2022年组多通道温度测试系统软件设计方案 .pdf

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1、1 / 4 多通道温度测试系统软件设计!93!多通道温度测试系统软件设计任武林,裴东兴(中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051摘要 :介绍了基于MSP430 单片机的多通道温度测试系统和测试软件的功能模块,讨论了该软件的设计问题。软件是在VB 开发平台上开发的,具有友好的可视化界面和结构化设计。软件经过系统的联调后,实现了 48通道温度曲线的实时显示,具有很好的稳定性和可操作性,完成了系统所要求的各项指标和功能。关键词 :VB 。数据采集。实时显示中图分类号 :TP391 文献标识码 :A 文章编号 :1000-8829(201810-0093-03DesignofS

2、oftwareforMultiChannelTemperatureTestingSystemRENWulin,PEIDongxing(KeyLaboratoryofInstrumentationScience&DynamicMeasurementNorthUniversityofChina,MinistryofEducation,Taiyuan030051,ChinaAbstract:AmultichanneltemperaturetestingsystembasedonMSP430MCUandtestingsoftwarewhichisdevelopedbyVBareintroducedan

3、ddiscussed.Thesoftwarehasafriendlyvisualinterfaceandstructuraldesign.Afterthecombineddebug,theresultshowsthatthesoftarecanhavegoodstabilityandmaneuverability,realizefortyeightchannelsrealtietemperaturecurveandfulfilltheentiretarge.Keywords:VB 。 dataacquisition。realtiedisplay随着计算机技术与工业控制技术的发展,基于计 T1。

4、算机硬件和软件的数据采集与控制系统已成为工业控系统使用K 型热电偶对48 路温度信号进行采制的主流。基于VB 的计算机测控系统具有较好的应集,采集后的数据经信号调理电路进行滤波及放大处用性能 ,本文介绍了基于VB 语言开发的多通道温度理后送入MSP430 单片机2,利用单片机中自带的A/测试软件 ,该软件具有数据采集、处理和分析能力,能 D 转换器将模拟信号转变成数字信号。本系统使用了够提供丰富的数据信息,生成温度曲线,具有较高的实7片单片机 ,每个单片机具有一个8 路 A/D 转换器 ,其时性、准确性和可扩展性。通过软件可以帮助实验人中一个用作主片,其余 6 片为从片 ,主片与从片之间通员实

5、时观察要测量的温度参数,保障系统的正常运行,过单片机的SPI 接口进行通信3,主单片机的SPI口对于及时发现和解决问题具有重要作用。为3 线从机模式 ,从单片机的SPI 口为 4 线主机模式。其他 6 片从单片机以1kHz 发出 A/D 转化信号 ,使 48多通道温度测试系统选用均匀采样策略,它对被路 A/D 同时转换。同时主单片机通过片选(STE信测信号等时间间隔取样,在测试过程中采样频率为一号控制从单片机的SPI按顺序接收48 个通道转化的常数。均匀采样频率确定的基础是采样定理,它至少数据 ,将数据通过主单片机SPI 口以 100Hz 发送。采要高于被测信号上限频率的两倍,同时 ,还要考虑

6、测量集的数据一方面存入Flash 中,另一方面通过计算机时间 T 及存储容量M 等因素 ,应满足 2fafsM/软件进行控制把数据经USB 接口电路读入计算机中实时保存 ,并在软件中实时显示出48 个通道的温度曲收稿日期 :2018-03-03线。系统的基本结构如图1 所示。研究方向为动态测试与智能仪器。裴东兴,男,副教授 ,硕士生导师 ,主要从事动态测试、数据压缩、动态校准等研究。软件部分是整个系统设计的核心,软件的设计使123该系统的采样频率为1kH z,上电后 ,主单片机同时给1 系统的基本结构作者简介 :任武林 ( 1986 ,男,安徽利辛人 ,硕士研究生 ,主要2 系统的软件设计精选

7、学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 4 页2 / 4 !94!&测控技术 ? 2018 年第 29 卷第 10 期得用户通过计算机屏幕实现了数据的采集、显示、分析处理和存储。本系统的软件部分主要包括:采样读数、数据定标和多通道显示等。图 1 系统结构图2.1 采样读数温度测试系统软件的核心是采样读数,采样读数模块通过连接USB 口来采集仪器的数据。采样读数包含两部分 :读取实时数据和读取存储数据。读取实时数据就是在测试过程中对数据进行实时的采集并通过USB 口传给上位机软件,软件接收到数据后对数据进行实时处理、实时保存和动态显示

8、温度曲线。温度测试实时曲线显示用PictureBox 作为容器 ,其中涉及曲线、坐标轴网格线和坐标刻度的消隐和重绘4。消隐的实现主要用背景色重绘曲线和网格线 ,并覆盖坐标刻度数字。重绘实时曲线和坐标轴网格线通过 Line 方法来实现5。实时显示部分程序如下:PublicSubdraw_data(x_least=x_least+32 ? 每次左移32 个坐标单位x_most=x_most+32Calldraw_ 坐标线 ? 画坐标线Calldraw_ 坐标值 ? 显示坐标值Forch_num=1To48IfForm7.ckbChannel(ch_num.Value=vbCheckedThen?

