楊華，李潔，賀奇，孫邦興

（中國船舶集團(tuán)有限公司第七一八研究所，河北邯鄲，056027)

0 引言

電子測量技術(shù)如今已取得突破性進(jìn)展。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著科技不斷進(jìn)步，生產(chǎn)力的逐漸提高，在測試?yán)碚摗⑹褂玫姆椒邦I(lǐng)域都有了新的發(fā)現(xiàn)，新的儀器結(jié)構(gòu)也層出不窮，計算機(jī)與測量儀器相結(jié)合的自動測試技術(shù)逐漸取代了傳統(tǒng)的測試方式，一系列多功能、高效率、高精度的測量儀器也相繼問世。

集成控制測試系統(tǒng)可對儀器型號、接口和地址等信息進(jìn)行統(tǒng)一配置管理。在物聯(lián)網(wǎng)概念的驅(qū)動下，儀器使用領(lǐng)域的發(fā)展日趨成熟、穩(wěn)定、先進(jìn)；所謂系統(tǒng)集成，就是將測試軟件、測試儀器、通信技術(shù)作為一個整體組合起來，為用戶解決信息處理問題的業(yè)務(wù)。也就是說，各個分離部分原本是作為一個個獨立的系統(tǒng)，經(jīng)過集成為整體之后，各部分之間能彼此配合的工作，從而發(fā)揮整體效益，最終得到整體優(yōu)化的效果。

對于中小型企業(yè)來說，生產(chǎn)制造的成本應(yīng)在滿足需要的前提下盡可能減小以保證效益。目前市場上測試儀器品種繁多，功能齊全，雖然大型精密儀器可滿足各項測量要求，但他們成本較高，體積龐大，對于中小型企業(yè)來說不是一個合適的選擇，而傳統(tǒng)的人工測量又費時費力且容易出錯。本文針對目前測量市場上的現(xiàn)狀，設(shè)計出一套儀器集成控制測試系統(tǒng)，利用儀器本身的編程接口，集成化至軟件開發(fā)平臺LabVIEW這個虛擬儀器應(yīng)用，對儀器進(jìn)行編程控制，實現(xiàn)對一些小型精密儀器的控制，并將測量數(shù)據(jù)存儲在MySQL數(shù)據(jù)庫中，具有界面簡單、易操作、性價比高等優(yōu)點，同時，該系統(tǒng)可以通過配置儀器相關(guān)信息，實現(xiàn)對不同型號、不同廠家的同類型儀器的兼容使用，在實際應(yīng)用中既節(jié)約了成本又提高了測試的速度和精度。

1 系統(tǒng)硬件組成

系統(tǒng)硬件的組成主要是由萬用表、功率表、電子負(fù)載、RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器和計算機(jī)組成。

■1.1 萬用表

本系統(tǒng)采用優(yōu)德利生產(chǎn)的UT805A萬用表，精度可達(dá)0.015%，也是一款輕便的，價格適中的電量測量儀器。本表可用于測量交直流電壓、交直流電流、電阻、二極管、電路通斷、頻率等功能，適用于電子等行業(yè)的測量。

圖1 系統(tǒng)硬件連接圖

■1.2 電子負(fù)載

電子負(fù)載是通過控制內(nèi)部功率或晶體管的導(dǎo)通量，依靠功率管到的耗散功率消耗電能的設(shè)備。它能夠準(zhǔn)確檢測出負(fù)載電壓，精確調(diào)整負(fù)載電流，同時可以實現(xiàn)模擬負(fù)載短路，模擬負(fù)載時感性、阻性和容性。在電子儀器儀表中占有很大的一片市場，主要適用于各種電源、電池、適配器及需要電子負(fù)載測試場合。

艾德克斯公司生產(chǎn)的IT8500電子負(fù)載在具有極佳性價比的同時具備多種操作模式和測試功能。擁有高分辨率、高精度，體積小方便攜帶等特點，同時具有多種測試功能，如動態(tài)測試、自動測試等，可用于開關(guān)電源測試、LED驅(qū)動電源測試等多個行業(yè)領(lǐng)域。

■1.3 功率分析儀

遠(yuǎn)方公司生產(chǎn)的PF9811智能電量測量儀是一款便攜式、經(jīng)濟(jì)型電量測量儀，可以滿足基本的工頻電參數(shù)測量，具有較高的性價比，可適用于生產(chǎn)測試以及科研等多領(lǐng)域使用。PF9811可測量的參數(shù)包括電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率，電壓波峰比，電流波峰比，還具備諧波分析、串行通訊等功能。本系統(tǒng)主要使用PF9811對待測物功率、功率因數(shù)進(jìn)行測量。

■1.4 RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器

由于目前一般計算機(jī)筆記本沒有RS-232串口，所以本系統(tǒng)使用了Prolific生產(chǎn)的PL2303接口轉(zhuǎn)換器。它是一種高度集成的RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器，可提供一個RS232裝置與USB功能接口便利連接的解決方案。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)在Windows10環(huán)境下采用LabVIEW作為開發(fā)平臺，使用LabVIEW2017進(jìn)行編程，實現(xiàn)測量儀器的自動控制。LabVIEW是科學(xué)研究和工程領(lǐng)域中最重要的圖形開發(fā)環(huán)境之一，其廣泛應(yīng)用于仿真、數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測量及分析、數(shù)據(jù)顯示和其它應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)中。同時，LabVIEW提供了大量虛擬儀器和函數(shù)庫來幫助編程，是較為方便快捷的編程語言。

本系統(tǒng)中，儀器的I/O控制由LabVIEW程序負(fù)責(zé)，其對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和顯示。

