基于LabVIEW和PCI—1780U的PWM信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

靳璐

摘要：介紹了一種基于PCI-1780U采集卡和LabVIEW2014的PWM信號(hào)的采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了PWM信號(hào)在一定的占空比和頻率的要求下輸出與采集，同時(shí)完成了測(cè)試數(shù)據(jù)的顯示與分析、歷史數(shù)據(jù)的回放與打印功能，系統(tǒng)能夠有效的完成對(duì)PWM信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與精確采集。實(shí)驗(yàn)表明，采用LabVIEW與PCI-1780U搭建的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并經(jīng)過(guò)擬合，得出其電壓信號(hào)的誤差范圍在10mV之內(nèi)，且紋波較小。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，符合測(cè)試系統(tǒng)的要求。

關(guān)鍵詞：PWM信號(hào)；PCI-1780U；LabVIEW

中圖分類號(hào)：TN47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）06-0126-02

PWM（Pulse Width Modulation）信號(hào)，即脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行有效的輸出控制；PCI-1780U是研華公司（Advantech）開發(fā)的一款基于PCI總線的多通道計(jì)數(shù)器/定時(shí)器卡，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于PWM信號(hào)的輸出與采集。

本文通過(guò)搭建PCI-1780U、LabVIEW、信號(hào)調(diào)理電路，工控機(jī)系統(tǒng)的硬件架構(gòu)，完成基于LabVIEW和PCI-1780U的PWM信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)硬件組成

系統(tǒng)的硬件部分包括被測(cè)對(duì)象、前端信號(hào)調(diào)理電路、PCI-1780U、128芯的接線端子和研華610H系列工控主機(jī)。前端信號(hào)調(diào)理電路實(shí)現(xiàn)了降低被測(cè)對(duì)象輸出電壓的作用，使其幅度符合PCI-1780U的±10V的范圍；PCI-1780U可以實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與顯示，以便對(duì)信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)；研華工控主機(jī)用于該測(cè)試軟件的搭建，這樣便組成了一個(gè)完整的測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)，具體的框架如圖1所示。

2 系統(tǒng)軟件組成

2.1 系統(tǒng)主界面

在該測(cè)試系統(tǒng)中，需要對(duì)四路PWM信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，共分為兩大部分：PWM輸出與PWM采集。在數(shù)據(jù)輸出部分，用戶可以根據(jù)測(cè)試要求，通過(guò)在數(shù)值輸入控件中鍵入不同的頻率和占空比而使PCI-1780數(shù)采卡輸出相應(yīng)的波形信號(hào)，并在右側(cè)的波形圖的相關(guān)通道中進(jìn)行顯示；在數(shù)據(jù)采集部分，點(diǎn)擊相應(yīng)通道的“采集”按鈕，該通道將會(huì)自動(dòng)采集被測(cè)對(duì)象的PWM信號(hào)，同時(shí)會(huì)顯示波形圖和該圖形的頻率和占空比。

2.2 系統(tǒng)采集部分

在使用研華PCI-1780U數(shù)據(jù)采集卡完成PWM信號(hào)的輸出與采集時(shí)，首先需要在系統(tǒng)中安裝DAQNavi專用函數(shù)驅(qū)動(dòng)包。該驅(qū)動(dòng)包中包含了研華板卡所有數(shù)據(jù)采集功能的函數(shù)模塊，可以幫助用戶按照信號(hào)特征，選擇子VI，完成測(cè)試程序的編寫。

在進(jìn)行PWM信號(hào)數(shù)據(jù)輸出的程序編寫時(shí)，第一步是對(duì)DAQNavi Property Assistant中的通道特性進(jìn)行設(shè)置，首先，在程序后面板上，右擊鼠標(biāo)→測(cè)量IO→DAQ NaviAcquisition→DAQNavi property assistant。其次，選擇DAQNavi Component中的類型為PWM Output，Property設(shè)置為Scanning Channel，Device會(huì)自動(dòng)顯示“PCI-1780U，BID#0”，而在Channel的設(shè)置中，需要根據(jù)實(shí)際的物理通道的設(shè)置，編程人員進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置即可。設(shè)置完成后，具體的后面板程序圖如圖1所示。

2.3 數(shù)據(jù)保存與回放

在基于LabVIEW和PCI-1780的PWM信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對(duì)于采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)需要完成保存和回放的功能。在該系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)文件的文件名以“選擇保存的路徑+時(shí)間+.txt”的命名來(lái)創(chuàng)建并保存到相應(yīng)的路徑下。

數(shù)據(jù)在進(jìn)行回放時(shí)，其實(shí)本質(zhì)上就是對(duì)txt文件進(jìn)行讀取并在波形圖標(biāo)中進(jìn)行顯示。當(dāng)點(diǎn)擊“查看歷史數(shù)據(jù)”按鈕時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)讀取所有的歷史數(shù)據(jù)，此時(shí)用戶根據(jù)查看的需要選擇測(cè)試時(shí)所保存的數(shù)據(jù)，同時(shí)程序會(huì)自動(dòng)解析文件名和測(cè)試數(shù)據(jù)，將測(cè)試時(shí)間、數(shù)據(jù)最值、頻率和占空比等顯示在前面板中，同時(shí)會(huì)將波形變化曲線也顯示在波形圖表中。

3 結(jié)語(yǔ)

以基于LabVIEW和PCI-1780的PWM信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先分析了系統(tǒng)的硬件組成，在被測(cè)對(duì)象、前端信號(hào)調(diào)理電路、PCI-1780U、128芯的接線端子和研華610H系列工控主機(jī)的搭建下，完成系統(tǒng)主界面設(shè)計(jì)；在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與輸出的程序搭建，實(shí)現(xiàn)了被測(cè)對(duì)象數(shù)據(jù)的雙向交互；最后，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保存與回放。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)準(zhǔn)確度較高，誤差在規(guī)定范圍之內(nèi)，是一套較為成功的數(shù)據(jù)采集設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

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Abstract：This paper introduces a system of PWM signal acquisition based on PCI-1780U acquisition card and LabVIEW.It can also realizes the output and acquisition of PWM signal at a certain duty cycle and frequency， and completes the display and analysis of test data. Historical data and the playback and printing functions， the system can effectively complete the PWM signal real-time monitoring and accurate acquisition. The experimental results show that the data acquisition system based on LabVIEW and PCI-1780U is used to fit， and the error of the voltage signal is within 10mV， and the ripple is small. Experiments show that the system is stable and reliable， in line with the requirements of the test system.

Key Words：PWM signal； PCI-1780U； LabVIEWendprint