41 实验1 数据采集与控制输出实验.pptx

第1页：实验一数据采集与控制输出实验

实验一数据采集与控制输出实验

第2页：1 实验目的2实验仪器3实验原理4实验内

1 实验目的2实验仪器3实验原理4实验内

• 实验目的
• 实验仪器
• 实验原理
• 实验内容
• 实验步骤
• 实验接线图

第3页：1 了解计算机数据采集与控制输出的过程

1 了解计算机数据采集与控制输出的过程

• 原理、手段和方法。
• 掌握使用研华PCI-1713U板卡进行模拟量数据采集方法。
• 掌握使用研华PCI-1720U进行模拟量控制输出方法。
• 掌握用Visual C++ 6.0对数据采集与控制输出板卡进行计算机编程的方法。
• 掌握在Visual C++ 6.0中使用MFC开发图形化测控界面的方法。一、实验目的

第4页：1 研华工控机IPC-610

1 研华工控机IPC-610

• 。
• 研华PCI-1713U模拟量数据输入卡。
• 研华PCI-1720U模拟量数据输出卡。
• ADAM-3937接线端子及对应数据电缆。
• 温度控制及检测对象。
• 导线若干。二、实验器材

第5页：在工业测控系统中

在工业测控系统中：输入信号往往是模拟量，这就需要一个装置把模拟量转换成数字量，各种A/D芯片就是用来完成此类转换的。利用PC（或IPC）实现测控主要有两种方式，一是通过串行接口（RS-232或RS-485），二是通过各种数据采集与输出卡。其中数据板卡参照IBM-PC机的总线技术标准设计和生产，用户只要把这类板卡插入IBM-PC机主板上相应的I/O扩展槽中，就可以迅速方便地构成一个数据采集与处理系统，从而大大节省了硬件的研制时间和投资，又可以充分利用IBM-PC机的软硬件资源，还可以使用户集中精力对数据采集与处理中的理论和方法进行研究、进行系统设计以及程序的编制等。三、实验原理

第6页：实验原理基于PCI总线板卡的集中式数据采

实验原理基于PCI总线板卡的集中式数据采：模拟量输入板卡PCI-1713U、模拟量输出板卡PCI-1720U、温度对象构成，如图2所示。其中工控机负责对采集的温度信号进行分析、标度变换与显示，并可按要求输出电压信号，送给调功器或在电压表上显示；PCI-1713U为A/D板卡，负责将温度信号变换为数字信号，送给工控机；PCI-1720U为D/A板卡，负责输出模拟电压信号。。软件开发平台采用VC++6.0，完成模拟量采集与输出、信息处理、显示等功能。

第7页：计算机数据采集与控制输出系统框图三

计算机数据采集与控制输出系统框图三：实验原理在IPC上安装好设备驱动之后，PCI-1713板卡和PCI-1720U板卡就能在用户命令下把系统参数采集进IPC，同样在设备驱动和用户命令的作用下，按照一定要求输出控制数据。

第8页：主要设备

主要设备：工控机工业控制机也称为工业计算机IPC，主要用于工业工程测量、控制、数据处理等工作。常用的是PC总线工控机（X86 CPU）工业控制机的特点：(1)可靠性高和可维护性好。(2)环境适应性强。(3)控制的实时性。(4)完善的输入输出通道。(5)丰富的软件。

第9页：基于PC总线的板卡种类很多

基于PC总线的板卡种类很多：按照板卡处理信号的不同可以分为模拟量输入板卡(A/D卡)、模拟量输出板卡(D/A卡)、开关量输入板卡、开关量输出板卡、脉冲量输入板卡、多功能板卡等。研华PCI-1713U为带隔离模拟量输入卡。该板卡具有32路单端或16路差分模拟量输入，或组合输入方式，12位A/D转换分辨率，A/D转换器的采样速率可达100 kHz，2500VDC隔离保护。PCI-1720U模拟量输出卡。该板卡具有四路带隔离12位D/A输出通道，多种输出范围，2500VDC隔离保护。PCI-1713UPCI-1720U三、实验原理

第10页：实验原理测控系统一般由硬

实验原理测控系统一般由硬：软两部分组成，其中的软件部分又可分为两大类，一类面向最终操作者，在层次上属于测控应用程序，不和系统硬件打交道。另一类则是针对系统硬件操作而编写的，被称为设备驱动程序。驱动程序是直接工作在各种硬件设备上的软件，通过驱动程序，各种硬件设备才能正常运行，达到既定的工作效果。设备驱动不需要任何操作界面与操作者进行交流，它的位置在测控应用程序和系统硬件设备之间，作用是把用户操作指令转换为硬件操作指令传递给系统硬件，同时根据操作者的需要从系统硬件中获取数据，然后把这些数据上传给测控程序以供操作者进行分析和处理。简单的说，这类软件就是测控应用程序和系统硬件之间沟通的桥梁。驱动程序基础

