編程函數(shù)接口簡單易 用，易于編寫應(yīng)用程序。2LSB ? 刷新時(shí)鐘： 5Ksps80Ksps 內(nèi)部時(shí)鐘或外部時(shí)鐘 數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出 ? 輸入 /輸出通道： 8 路 ? 輸入 /輸出模式： 全輸入 /全輸出 /半輸入半輸出 ? 輸入電平： 兼容 TTL 或 CMOS ? 輸出電平： CMOS ? 輸入 /輸出時(shí)鐘： 5Ksps80Ksps 內(nèi)部時(shí)鐘或外部時(shí)鐘 比較器 ? 比較器個(gè)數(shù)： 2 ? 輸入 電壓： ? 響應(yīng)時(shí)間： ≤10 微秒 基于數(shù)據(jù)采集卡的敏感元件動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng) 6 ? 回差電壓： 正向與反向各 2mv ? 比較器輸出： CMOS 電平 計(jì)數(shù)器 ? 計(jì)數(shù)器個(gè)數(shù)： 2 ? 輸入電平： TTL 或 CMOS ? 計(jì)數(shù)位： 16 位（最大 65535） ? 工作時(shí)鐘： 5Ksps80Ksps 內(nèi)部時(shí)鐘或外部時(shí)鐘 PWM 輸出 ? PWM 輸出通道： 2 ? PWM 輸出電平： CMOS ? PWM 輸出脈寬： 8bit 或 16bit ? PWM 時(shí)基： 2M 或 24M ? PWM 狀態(tài)顯示： LED FIFO 存儲(chǔ)器 ? FIFO 個(gè)數(shù)： 4 ? 存儲(chǔ)深度： 1K 工作溫度 ? 0℃ 70℃ 應(yīng)用領(lǐng)域：便攜式儀表和測(cè)試設(shè)備、傳感器信號(hào)采集與分析、工業(yè)控制。 硬件設(shè)備的安裝 MPS010602 信號(hào)采集卡硬件接口說明入下： GND： 采集卡地線端口 DAx： 模擬信號(hào)輸出端口 CPx+: 比較器正輸入端口 CPx: 比較器負(fù)輸入端口 ADx: 模擬信號(hào)輸入端口 Dx: 數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端口 EXx: 擴(kuò)展端口，其中： EX1：內(nèi)部工作時(shí)鐘輸出； EX2: 計(jì)數(shù)器 1 輸入 ； EX3: PWM1 輸出； EX4: CP1 狀態(tài)輸出， CP1+ CP1 時(shí) EX4 為高電平 ； EX5：使用外部時(shí)鐘時(shí)為外部時(shí)鐘輸入；使用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)為內(nèi)部時(shí)鐘輸出 ； EX6: 計(jì)數(shù)器 2 輸入； EX7: PWM2 輸出； EX8: CP2 狀態(tài)輸出， CP2+ CP2 時(shí) EX8 為高電平。 LED 亮，系統(tǒng)正常工作。 LED 亮，正在進(jìn)行采集；采集卡滅，采集中斷或停止。 LED 亮度指示 PWM 占空比。 2. 按所描述的過程安裝驅(qū)動(dòng)程序。 4. 點(diǎn)擊左上角的執(zhí)行按鈕（白色箭頭），運(yùn)行程序。 5．將 DA1 至 DA4 分別依次連接到 AD1，則從波形圖上可以依次看到正弦波、方波、三角波和直流電平。如使用外部信號(hào)源，則將信號(hào)線與 AD1 連接，信號(hào)源地線與板卡 GND 連接。 7. 修改 PWM 輸出值（ 0%100%），可看到采集卡相 應(yīng) PWM 指示燈的亮度發(fā)生變化。 9. 按“ Ctrl”鍵可暫停波形顯示。 11. 點(diǎn)擊“停止程序”退出程序。 圖 的功能測(cè)試程序界面 基于數(shù)據(jù)采集卡的敏感元件動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng) 8 數(shù)據(jù)的采集方式 MPS010602 采用 DLL（ Dynamic Linkable Library，動(dòng)態(tài)鏈接庫 )的方式來進(jìn)行編程驅(qū)動(dòng)。其實(shí)， Windows 本身就是由許多 DLL 組成的，它最基本的三大組成模塊 Kernel、 GDI 和 User 都是 DLL。