基于VC++與阿爾泰PCI8510同步采集卡主軸測(cè)控系統(tǒng)開發(fā)

崔貝貝++趙川

摘 要：實(shí)時(shí)信號(hào)處理是機(jī)床主軸運(yùn)行監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容，對(duì)數(shù)據(jù)采集卡提出高速高精度要求。文章介紹了利用VC++6.0對(duì)PCI8510同步數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行控制的方法，實(shí)現(xiàn)采集卡的參數(shù)設(shè)置，采用多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多通道實(shí)時(shí)顯示，創(chuàng)建文件保存數(shù)據(jù)，完成測(cè)控系統(tǒng)開發(fā)。

關(guān)鍵詞：機(jī)床主軸；VC++6.0；同步數(shù)據(jù)采集；多線程技術(shù)

中圖分類號(hào)：TH162；TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2016）11-00-02

0 引 言

隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，企業(yè)間的經(jīng)濟(jì)競爭日趨激烈，這也迫使生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)α悴考闹圃焯岢龈叩囊?。高檔數(shù)控機(jī)床是主要的制造設(shè)備，主軸系統(tǒng)是其關(guān)鍵部件。主軸系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)與產(chǎn)品質(zhì)量、精度以及人身安全等息息相關(guān)，因而對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行有效測(cè)控十分必要。采用不同類型的傳感器對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行多方位多角度觀測(cè)能夠提高其測(cè)控效率和準(zhǔn)確度[1]。數(shù)據(jù)的高速采集、實(shí)時(shí)顯示與保存是主軸測(cè)控程序的關(guān)鍵內(nèi)容。本文采用VC++6.0作為軟件系統(tǒng)的開發(fā)工具，結(jié)合阿爾泰PCI8510同步數(shù)據(jù)采集卡，設(shè)計(jì)主軸測(cè)控程序，從板卡設(shè)置與驅(qū)動(dòng)、多通道數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)采集與保存等方面闡述了相關(guān)技術(shù)[2]。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

將主軸系統(tǒng)作為測(cè)控對(duì)象，系統(tǒng)的整體構(gòu)成如圖1所示。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)多類型傳感器高速高精度的數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)顯示與保存，本文利用VC++6.0開發(fā)工具結(jié)合PCI8510同步數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計(jì)了一套主軸系統(tǒng)測(cè)控程序，通過友好的人機(jī)交互界面完成采集卡多參數(shù)設(shè)置和驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)采集。整個(gè)系統(tǒng)的工作原理為傳感器對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行多角度測(cè)量，信號(hào)經(jīng)調(diào)理電路傳至采集卡，采集模塊完成模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳至計(jì)算機(jī)，由VC++6.0編譯的程序?qū)π盘?hào)進(jìn)行讀取、顯示和保存[2]。

2 系統(tǒng)硬件簡介

2.1 阿爾泰PCI8510

本系統(tǒng)采用阿爾泰PCI8510采集卡，該卡是一種基于PCI總線的數(shù)據(jù)采集卡，可直接插在IBM-PC/AT或與之兼容的計(jì)算機(jī)內(nèi)的任一PCI插槽中，構(gòu)成實(shí)驗(yàn)室、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中心等各領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集、波形分析和處理系統(tǒng)[3]。也可構(gòu)成工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)。A/D轉(zhuǎn)換器類型為AD7612，PCI8510采用8通道8芯片獨(dú)立工作的通道切換方法，支持非空查詢、半滿查詢、DMA三種數(shù)據(jù)讀取方式，設(shè)定觸發(fā)源DTR輸入范圍為標(biāo)準(zhǔn)TTL電平，程控放大器默認(rèn)為AD8251。其主要技術(shù)指標(biāo)有轉(zhuǎn)換精度16 B，采樣頻率1 Hz～500 kHz，8通道同步，AD轉(zhuǎn)換時(shí)間≤1.45，可選軟件內(nèi)部觸發(fā)。在使用時(shí)只需調(diào)用PCI8510.dll即可。

2.2 非空方式AD采集過程

PCI8510采集卡的數(shù)據(jù)讀取分為非空、半滿和DMA三種方式。

（1）非空方式適用于批量讀取、高速連續(xù)的信號(hào)采集；

（2）半滿方式需要調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)查詢存儲(chǔ)器的半滿狀態(tài)，查詢狀態(tài)讀取AD數(shù)據(jù)；

（3）DMA方式不經(jīng)CPU，直接將數(shù)據(jù)從設(shè)備讀到用戶緩沖區(qū)中。但DMA方式采用了多緩沖級(jí)鏈的方式，需要密切關(guān)注緩沖區(qū)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)過程較為麻煩。

為滿足對(duì)主軸狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和大量數(shù)據(jù)的采集與保存，實(shí)現(xiàn)高速連續(xù)采集與方便編程，本文選擇非空方式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。使用非空方式讀取AD數(shù)據(jù)的流程如圖2所示[4]。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 程序流程圖及采集卡設(shè)置

程序開發(fā)采用VC++6.0 MFC技術(shù)，主要包括采集卡設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)顯示與保存等模塊。程序運(yùn)行流程如圖3所示。圖4所示為采集卡參數(shù)設(shè)置界面。