第11页：三、实验原理

实验原理

第12页：Windows的体系结构在windows

Windows的体系结构在windows：体系结构中，分为用户和系统内核两个不同的层次，这是windows操作系统为了对系统资源进行安全有效的管理，使用了cpu在不同运行空间的不同运行管理权，在windows系统的核心管理进程内包含虚拟内存管理、运行管理、系统任务分发管理等最重要系统的核心功能，也包括了一些与核心功能机密相关，为了提高系统效率的内核win32子系统功能。32位的操作系统如Windows 2000＆NT不再基于16位DOS，所以用户如果需要实现对硬件中断、DMA、I/O或者是绝对存储访问，都不可避免地必须通过设备驱动程序。386以上的微处理器有4个优先级别：0级、1级、2级、3级，一般操作系统运行于优先级0级上，而用户程序运行在3级上。驱动程序运行于0级上，其在内存中的位置也是处在操作系统保护的空间之内的。

第13页：关于研华工业数据采集板卡的编程可以采用三

关于研华工业数据采集板卡的编程可以采用三：种编程方法，第一种是自己编写控制各种寄存器代码进行数据的采集和输出，第二种就是利用封装的动态链接库DDL的方法访问相应的函数进行完成，第三种是利用研华公司提供的ActiveDAQPro控件来实现。本实验采用第三种方法对研华PCI总线数据采集卡的编程操作。ActiveDAQ Pro是一系列进行输入输出操作的ActiveX控件，是一套高效数据采集开发组件，可以方便的应用于VisualC++、Visual Basic以及支持Active控件的组态软件中，通过控件的属性、事件、方法可以很方便的对控件进行编程，用来开发数据采集的各种功能，包括模拟量输入输出（软件/中断/DMA）、数字量输入输出、脉冲量输入输出等。并且能够以ActiveDAQ Pro的各种操作来控制ADVANTECH设备。三、实验原理

第14页：ActiveDAQ Pro安装包中包括以

ActiveDAQ Pro安装包中包括以：ActiveDAQ Pro AI Control:采集模拟量输入数据。Advantech ActiveDAQ Pro AO Control:向外部输出模拟量数据。Advantech ActiveDAQ Pro DIO Control:数字量输入输出操作。Advantech ActiveDAQ Pro Thermo Control:采集热电测量温度值。Advantech ActiveDAQ Pro Counter Control:计量输入信号。Advantech ActiveDAQ Pro Pulse Control:脉冲信号输出。本实验中用到的主要函数有：SelectDevice()–选择所使用的PCI板卡。OpenDevice()-打开一个已经安装的板卡设备，DIO、AO、AI等之前，必须先调用此函数。CloseDevice()-关闭已打开的设备，DIO、AO、AI等完成后需要关闭该设备，以释放由函数OpenDevice()为该设备分配的资源。SetStartChannel()-选择PCI板卡的输入输出通道SetSampleRate(500)-设置PCI板卡的采样频率RealInput()-数据采集RealOutput-数据输出三、实验原理

第15页：Visual C++是微软公司推出的一种

Visual C++是微软公司推出的一种：使用Visual C++编制的程序具有代码尺寸小、运行速度高和移植能力强的特点。Visual C++成为目前最受欢迎的开发工具之一，其中一个重要的原因是它有一个功能齐全的MFC库，该类库实现了对大多数Windows API的封装。在Visual C++中既可以使用MFC完成大多数的工作，也可以调用Windows API函数完成更深层次的开发。本实验中利用MFC开发图形化操作界面，并结合研华公司提供的ActiveDAQ控件，可以很方便的将程序界面与数据板卡进行数据交互。程序界面不仅能够实时显示温控对象温度，还具有最大、最小以及平均温度显示功能，还具有温度报警、历史数据打开及保存等功能软件开发平台：三、实验原理

第16页：实验内容1.采集温度对象的温度

实验内容1.采集温度对象的温度：将采集到的0-10V电压信号转换为0-100℃温度值。3.输出0-10V的电压值，送给调功器，给电加热炉加热，并在电压表上进行显示。

