韓立立 韓立峰

(1.中國石油大學(華東)物理實驗中心，青島266580；2.中國石油大學(華東)網(wǎng)絡及教育技術(shù)中心，青島 266580)

0 引言

磁滯回線組合實驗儀完成一次測量需要手動按鍵近一千多次實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，得出的兩百組數(shù)據(jù)完全靠手工記錄，不僅慢而且容易出現(xiàn)記錄數(shù)據(jù)錯誤。通過改造單片機的外圍電路，并在計算機安裝多串口卡，將多臺儀器組成由計算機管理的智能網(wǎng)絡，然后，用計算機通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理以及圖形的處理，將原測量方法中繁瑣的手工數(shù)據(jù)記錄和圖像處理改由計算機自動完成。

1 磁滯回線實驗組合儀原理

圖1是智能磁滯回線測試儀原理框圖，該測試儀與實驗儀配合使用，可以快速、定量地測量磁性材料的磁滯回線以及有關(guān)的參數(shù)，如矯頑力Hc、剩余磁感應強度Br、飽合磁感應強度Bm和磁滯損耗(BH)等。根據(jù)用戶操作可將數(shù)據(jù)及圖形顯示于示波器上。這也是該測量方法有待改進之處，因為，測量磁滯回線過程中繁瑣的數(shù)據(jù)記錄，圖像的不可保存、不可打印等缺陷，故應采用軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)、圖像的計算機處理、顯示和保存。

圖1 智能磁滯回線測試儀原理框圖

2 磁滯回線儀通信電路改造

采用MAX232芯片把單片機輸出的TTL電平信號轉(zhuǎn)換成串口可識別的信號，采用RS-232串口，實現(xiàn)測試儀與計算機之間的數(shù)據(jù)通信.通信電路的核心是MAX232芯片和光電耦合隔離技術(shù)，將MAX232芯片的13腳、14腳與單片機相聯(lián)，MAX232芯片的7腳、8腳與COM口相連[1]，通過此芯片，單片機發(fā)送的TTL信號(TXD)將會變成RS-232信號輸出(C_TXD)，同樣，外部輸入的RS-232信號(C_RXD)通過此芯片將會被變成標準的TTL信號引入單片機。RS232串口是一個9針接插件，可通過此種類型的接插件與外部設備進行聯(lián)接。此接插件只用到了其中的2、3、5三個管腳，而其余的管腳沒有使用。上述電路與計算機多串口卡的端口相連，既實現(xiàn)TTL和232信號的轉(zhuǎn)換，又保護了低電壓側(cè)的電路。

3 多臺磁滯回線儀智能網(wǎng)絡的搭建

通過在計算機側(cè)安裝PCI多串口卡以及在多串口卡和磁滯回線儀之間加裝外圍通訊電路，實現(xiàn)用一臺PC機作為工控機來對多臺實驗儀進行數(shù)據(jù)采集與圖形處理。多串口卡是一種可分配多個串/并行端口供終端連接的設備，每個終端可以通過它與主機進行通訊。使用多串口卡可實現(xiàn)計算機與多臺外部設備之間進行數(shù)據(jù)通信，從而實現(xiàn)用一臺PC機作為工控機來對多臺磁滯回線測試儀進行數(shù)據(jù)采集與圖形處理[3]。對于超過14臺以上的儀器組成的網(wǎng)絡可使用串口服務器，取代多串口卡。

4 數(shù)據(jù)采集處理程序設計

VB MSComm通信控件提供了一系列標準通信命令的接口，它允許上位機與其他通信設備(如Modem)建立串口連接，還可以發(fā)送命令、進行數(shù)據(jù)交換以及監(jiān)視和響應在通信過程中可能發(fā)生的各種錯誤和事件，從而可以利用它創(chuàng)建高效實用的串行通信程序[4-5]。數(shù)據(jù)采集和處理程序的流程圖如圖2。

圖2 數(shù)據(jù)采集處理程序流程圖

圖3、圖4、圖5均為程序截圖，圖3是采集數(shù)據(jù)模擬示例，圖4、圖5表示用已得到數(shù)據(jù)進行處理。通過該處理不難發(fā)現(xiàn)，相對于傳統(tǒng)的測磁滯回線法，圖像由計算機繪制，當然更加準確，并且可以及時保存在計算機磁盤目錄中，方便打印。鼠標放在圖上時呈現(xiàn)十字形，從而Hm、Bm、Hr、Br的取值更加準確[6]。從圖4中取得特殊點并加以保存，點擊數(shù)據(jù)處理進入圖5界面。相對于實驗方法記錄繁多的數(shù)據(jù)還有查找不方便的特點，該界面上設置了數(shù)據(jù)查詢，只要輸入要查第幾個數(shù)據(jù)，馬上就會顯示在窗口上。相對于在實驗報告上復雜的數(shù)據(jù)運算，這里的實驗數(shù)據(jù)處理只要鼠標點擊“取得數(shù)據(jù)”、“計算結(jié)果”兩個按紐，便可給出數(shù)據(jù)，點左下方的“保存結(jié)果”，該結(jié)果就放在計算機D盤下一個.txt文本中。

圖3 數(shù)據(jù)采集程序界面

圖4 圖像處理程序界面

圖5 數(shù)據(jù)處理程序界面

5 結(jié)語

相對于傳統(tǒng)的磁滯回線測量實驗方法，實驗儀智能網(wǎng)絡有幾大改進：在操作準確性和方便性方面有更好的表現(xiàn)，只要用鼠標取值，結(jié)果都可以保存到電腦上；編制的測量程序既能與示波器一樣顯示磁滯回線，又能保存處理數(shù)據(jù)、保存圖像，而且處理數(shù)據(jù)的精度更高，花費時間更少。

[1] 柴學寧.利用VB實現(xiàn)計算機與單片機的串口通信.電腦編程技巧與維護，2005(12)

[2] 黃興琦，陳初開，劉二軍.單片機與Windows下PC機的串口通信研究.儀器儀表用戶，2007，14(5)

[3] 張崇智.基于VB的串口實時數(shù)據(jù)采集.機電工程技術(shù).2005，34(10)

[4] 季青.用VB實現(xiàn)基于GPIB的自動測試系統(tǒng).計量技術(shù)，2008(8)

[5] 韓構(gòu).基于單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究.計量技術(shù)，2011(11)

[6] 李鋒，曾德良，于湘濤，等.基于VB 6.0的串口通訊程序設計.現(xiàn)代電子技術(shù)，2002，11(10)