3.2 PCI8510動(dòng)態(tài)鏈接庫調(diào)用及數(shù)據(jù)采集

阿爾泰公司提供了有關(guān)PCI8510采集卡的相關(guān)數(shù)據(jù)文件，包括PCI8510.dll，PCI8510.h，PCI8510.lib。將上述三種文件拷貝到工程目錄下，在Header Files中添加PCI8510.h，在工程屬性里選擇配置屬性，設(shè)置linker中的Input項(xiàng)Addtional Dependencies為PCI8510.lib，完成設(shè)置并保存。此時(shí)已完成PCI8510動(dòng)態(tài)鏈接庫的調(diào)用設(shè)置。啟動(dòng)程序后，在設(shè)置界面完成相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置。在實(shí)際程序中，需創(chuàng)建設(shè)備對(duì)象Device=PCI8510_CreateDevice（0）保存在App中，并判斷PCI8510采集卡的安裝狀態(tài)。

if （hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE）

{if （hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE）

{AfxMessageBox（"對(duì)不起，無PCI設(shè)備存在..."， MB_ICONERROR）；

return；}

}

調(diào)用或定義如下函數(shù)：

PCI8510_InitDeviceProAD（hDevice，&ADPara）； //初始化設(shè)備

PCI8510_StartDeviceProAD（hDevice）； //啟動(dòng)設(shè)備

PCI8510_ReleaseDevice（hDevice ）； //釋放設(shè)備對(duì)象

UINT ReadDataThread_Npt（PVOID hWnd） //數(shù)據(jù)采集函數(shù)

PCI8510_ReadDeviceProAD_Npt

（hDevice， ADBuffer[nReadIndex]， nReadSizeWords， （LONG*）ReadSizeWords） //數(shù)據(jù)讀取函數(shù)

UINT ProcessDataThread1（PVOID pThreadPara1） //數(shù)據(jù)處理函數(shù)

3.3 多線程及多通道數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示

在32位Windows系統(tǒng)中，可以進(jìn)行多任務(wù)處理，也可多進(jìn)程同時(shí)運(yùn)行。每個(gè)應(yīng)用程序的運(yùn)行實(shí)例即為一個(gè)進(jìn)程。線程是組成進(jìn)程的基本單元，每個(gè)進(jìn)程都必須有一個(gè)主線程，主線程可以建立其他線程。一個(gè)進(jìn)程中的線程是并行執(zhí)行的，每個(gè)線程的CPU時(shí)間由系統(tǒng)分配[5]。PCI8510采集卡是多通道同步采集卡，在進(jìn)行多通道數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示操作時(shí)，需要為每個(gè)通道建立相應(yīng)的線程。由于數(shù)據(jù)采集具有高速的特點(diǎn)，需要先建立數(shù)據(jù)采集線程及處理線程并懸掛。單通道函數(shù)定義如下：

m_hReadThread = AfxBeginThread（ReadDataThread_Npt， NULL， THREAD_PRIORITY_NORMAL， 0， CREATE_SUSPENDED ）； //創(chuàng)建數(shù)據(jù)采集線程

m_hProcThread1= AfxBeginThread（ProcessDataThread1， this， THREAD_PRIORITY_NORMAL，0，CREATE_SUSPENDED）；

//創(chuàng)建數(shù)據(jù)處理線程

在數(shù)據(jù)第一階段采集結(jié)束后激活懸掛的線程，獲取數(shù)據(jù)顯示對(duì)話框界面：

CDzzDlg*pDzzDlg =（CDzzDlg*）pThreadPara1；//獲取對(duì)話框

單通道數(shù)據(jù)在編輯框中實(shí)時(shí)顯示：

pDzzDlg->m_Edit1.SetWindowText（str1）；

3.4 數(shù)據(jù)保存

為了方便數(shù)據(jù)的移植和進(jìn)一步處理，選擇創(chuàng)建文檔文件保存多通道數(shù)據(jù)。定義CFileDialog dlg（FALSE， NULL， filename， OFN_HIDEREADONLY|OFN_OVERWRITEPROMPT， "All Files（*.txt）|*.txt||"， AfxGetMainWnd（））創(chuàng)建文件對(duì)象，采用fopen（）打開文件，利用fprintf（）進(jìn)行文件的寫操作，完成后通

過fclose（）關(guān)閉文件。

4 結(jié) 語

本文介紹了利用VC++6.0結(jié)合PCI8510多通道同步數(shù)據(jù)采集卡主軸系統(tǒng)測(cè)控程序的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)闡述了PCI8510動(dòng)態(tài)鏈接庫的調(diào)用，板卡的初始化及啟動(dòng)與控制，多線程實(shí)現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，創(chuàng)建數(shù)據(jù)文件保存數(shù)據(jù)等技術(shù)能夠?qū)χ鬏S系統(tǒng)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。利用高級(jí)語言控制特定的數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的監(jiān)控，在工程應(yīng)用方面具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]岳宇賓，韓秋實(shí)，李啟光，等.基于Visual C++6.0的數(shù)控凸輪軸磨床工藝數(shù)據(jù)庫開發(fā)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2014（7）：117-119.

[2]陳功，張，高喻，等.基于VC++的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2007，20（6）：114-115，122.

[3]PCI8510同步采集卡使用說明書（版本6.021）[Z].

[4]PCI8510同步采集卡WIN2000/XP驅(qū)動(dòng)程序使用說明書（版本V6.000）[Z].

[5]蘇岳龍，李貽斌，宋銳.基于VC++6.0的高速串口通信數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2005（5）：147-148.