隨著武器裝備的不斷升級(jí)換代，性能的不斷進(jìn)步，對維修后試驗(yàn)技術(shù)的要求也不斷進(jìn)步。新近幾年裝備部隊(duì)的主戰(zhàn)坦克火控系統(tǒng)對維修后的試驗(yàn)要求相當(dāng)嚴(yán)格，現(xiàn)行的試驗(yàn)手段多為手工操縱，自動(dòng)化程度低，精確度很差，新型坦克炮控系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)的開發(fā)正是基于這一背景提出的，本文介紹了該平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)。

    1、 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    1-1、被測參數(shù)分析

    按照有關(guān)規(guī)定，對維修后的坦克炮控系統(tǒng)需要進(jìn)行靜態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)的檢測。需檢測的靜態(tài)參數(shù)共有94路±15V范圍的電壓信號(hào)，動(dòng)態(tài)參數(shù)有位移、拉力、壓力、轉(zhuǎn)速、漂移等12路信號(hào)，位移、拉力信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)傳感器輸出信號(hào)，范圍為±5V和0-5V，轉(zhuǎn)速和漂移信號(hào)為陀螺儀組輸出的檢查信號(hào)，為±15V的電壓信號(hào)。另外，為了丈量位移和拉力，需要使用液壓元件以及電磁鐵作為執(zhí)行元件進(jìn)行相應(yīng)的操縱，故需進(jìn)行相應(yīng)的控制。

    1-2、數(shù)據(jù)采集卡

    數(shù)據(jù)采集卡的選擇是硬件系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵，基于性能的穩(wěn)定性和性價(jià)比的原因，選用了研華的ISA總線產(chǎn)品。根據(jù)需要，使用了3塊PCL813B和1塊PCL818H。這兩款板卡都可支持雙極性±5V的輸進(jìn)范圍，我們另制作了一塊外圍端子板將±15V的電壓轉(zhuǎn)換為±5V[2-3]。

    PCL813B具有32路單端隔離模擬量輸進(jìn)，本應(yīng)用中使用它采集94路靜態(tài)電壓信號(hào)。它采用了12位分辨率A/D轉(zhuǎn)換器AD574，轉(zhuǎn)換時(shí)間為25μs,數(shù)據(jù)傳送速率達(dá)25Kbps，輸進(jìn)范圍為雙極性±5V、±2.5V、±1.25V和±0.625V，單極性為0～10V、0～5V、0～2.5V和0～1.25V，A/D轉(zhuǎn)換觸發(fā)方式為軟件觸發(fā)。

    PCL-818H是一款多功能采集卡，本應(yīng)用中使用它采集動(dòng)態(tài)信號(hào)及控制液壓閥和電磁鐵。它提供了5個(gè)最為常用的丈量和控制功能:12位的A/D轉(zhuǎn)換,D/A轉(zhuǎn)換,數(shù)字輸進(jìn),數(shù)字輸出和計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器。它的特點(diǎn)是:

    （1） 16路（單）或8路（雙）差分模擬量輸進(jìn);

    （2） 12位模數(shù)轉(zhuǎn)換,100KHZ的采樣頻率;

    （3） 16路數(shù)字輸進(jìn)和輸出;

    （4） 可通過軟件改變增益的值;

    （5） 軟件可選擇邏輯輸進(jìn)范圍（雙極性）。

    兩塊板卡使用方法基本相同，由于篇幅限制，下面僅以818H對模擬量的輸進(jìn)采集為例先容采集卡的使用。

    編寫PCL-818H的程序的關(guān)鍵是使用板卡上的16個(gè)寄存器。它需要16個(gè)連續(xù)的PC機(jī)I/O空間地址,每個(gè)口地址與采集板內(nèi)的寄存器相對應(yīng)。每個(gè)寄存器的地址是通過指定到板卡基地址的偏移量。例如,BASE+0是這個(gè)板卡的基地址,并且BASE+7表示基地址+7個(gè)字節(jié)。假如板卡的基地址是300h,則BASE+7寄存器的地址就是307h,結(jié)果見表1。