它由全局?jǐn)?shù)據(jù)、服務(wù)函數(shù)和資源組成，在運(yùn)行時(shí)被系統(tǒng)加載到進(jìn)程的虛擬空間中，成為調(diào)用進(jìn)程的一部分。 DLL 模塊中包含各種導(dǎo)出函數(shù)，用于向外界提供服務(wù)， Windows 在加載 DLL 模塊時(shí)將進(jìn)程函數(shù)調(diào)用與 DLL 文件的導(dǎo)出函數(shù)相匹配。 DLL 可以方便的在 VC、 VB、LabVIEW 等語言下被調(diào)用，在 VC 中調(diào)用 DLL： typedef void ( * FUNC )(void)。 //定義一個(gè)函數(shù)指針變量 HINSTANCE hDLL=LoadLibrary()。 //找到 dll中的函數(shù) Func()。這在編程時(shí)十分有用，大大提高了軟件開發(fā)和維護(hù)的效率。譬如 Windows 提供的系統(tǒng) DLL（其中包括了 Windows 的 API），在任何開發(fā)環(huán)境中都能被調(diào)用，不在乎其是 Visual Basic、 Visual C++還是 Delphi。 中的函數(shù)主要處理內(nèi)存管 理和進(jìn)程調(diào)度； 中的函數(shù)主要控制用戶界面； 中的函數(shù)則負(fù)責(zé)圖形方面的操作。由此可見 DLL 對(duì)我們來說其實(shí)并不陌生。 非 MFC 動(dòng)態(tài)庫不采用 MFC 類庫 結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)出函數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)的 C 接口，能被非MFC 或 MFC 編寫的應(yīng)用程序所調(diào)用； MFC 規(guī)則 DLL 包含一個(gè)繼承自 CWinApp的類，但其無消息循環(huán)； MFC 擴(kuò)展 DLL 采用 MFC 的動(dòng)態(tài)鏈接版本創(chuàng)建，它只能被用 MFC 類庫所編寫的應(yīng)用程序所調(diào)用。若函數(shù)執(zhí)行成功，返回 1；執(zhí)行失敗返回 0。此參數(shù)為內(nèi)部時(shí)鐘頻率設(shè)定。若 ExtTrigger = 0， EX1 和 EX5 對(duì)外輸出該頻率的時(shí)鐘脈沖；若ExtTrigger = 1，只有 EX1 輸出時(shí)鐘脈沖。對(duì)于 DA 和 DIO 而言， SampleRate 就是每個(gè)通道的工作頻率值。 ADChannalNumber = 2， AD1 與 AD9分別被配置為兩路模擬信號(hào)輸入，并且為同步采集，其余 ADx 口無效；ADChannalNumber = 4， AD AD AD AD10 被配置為四路模擬信號(hào)輸入，AD1 與 AD9 同步， AD2 與 AD10 同步，相鄰?fù)ǖ罏榍袚Q掃描模式，其余 ADx口無效； ADChannalNumber = 8， AD AD AD AD AD AD AD1AD12 被配置為八路模擬信號(hào)輸入， AD1 與 AD9 同步， AD2 與 AD10 同步， AD3與 AD11 同步， AD4 與 AD12 同步，相鄰?fù)ǖ罏榍袚Q 掃描模式，其余 ADx 口無效；基于數(shù)據(jù)采集卡的敏感元件動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng) 10 ADChannalNumber = 16，所有通道被配置為十六路模擬信號(hào)輸入， AD1 與 AD9 同步， AD2 與 AD10 同步， AD3 與 AD11 同步， AD4 與 AD12 同步， AD5 與 AD13同步， AD6 與 AD14 同步， AD7 與 AD15 同步， AD8 與 AD16 同步，相鄰?fù)ǖ罏榍袚Q掃描模式。 int * ADPGAofChannals：模擬輸入增益設(shè)置。每個(gè)元素的取值為：ADPGAofChannals[i] = 1, 無增益； ADPGAofChannals[i] = 2,2 倍增益；ADPGAofChannals[i] = 4,4 倍增益； ADPGAofChannals[i] = 8,8 倍增益；ADPGAofChannals[i] = 16,16 倍增益。 