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上饶师范学院 优秀本科毕业论文 PC 基于PPCC机的实时信号采集系统设计 郑益航 指导老师：董添文 （上饶师范学院 物理与电子信息系03物(2)班 ,334001） 摘要：在PC 机上利用VisualC++6.0 开发了CO 气体保护焊焊接过程电量信号采集系统。 2 利用多线程技术与双缓冲区技术解决了高速数据采集时丢失数据的问题，采用了临界区类 CcriticalSection解决了显示与存盘程序之间的数据共享问题。分析结果表明：所开发系统能 精确完整地采集到焊接过程中的电量信号，为进一步研究焊接过程质量监测奠定基础。 关键词：信号采集；PCI总线；多线程 0 00前言 信号采集技术作为信息的提取手段，已经在现代生产生活的不同领域中得到 广泛的采用。在开发信号采集系统时，过去一般是在DOS系统下采用汇编语言 开发，系统开发周期长，难度大，并且软件的可操作性，人机交互性不好。 WINDOWS 系统应用的普及，尤其是微软提供的Visual C++可视化软件开发环 境，为我们在PC机上开发出高性能，界面友好的信号采集系统提供了便利条件。 当前的计算机通常采用以PCI总线为主的层次化结构，PCI总线有严格的规 范来保证高可靠性与兼容性，用户只需将从厂家购买的基于PCI总线的信号采集 卡插到主板上的PCI插槽上，再在对它进行编程就可以灵活的设计出满足需要的 信号采集系统。本文以ADLINK公司的PCI-9112 多通道数据采集卡为核心，通 过VisualC++6.0 编制程序在PC机上开发了一套电量信号采集系统，该系统具备 实时信号采集显示、信号的存储与回显等功能，为作者进一步进行焊接质量在线 监测奠定了基础。 1 1 11 11硬件构成 信号采集系统如图1所示。该系统由焊接电源、焊接小车、PC机、传感器、 滤波器和数据采集卡组成。焊接电源采用硅整流弧焊机。 焊接电流电压信号分别通过绵阳维博公司的WB1221F型霍尔电流传感器与 WBV121S型线性隔离分压器变换为0~5V之间的电压信号，滤波后送到信号采 集卡的输入端。电流传感器的精度等级为0.5级（相对满量程输出的误差在±0.5 %以内），响应时间短（15µs）；电压传感器精度等级为0.2级，响应时间为5µs， 且输入阻抗高，功耗低（400mW）。它们共同特点是线性范围宽（为:0~120%标 称输入），过载能力强，高隔离，低功耗，测量时不影响焊接回路参数。因为电 流传感器是利用电磁感应和霍尔效应原理，它的输入端与输出端分别属于不同的 回路，而电压传感是利用先进的线性光藕隔离，所以它们均有效地隔绝了焊机强 电系统与微机弱电系统之间的直接连接，从而保护了微机，同时对信号采集具有 一定的抗干扰作用。滤波器为有源低通滤波器，通带截止频率f 设计为500Hz。 c 信号采集卡是ADLINK公司的PCI-9112多通道数据采集卡，该卡的特点是： 收稿日期: 作者简介:郑益航(1984-),女 1 上饶师范学院 优秀本科毕业论文 16路单端输入或8路差分输入，A/D转换时间为8μs，12位输入模拟信号分辨 率，精度为0.01%，若只采集两路信号，该卡可以保证以最高每路55kHz的频率 精确地采集信号，根据香农采样定理，采样频率应大于连续信号频率的2倍，同 时根据经验，本文两通道的采样频率均定为4kHz（f ×8）；32位PCI总线， 自 c 带总线控制器AMCC-S5933与8个字的FIFO（First InFirst Out）缓存，当它工 作在DMA（Direct MemoryAccess）方式时，可以不占用CPU时间而把数据以 极快的速度送到内存缓冲区。且该卡的驱动程序是以DLL（DynamicLinkLibrary） 方式提供的，从而方便了可视化编程。