         　　表1、 寄存器的作用及相應(yīng)的I/O端口地址

    PCL-818H模擬輸進(jìn)的16個(gè)端口,可以構(gòu)成16個(gè)單端輸進(jìn)或者8對差分輸進(jìn)，輸進(jìn)通道的工作方式利用跳線設(shè)置，軟件控制對一個(gè)或多個(gè)通道的操縱。輸進(jìn)信號(hào)經(jīng)放大電路后,由一個(gè)逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字信號(hào)。

    PCL-818H提供了軟件、時(shí)鐘步進(jìn)和外部信號(hào)3種觸發(fā)方式。軟件觸發(fā)的觸發(fā)器是由軟件控制的,當(dāng)在軟件寄存器中寫進(jìn)數(shù)值后,啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換,這種方式適用于低速A/D轉(zhuǎn)換。時(shí)鐘步進(jìn)觸發(fā)適用于轉(zhuǎn)換速度要求很高的系統(tǒng)，PCL-818H提供的8254定時(shí)/計(jì)數(shù)器用來為A/D提供一個(gè)固定觸起源，計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2級(jí)聯(lián)在一起提供了一個(gè)周期精確的觸發(fā)脈沖，非常適合于需要固定且精確的采樣頻率的系統(tǒng)。把外部觸發(fā)信號(hào)接在CN3的35腳,可以實(shí)現(xiàn)外部觸發(fā)，適用于不需要周期采樣的系統(tǒng)，外部信號(hào)的上升沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。根據(jù)該系統(tǒng)的需要,我們選擇了軟件觸發(fā)方式。

    1-3、工控機(jī)的選擇

    工控機(jī)（IPC）是一種具備特殊性能的計(jì)算機(jī)，能在惡劣的產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下,保證系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,并能承受環(huán)境中的高（低）溫、沖擊、振動(dòng)、電磁干擾、濕潤、粉塵等不利因素[4]?？紤]到軍用的特殊性，我們選擇了車載使用方便的產(chǎn)業(yè)便攜機(jī)，型號(hào)為華北工控的REPC-815,該機(jī)具有8槽PCI/ISA擴(kuò)展能力，液晶屏可360℃旋轉(zhuǎn)，具有防暴功能。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

    2、軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

    系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用了VB6.0，VB6.0以其易學(xué)、高效、功能強(qiáng)大以及所開發(fā)的系統(tǒng)界面友好等特點(diǎn)受到了眾多用戶的歡迎,在數(shù)據(jù)采集和產(chǎn)業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本系統(tǒng)的軟件部分主要有數(shù)據(jù)采集處理和數(shù)據(jù)治理兩部分組成，實(shí)現(xiàn)的功能有數(shù)據(jù)采集的控制、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)的治理以及試驗(yàn)報(bào)告的輸出。下面給出了數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的代碼。

    2-1、模擬電壓的讀取

    VB固然易學(xué)且功能強(qiáng)大，但也有其自身的弱點(diǎn)，比如對硬件的直接訪問僅靠VB自身是無法解決的。但是它可以通過調(diào)用板卡提供的驅(qū)動(dòng)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對I/O的訪問和控制，而且支持事件驅(qū)動(dòng)，這樣就使VB可以很方便地編制數(shù)據(jù)采集軟件[5]。

    在Windows環(huán)境下調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序,需要在工程中添加一個(gè)模塊Driver.bas,模塊中定義了PCL-818H的所有常量,全局變量,函數(shù),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),狀態(tài)代碼和消息?？梢灾苯釉诔绦蛑姓{(diào)用文件中定義的這些量實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取。在Driver.bas文件的最后定義了很多API函數(shù),但都不是私有的,工程里的所有窗體都可以調(diào)用這些函數(shù)。模擬值的讀取分為如下5步：