int DIOModal：數(shù)字輸入 /輸出端口模式設(shè)置。若 DIOModal 為其他值自動(dòng)配置 DIOModal = 0。 PWM1 取值范圍為 065535，其值越大占空比越高。一般情況下建議使用 16 位循環(huán)模式。 PWM2 取值范圍為 065535，其值越大占空比越高。一般情況下建議使用 16 位循環(huán)模式。 ComparatorEnable = 0，比較器結(jié)果輸出端被禁止，比較器無效； ComparatorEnable = 1，比較器輸出端被使能， EX4 輸出比較器 1 的比較結(jié)果， EX8 輸出比較器 2 的比較結(jié)果。 ExtTrigger = 0，使用內(nèi)部時(shí)鐘觸發(fā)采集和輸出； ExtTrigger 為其他值時(shí)使用外部時(shí)鐘觸發(fā)。若使用內(nèi)部時(shí)鐘，則內(nèi)部時(shí)鐘將從 EX1 與 EX5 輸出；若使用外部時(shí)鐘，則外部時(shí)鐘從 EX5 輸入，同時(shí)內(nèi)部時(shí)鐘從 EX1 輸出。 int DeviceNumber：操作所針對(duì)的設(shè)備號(hào)。只有一塊卡連接時(shí)，默認(rèn)設(shè) 備號(hào)為 0。 （ 2） extern C int DataIn(float *VoltageIn1,float *VoltageIn2,unsigned char *DI,int SampleNumber ,int DeviceNumber) int DataIn：函數(shù)執(zhí)行模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的采集功能。 float * VoltageIn1：第一組模擬信號(hào)輸入（ AD1AD8）的數(shù)據(jù)。如 VoltageIn1[i] = ，則表示第 i 個(gè)樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓為 。若函數(shù)執(zhí)行成功，該數(shù)組內(nèi)數(shù)據(jù)被自動(dòng)更新為最新采集到的數(shù)據(jù)（更新的元素個(gè)數(shù)由 SampleNumber決定）；若函數(shù)執(zhí)行 失敗，該數(shù)組內(nèi)數(shù)據(jù)無效。 float * VoltageIn2：第二組模擬信號(hào)輸入（ AD9AD16）的數(shù)據(jù)。如 VoltageIn2[i] = ，則表示第 i 個(gè)樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓為 。若函數(shù)執(zhí)行成功，該數(shù)組內(nèi)數(shù)據(jù)被自動(dòng)更新為最新采集到的數(shù)據(jù)（更新的元素個(gè)數(shù)由 SampleNumber 決定）；若函數(shù)執(zhí)行失敗，該數(shù)組內(nèi)數(shù)據(jù)無效。 unsigned char * DI：數(shù)字信號(hào)采集得到的數(shù)據(jù)。如： DI[i] = 17，即 DI = 0b00010001，表示 D1 和 D5 為高電平，其余 6 個(gè)端口為低電平。若函數(shù)執(zhí)行成功，該數(shù)組內(nèi)數(shù)據(jù)被自動(dòng)更新為最新采集到的數(shù)據(jù)（更新的元素個(gè)數(shù)由 SampleNumber 決定）；若函數(shù)執(zhí)行失敗，該數(shù)組內(nèi)數(shù)據(jù)無效。 int SampleNumber：一次采集的樣點(diǎn)個(gè)數(shù)。該參數(shù)的最小值為 128，且必須為 128 的倍數(shù)，否則根據(jù)向下就近原則自動(dòng)配置為 128 的倍數(shù)。若 SampleNumber 較大或兩次執(zhí)行采集程序間隔較長，導(dǎo)致出現(xiàn)采集到的數(shù)據(jù)前段出現(xiàn)雜亂，可以將雜亂部分（一般為 256 個(gè)樣點(diǎn)）從有效數(shù)據(jù)中剔除，或在采集有效數(shù)據(jù)之前先執(zhí)行一個(gè) 256 樣點(diǎn)的讀數(shù)操作以清空 FI