龍 杰，趙秋明，賈磊磊，2

（1.桂林電子科技大學(xué)信息與通信學(xué)院；2.桂林航天工業(yè)高等?？茖W(xué)校電子信息工程系，桂林541004）

0 引言

目前信息社會(huì)的發(fā)展，很大程度上取決于信息與信號(hào)處理技術(shù)的先進(jìn)性。隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的出現(xiàn)，改變了信息與信號(hào)處理技術(shù)的整體面貌，而數(shù)據(jù)采集作為數(shù)字信號(hào)處理的必不可少的前期工作在整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中起到關(guān)鍵性乃至決定性的作用，甚至其應(yīng)用已經(jīng)深入到信號(hào)處理的各個(gè)領(lǐng)域中。在現(xiàn)代質(zhì)量管理中，工廠質(zhì)量檢驗(yàn)是質(zhì)量體系中的一個(gè)重要因素，質(zhì)量檢驗(yàn)起著十分重要的作用。面對(duì)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，企業(yè)希望檢驗(yàn)設(shè)備能夠成為提高工作效率的重要手段，這就需要更快的檢驗(yàn)速度，更高的檢驗(yàn)精度，更簡(jiǎn)便的操作方式與更周全的可擴(kuò)展性。

PCI是（Peripheral Component Interconnect，外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)）一種不依附于某個(gè)具體處理器的局部總線。從結(jié)構(gòu)上看，PCI是在CPU和原來的系統(tǒng)總線之間插入的一級(jí)總線，具體由一個(gè)橋接電路實(shí)現(xiàn)對(duì)這一層的管理，并實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)上下之間的接口以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送。PCI作為一種高性能的計(jì)算機(jī)局部總線，近年來早已廣泛采用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線。當(dāng)前PC中的PCI總線擁有33 MHz、66 MHz工作頻率，32 bit、64 bit位數(shù)據(jù)位寬和最大132 MB/s的傳輸速度，非常適于一些高速外接設(shè)備與PC進(jìn)行數(shù)據(jù)通信［1］。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

本文的應(yīng)用背景是某廠實(shí)驗(yàn)室避孕套產(chǎn)品爆破性能檢測(cè)設(shè)備，實(shí)驗(yàn)要求是對(duì)避孕套產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)充氣，實(shí)時(shí)采集其直至破裂時(shí)的壓力和體積，并記錄數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)基于數(shù)據(jù)采集卡PCI8735的檢測(cè)設(shè)備，以滿足實(shí)驗(yàn)要求。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.2 硬件電路

1.2.1 數(shù)據(jù)采集卡

PCI8735數(shù)據(jù)采集卡是13位的低損耗多功能數(shù)據(jù)采集卡，具有獨(dú)特的電路設(shè)計(jì)和完善的數(shù)據(jù)采集與控制功能，支持即插即用，即直接插在IBMPC/AT或與之兼容的計(jì)算機(jī)內(nèi)的任一PCI插槽中，具有FIFO的高速緩存，可靈活選定輸入類型和范圍，具有32通道單端、16路雙端模/數(shù)輸入（AI/DI）、16通道數(shù)字量輸出（DO），采集速率可達(dá)500 k Hz，A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間小于1.6μs，板載時(shí)鐘振蕩頻率為40 MHz，同時(shí)該卡還提供A/D模擬量輸入的校準(zhǔn)功能。

本系統(tǒng)主要應(yīng)用其較強(qiáng)的數(shù)據(jù)輸入輸出功能，用模擬量輸入通道實(shí)時(shí)采集產(chǎn)品爆破時(shí)的壓力、流量信號(hào)，再用其數(shù)字量輸出控制夾套加緊產(chǎn)品、升降、充氣、指示燈等。PCI8735數(shù)據(jù)采集板卡插在計(jì)算機(jī)主機(jī)PCI插槽內(nèi)，通過PCL10168通訊電纜與外圍接口電路連接，完成實(shí)驗(yàn)裝置與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊。

1.2.2 外圍電路

外圍電路由電源電路、信號(hào)輸入電路、濾波電路、輸出控制電路構(gòu)成，如圖2。

圖2 外圍電路

信號(hào)輸入電路包括壓力傳感器和質(zhì)量流量計(jì)，壓力傳感器的量程為0～5 k Pa，對(duì)應(yīng)輸出為4～20 m A的標(biāo)準(zhǔn)直流信號(hào)，質(zhì)量流量計(jì)的量程為0～60 L/min，對(duì)應(yīng)輸出為4～20 m A的標(biāo)準(zhǔn)直流信號(hào)。濾波電路由濾波器抑制高頻干擾，隔離電路由光耦組成，控制電路采用雙光耦組成推挽式電路，并用三極管放大驅(qū)動(dòng)若干個(gè)固態(tài)繼電器，如圖3。系統(tǒng)工作電壓由電源電路提供。

圖3 控制電路

1.2.3 抗干擾技術(shù)

一個(gè)系統(tǒng)的正確與否，不僅取決于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和方法，同時(shí)還取決于系統(tǒng)的抗干擾措施。本文主要是用以下幾種抗干擾方法［2］。

電源干擾：用一階低通濾波器抑制高頻干擾。工業(yè)用電中含有多種高次諧波，它們很容易經(jīng)電源進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡，從而造成數(shù)據(jù)采集錯(cuò)誤。