    （1）、打開設(shè)備

    ErrCde=DRV_DeviceOpen（0,DeviceHandle）

    假如ErrCde為0表示成功，否則返回錯(cuò)誤信息。

    （2）、配置輸進(jìn)通道范圍

    lpAIConfig.DasChan=int Channel ‘設(shè)置通道

    lpAIConfig.DasGain=0 ‘設(shè)置增益為0

    ErrCde=DRV_AIConfig（DeviceHandle,lpAIConfig）

    （3）、讀取電壓值IConfig）

    AiVolIn.chan=lpAIConfig.DasChan ‘電壓輸進(jìn)通道

    AiVolIn.Gain=lpAIConfig.DasGain ‘電壓輸進(jìn)增益

    AiVolIn.TrigMode=AiCtrMode ‘觸發(fā)模式

    AiVolIn.voltage=DRV_GetAddress（voltage） ‘讀進(jìn)電壓值

    ErrCde=DRV_AIVotageIn（DeviceHandle,AivolIn）

    （4）、返回值

    fnGetValue=voltage

    （5）、封閉設(shè)備

    ErrCde=DRV_DeviceClose（DeviceHandle）

    2-2、數(shù)據(jù)庫的訪問

    VB6.0提供了相當(dāng)強(qiáng)的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)能力,可以直接支持Microsorft Access數(shù)據(jù)庫[6].VB在單機(jī)環(huán)境訪問數(shù)據(jù)庫的技術(shù)有DAO和ADO，既可用控件也可用代碼編程實(shí)現(xiàn)。本應(yīng)用中利用控件并分歧適，故采用了比較靈活的ADO代碼編程方法。假定在C:\mydatabase\mydata.mdb數(shù)據(jù)庫中存在”pkxt”表格，name、testdata、giveddata、conclusion是其字段名，界面中幾個(gè)Text文本框中顯示了試驗(yàn)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)寫進(jìn)數(shù)據(jù)庫的代碼如下：

    Private Sub Form_Load（） ‘ 窗體裝載事件

    Dim strSQL As String

    Set cn = New ADODB.Connection ‘建立新的連接

    cn.Provider = "microsoft.jet.oledb.3.51" ‘ 數(shù)據(jù)庫引擎

    cn.ConnectionString = "C:\mydatabase\mydata.mdb" ‘數(shù)據(jù)庫路徑

    cn.Open ‘打開連接

    Set adors = New ADODB.Recordset ‘打開“pkxt”表的一個(gè)記錄集

    adors.LockType = adLockOptimistic

    strSQL = "select ＊" & "from pkxt"

    adors.Source = strSQL

    Set adors.ActiveConnection = cn

    adors.Open

    adors.AddNew

    End Sub

    Private Sub Form_Unload（Cancel As Integer） ‘卸載窗體事件

    cn.Close ‘封閉連接

    End Sub

    ‘在“保存“按鈕的單擊事件中將界面中的數(shù)據(jù)寫進(jìn)記錄集

    Private Sub Command1_Click（）

    adors.Fields（"name"） = Text1.Text ‘檢測項(xiàng)目名稱

    adors.Fields（"testdata"） = Val（Text2.Text） ‘檢測值

    adors.Fields（"giveddata"） = Val（Text3.Text） ‘給定的指標(biāo)值

    adors.Fields（"conclusion"） = Text4.Text ‘檢測結(jié)論

    adors.Update

    adors.Close

    End Sub

    2-3、報(bào)表輸出

    對報(bào)表的輸出，VB6.0提供了很多方法，其中DataReport設(shè)計(jì)器和Printer對象方法特點(diǎn)鮮明。利用Printer對象方法需要編寫較多的代碼，但極具靈活性;DataReport設(shè)計(jì)器是VB6.0新增的功能，它只提供了最基本的功能，但具有非常易用的特點(diǎn)。由于本系統(tǒng)數(shù)據(jù)比較簡單，所以使用了DataReport設(shè)計(jì)器實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)報(bào)告的輸出。

    3、結(jié)論

    經(jīng)過反復(fù)調(diào)試,我們開發(fā)的基于VB的工控機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的各項(xiàng)功能，達(dá)到了各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求。該系統(tǒng)在我軍某坦克中修單位使用了近半年,界面友好，功能豐富，運(yùn)行可靠，有著較高的推廣應(yīng)用價(jià)值，并且對其它行業(yè)多參數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有參考價(jià)值。