第17页：PCI-1713U针脚图PCI-

PCI-1713U针脚图PCI-：五、 1720U针脚图

第18页：实验中用PCI-1713U的AI0通道采

实验中用PCI-1713U的AI0通道采：集温度变送器输出电压、通过PCI-1720U输出控制电压，供给调功器调节炉温。五

第19页：实验步骤PCI-1713U板卡设备的安装

实验步骤PCI-1713U板卡设备的安装：DevMgr.exe、PortIO.exe、All_Examples.exe、Utility.exe等。1）安装设备驱动程序在测试板卡和使用研华驱动编程之前必须首先安装研华设备管理程序Device Manager和32bitDLL驱动程序。首先执行DevMgr.exe程序，根据安装向导完成配置管理软件的安装；接着执行PCI-1713.exe程序，按照提示完成驱动程序的安装。2）安装硬件关闭计算机电源，打开机箱，将PCI-1713U板卡正确地插到一空闲的PCI插槽中，检查无误后合上机箱

第20页：实验步骤重新开启计算机

实验步骤重新开启计算机：进入WindowsXP系统，首先出现“找到新的硬件向导”对话框，选择“自动安装软件”项，点击“下一步”按钮，计算机将自动完成AdvantechPCI-1713U Device驱动程序的安装。系统自动地为PCI板卡设备分配中断和基地址，用户无需关心。3）配置板卡在测试板卡和使用研华驱动编程之前必须首先对板卡进行配置，通过研华板卡配置软件Device Manager来实现。

第21页：实验步骤1.Visual C++环境下人

实验步骤1.Visual C++环境下人：单击“文件”菜单中的“打开工作空间”命令，以显示打开对话框。找到并打开“E:/计算机控制实验/基于研华PCI板卡的温度采集与控制输出/GHL.dsw”，文件。打开后在左侧的工程浏览器中切换至“Resource View”选项卡，展开“GHL Resource”文件夹，再展开Dialog“文件夹，双击”IDD_GHL_DIALOG“，即可打开控制界面。

第22页：图中包含输出电压设置

图中包含输出电压设置：变换系数设置、温度显示、温度上下限报警值，温度监测曲线历史采样数据显示、输入输出板卡选择、开始实验、保存数据及打开文件等功能。六、实验步骤

第23页：添加成员变量

添加成员变量：在“查看”菜单中或在对话框上单击鼠标右键，打开“建立类向导”中的Member Variables标签，选中所需的空间ID号，双击鼠标左键或单击Add Variables按钮，为下表中的所列控件增加成员变量。③切换到“建立类向导”的Message Maps标签页或在对话框中双击每一个按钮，为“输入板卡设置”（ID：IDC_BUTTON8）、“输出板卡设置（ID：IDC_BUTTON9）”及“退出程序（ID：IDCANCEL）”按钮分别添加ON_BN_CLICKED消息响应函数OnButton8()、OnButton9()及OnCancel()。六、实验步骤

第24页：void CGHLDlg::

void CGHLDlg::：;//选择模拟量输入设备m_daqai.SetStartChannel(1);//通道号1……}④在工程浏览器中切换到“File View“选项卡，单击”GHLFiles“，然后双击以打开”Source Files“文件夹，然后打开“GHLDlg.cpp”文件，分别为“void CGHLDlg::OnButton8()”、“void CGHLDlg::OnButton9()”以及“voidCGHLDlg::OnCancel()”函数添加功能代码，以完成输入输出板卡打开及设置等操作。六、实验步骤

第25页：为“void CGHLDlg::

为“void CGHLDlg::：以实现数据的采集、标度变换、以及控制电压的输出等功能。void CGHLDlg::OnTimer(UINT nIDEvent)

第26页：2 开始试验

2 开始试验

• )接通电源确认硬件连线正确无误后接通实验系统总电源（图中
• ）和温控对象电源（图中
• ）。六、实验步骤

第27页：(2) Visual C++程序设计

(2) Visual C++程序设计

• 调试完毕，运行程序。
• 程序启动后，首先点击“输入板卡选择”按钮，选择模拟量输入板卡PCI-1713U、再点击“输出板卡选择”按钮，选择模拟量输出板卡PCI-1720U。
• 依次设置好控制输出电压、温度变换系数、上下限温度报警值（更改数值后一定要点击编辑框后面的“确定”按钮，否则数值不会被更改）。六、实验步骤

第28页：点击“开始实验”按钮

点击“开始实验”按钮

• 系统开始进行数据采集，并在相应区域显示出温度变化曲线、实时电压、实时温度、温度最小、最大值、平均值、以及历史采样数据等信息。
• 实验中对参数更改时，系统会自动停止运行，参数修改完毕后，再点击“开始试验”按钮即可重新采集数据。
• 点击“保存数据”按钮，会把该次温度采集数据保存到txt中，点击“打开文件”按钮，并选择需要打开的文件，系统会读取文本数值并绘制出温度曲线。
• 点击“退出程序按钮”，可退出系统。
• 实验结束后，关闭程序和计算机，拆除相关系统连线，并整理好。最后确保所有设备电源均已关闭，离开实验室。六、实验步骤

第29页：本实验结束

本实验结束：本页为本实验内容的收束页。