抑制空間電磁干擾：由于金屬材料對(duì)于電磁波具有較好的吸收和反射。故將普通的信號(hào)線換成屏蔽線，屏蔽層良好接地，使現(xiàn)場(chǎng)中的干擾信號(hào)不容易串入系統(tǒng)。

信號(hào)傳輸通道抗干擾：用光電耦合器對(duì)系統(tǒng)輸入輸出通道從電氣上隔離開來，有效地防止干擾的侵入。

1.3 系統(tǒng)工作過程

由以上設(shè)備設(shè)計(jì)的基于數(shù)據(jù)采集卡PCI8735的計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)，如圖4所示。該系統(tǒng)首先檢測(cè)是否有開關(guān)信號(hào)，若有，則開關(guān)信號(hào)經(jīng)光耦進(jìn)行隔離，通過PCI數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字量輸入通道傳給PC機(jī)，PC機(jī)檢測(cè)到開關(guān)信號(hào)后，經(jīng)PCI8735數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字量輸出通道輸出TTL電平控制信號(hào)，控制信號(hào)再經(jīng)光耦隔離，三極管放大驅(qū)動(dòng)繼電器控制換向閥使產(chǎn)品充氣直至破裂，同時(shí)用壓力傳感器檢測(cè)壓力，質(zhì)量流量計(jì)檢測(cè)流量，并由PCI8735數(shù)據(jù)采集卡對(duì)這2個(gè)模擬信號(hào)進(jìn)行采集并送PC機(jī)。

圖4 計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成圖

1.4 系統(tǒng)軟件

Visual Basic（VB）是面向?qū)ο蠡幊陶Z(yǔ)言，也是可視化語(yǔ)言中最簡(jiǎn)單易學(xué)的一門編程語(yǔ)言。其編程系統(tǒng)又采用了面向?qū)ο?、事件?qū)動(dòng)的編程機(jī)制，用一種巧妙的方法把Windows的編程復(fù)雜性封裝起來，提供了一種所見即所得的可視界面設(shè)計(jì)方法［3］。在VB中可以通過控件（DAO控件、RDO控件、ADO控件）實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)編程，操作十分簡(jiǎn)單易行。其中ADO控件可以遠(yuǎn)程訪問多種數(shù)據(jù)庫(kù)，例如Access，SQLSever，Oracle，Sybase，DB2等。只要局域網(wǎng)中的每臺(tái)電腦都共享其數(shù)據(jù)庫(kù)文件，VB中的DAO控件就會(huì)通過Microsoft Jet數(shù)據(jù)引擎訪問到數(shù)據(jù)庫(kù)。

本文軟件根據(jù)該公司提供的VB模塊文件，調(diào)用API函數(shù)，實(shí)現(xiàn)VB與采集卡的通信，使用ADO對(duì)象編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問，并采用SQL Server進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢、搜索、修改與增加［4］。首先建立Acess數(shù)據(jù)庫(kù)comdon.mdb、用戶信息表userInfo、基本信息設(shè)置表basicinfo、產(chǎn)品信息表comdonInfo，并用SQL Server建立服務(wù)器P－B6D0D42F8F2E4、數(shù)據(jù)庫(kù)comdon1、密碼為asdf的用戶sa，而VB程序周期掃描操作人員開關(guān)動(dòng)作，當(dāng)判斷有動(dòng)作時(shí)，輸出控制信號(hào)，并實(shí)時(shí)采集壓力、流量，爆破結(jié)束后把最終壓力、體積值等存儲(chǔ)到Acess數(shù)據(jù)庫(kù)comdon.mdb，并輸出結(jié)束信號(hào)。軟件流程圖如圖5，程序主界面如圖6。

圖5 流程圖

圖6 程序主界面

同時(shí)本文軟件還具有用戶管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、報(bào)表生成、報(bào)表打印、檢驗(yàn)報(bào)告單打印等功能。部分相關(guān)代碼如下：Device LgcID＝0

1.5 實(shí)驗(yàn)

我們?cè)谑覂?nèi)環(huán)境下進(jìn)行了200組產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)。圖7是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出的excel表。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在人員參與成分少的情況下，最終爆破體積均大于國(guó)標(biāo)要求18 L，該系統(tǒng)已基本滿足實(shí)驗(yàn)要求。

2 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)證明，利用基于VB的PC與PCI總線的數(shù)據(jù)采集卡通信建立的檢測(cè)設(shè)備，可降低檢驗(yàn)人員參與的成分，降低檢驗(yàn)人員的工作壓力和勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了檢驗(yàn)質(zhì)量。

圖7 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

［1］李晨陽(yáng)，續(xù)志軍.SP視頻采集驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)［J］.制造業(yè)自動(dòng)化，2010，32（9）：3－6.

［2］張軍，彭宣戈.嵌入式系統(tǒng)硬件抗干擾技術(shù)［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2006，22（5－2）：16－17.

［3］馬人驕，趙雪峰.基于VB鍋爐熱平衡計(jì)算及炯分析程序開發(fā)［J］.長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，9（4）：32－34.

［4］顧志遠(yuǎn)，洪國(guó)勝.VISUAL BASIC入門與應(yīng)用［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1996：428－450.