■2.1 LabVIEW與RS232串口通信

串行通訊是一種常用的數(shù)據(jù)傳輸方法，它用于計算機(jī)與其它設(shè)備，或與另一臺計算機(jī)之間的通訊。RS232串口是工業(yè)中比較常用，也時最易遇到的一種總線協(xié)議，目前大多數(shù)的下位機(jī)、儀器等都還是使用串口通信。

通過RS232串口可以方便的實現(xiàn)LabVIEW與其他測試軟件的通訊。本測試系統(tǒng)中通過RS232串口實現(xiàn)LabVIEW與萬用表、電子負(fù)載之間的通信。

LabVIEW中的VISA節(jié)點可以通過調(diào)用相同的VISA庫函數(shù)并配置不同的設(shè)備參數(shù)，編寫控制各種I/O接口儀器的通用程序，從而實現(xiàn)用一套儀器控制程序與多種硬件接口進(jìn)行配合。如此，用戶只需要面對統(tǒng)一的編程接口——VISA，來達(dá)到與大多數(shù)儀器連接的目的，無論底層是何種硬件接口。此次編程用到了VISA函數(shù)中的VISA配置串口、VISA讀取、VISA寫入。

■2.2 LabVIEW調(diào)用DLL

圖2 LabVIEW與RS-232通訊后面板

動態(tài)鏈接庫(Dynamic Link Library,縮寫為DLL)，是微軟公司在微軟Windows操作系統(tǒng)中，實現(xiàn)共享函數(shù)庫概念的一種方式。作為一種共享可執(zhí)行代碼的技術(shù)進(jìn)程，動態(tài)鏈接庫可以調(diào)用與自身無關(guān)的其他進(jìn)程的可執(zhí)行代碼。函數(shù)的可執(zhí)行代碼匯集于一個DLL文件，就形成了動態(tài)鏈接庫。不同進(jìn)程可以調(diào)用不屬于自身的可執(zhí)行代碼，這樣有助于共享資源和數(shù)據(jù)，并且減少了代碼量，簡化開發(fā)者的工作量。

圖3 LabVIEW與RS-232通訊前面板

LabVIEW調(diào)用DLL方法有很多，本文介紹如何通過通過LabVIEW 2017開發(fā)環(huán)境自帶的導(dǎo)入共享庫工具實現(xiàn)對動態(tài)鏈接庫DLL中函數(shù)接口的調(diào)用，本方法簡單實用，只需幾步簡單的配置即可。需要注意的是功能函數(shù)的參數(shù)中不包含任何復(fù)雜數(shù)據(jù)類型且有相應(yīng)的頭文件（*.h）。

具體操作步驟：打開LabVIEW新建一個vi，選擇菜單工具-導(dǎo)入-共享庫（.dll）-為共享庫創(chuàng)建VI-在文件夾中選擇共享庫（.dll）文件和頭文件（.h）（儀器廠商在儀器出產(chǎn)時都會自帶DLL文件和頭文件）-添加include的頭文件和預(yù)處理定義，如果沒有直接點擊下一步-選擇需要轉(zhuǎn)換的dll中函數(shù)前面打鉤號-選擇項目庫路徑，寫入項目庫名稱-選擇錯誤處理-配置dll中函數(shù)生成VI后的屬性規(guī)范，參數(shù)類型-生成總結(jié)-導(dǎo)入結(jié)束，完成。

■2.3 LabVIEW與MySQL數(shù)據(jù)庫連接

數(shù)據(jù)庫技術(shù)的采用可準(zhǔn)確反映各類數(shù)據(jù)之間的密切聯(lián)系，在面對大量的數(shù)據(jù)信息時，其能夠有效地管理和組織數(shù)據(jù)，彌補了保存到數(shù)據(jù)文件中的不足和缺點。LabVIEW可以訪問的數(shù)據(jù)庫有很多，本文介紹LabVIEW訪問MySQL數(shù)據(jù)庫。需要用到的工具有Labsql工具包，connector to ODBC。

圖4 LabVIEW調(diào)用DLL前面板

圖5 LabVIEW調(diào)用DLL前面板

2.3.1 LabSQL簡介

LabSQL是由美國NI公司開發(fā)的一個針對LabVIEW數(shù)據(jù)庫訪問的免費、多數(shù)據(jù)庫、跨平臺的工具包。LabSQL使用Microsoft ADO以及SQL語言來完成數(shù)據(jù)庫訪問，并將復(fù)雜的底層ADO及SQL操作封裝到一系列的LabSQL Vis中。它具有操作簡單，易于理解的優(yōu)點，因此不熟悉SQL語言的用戶也可以很輕松地在LabVIEW中實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫訪問。

在NI公司官網(wǎng)下載LabSQL后，將其安裝在LabVIEW安裝目錄中的user.lib文件夾中，重啟LabVIEW軟件后在后面板-函數(shù)-用戶庫中就可以看到LabSQL模塊。

2.3.2 具體操作步驟

安裝完Connector to ODBC后，在控制面板-管理工具-數(shù)據(jù)源（ODBC）的驅(qū)動程序中就可以看到MySQL的驅(qū)動程序了，該驅(qū)動要被使用在LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的訪問。接下來就要進(jìn)行程序的編寫，如圖6所示。需要注意的是連接字符串的填寫。

3 結(jié)語

最后本測試系統(tǒng)以一個LED驅(qū)動電源測試為例，在了解了各個儀器與LabVIEW連接的方法后，編寫總程序，前面板通過不同選項卡來切換不同儀器，對LED驅(qū)動電源的一些性能指標(biāo)進(jìn)行測試，實現(xiàn)了同一個界面觀察不同測量儀器的數(shù)據(jù)，方便快捷。

圖6 LabVIEW訪問MySQL數(shù)據(jù)庫后面板

圖7 LabVIEW訪問MySQL數(shù)據(jù)庫前面板