9、选择通道画图x_step=(x_most-x_least/128ForX=x_least+x_stepTox_mostStepx_stepPictureBox.Line-(X,data(ch_num,X,colordata(ch_numNextXEndIfNextch_numEndSub其中 x_leas,x_most 分别为横轴的最小与最大坐标。x_step为步长。 ch_num 为通道号。读取仪器数据就是在实验完成之后通过USB 口将数据从仪器中的Flash 中读出 ,然后将数据以文件形式保存在计算机中并在屏幕上显示温度曲线。2.2 数据定标数据定标是指通过事先对电路和传感器标定的灵敏度将

10、各通道的数字量转换成具有物理意义的温度量 ,使绘图区域显示的原始曲线转换成相应的温度-时间曲线。在定标界面中可以对标定了的数据进行相应的数据处理,例如数据转换、打印等。2.3 多通道显示多通道显示模块允许用户可以同时观看各通道的温度曲线 ,通过对通道的任意选择来显示选中通道的温度曲线 ,本软件可同时显示48 个通道的温度曲线并能够对曲线的颜色进行修改,以方便进行曲线的观察和对比。2.4 软件的其他相关功能在采集完曲线后,可以对曲线进行任意放大、缩小、左移和右移,显示测量线和鼠标点击处的坐标值,计算任意两点间的差值并能够将当前的曲线打印输出,方便了分析。3软件的关键问题3.1 通道数据分离及纠错

11、在采集的过程中,多路信号是同时存储的。当显示温度曲线时,要对数据进行处理,这是为了防止读取或存储数据错位,也是为了便于对错误的跟踪查找,最后使每路数据能完整地整合到一起6。采取了相应的措施 ,在每个数据存储的过程中给每路信号加上标志位、通道信息和片信息,数据的通道号=片信息 #8+通道信息 ,数据格式如图2 所示。图 2 数据格式当多路信号采完一个周期后,存储一些标志位和通道信息作为每包数据的区分信号。这样即使某包数据出了问题 ,也可以很容易地确定各路信号的数据,不会出现数据错位现象。通过判断数据的标志位和通道号来确定数据是否正确,当出现错误时用相对应的上一包数据进行替换,具体步骤如图3所示。

12、3.2 动态链接库的调用动态链接库 (DLL 是一种函数库,应用程序可以在运行时链接并使用它。由于VisualBasic 本身并不提供对计算机外设进行底层操作的语句或函数,因而要利用 DLL 技术实现I/O 控制7。 DLL 函数和 VB 函数本质上是一样的,两者的唯一区别在于:VB 的函数可以直接在代码中使用,而使用 DLL 的函数须先声明再使用。本软件用到的主要DLL 函数声明如下 :PublicDeclareFunctionBulkReadLib? DLL68013.dll%(ByValpipenumAsInteger,ByRefrecAsByte,ByVallengthAsIntege

13、rAsIntegerPublicDeclareFunctionBulkWriteLib? DLL68013.dll%456 7精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 4 页3 / 4 多通道温度测试系统软件设计(ByValpipenumAsIntege,ByRefsendAsByte,ByVallengthAsLongAsLongPublicDeclareFunctionTranVerCmmdLib? DLL68013.dll(ByRefconfiguredataAsByteAsByte!95!还可以生成Excel 报表文件以便

14、用户参考分析。4.2测试结论图 4测试结果图 3数据判断多通道温度测试软件经过了系统的联合调试,顺利地实现了数据的接收、处理、显示、存储、回放等全部功能。联调结果充分说明系统可以在Windows 的平台上平稳运行 ,数据接收的实时性完全满足要求。由于系统有很强的数据回放能力,给用户提供了在每次试验后 ,可以反复研究该次实验的功能,这对及时发现、动态链接库的工作原理如下:当它收到应用程序的数据传输请求后,会创建两个线程:数据传输线程和记录、显示线程。其中数据传输线程负责将数据写到应用程序要提交的内存。而记录、显示线程则负责给应用程序发送记录和显示消息。当应用程序接收到此消息后 ,便从它提交的内存

15、中读取数据并保存。用户应用程序的主要功能是开启或关闭USB 设备、检测USB 设备、设置数据传输帧数、通过USB 接口传输并显示数据。下面就信号采集关键DLL 函数进行简单的说明。(TranVerCmmd(, 该函数是向USB 设备中发送控制命令 ,用于控制USB 设备。 VB 语句 :configuredata(0=&HB4,st=TranVerCmmd(configuredata(0,表示初始化读数口控制命令。BulkWrite(, 该函数实现给设备发送数据。VB 语句 :returnerr=BulkWrite(1,send(0,4, 表示一次向设备中发送4 个字节的数据。?BulkRea

16、d(, 该函数实现从设备中读取数据。VB 语句 :st=BulkRead(0,rec(0,512, 表示一次从设备中读出512B 数据。4测试结果及结论4.1 测试结果在一次温度测试的实验中,对某一温度信号进行数据采集 ,其结果如图4 所示。从图中可以清楚地观察到温度的变化,测试数据保存在二进制文件中,数据分析和排除故障、以及提高效率是非常有效的。+欢迎订阅 2018 年& 测控技术 ?欢迎发布广告信息,订阅代号 :82-533,定价:1500元/期,每月 18日出刊参考文献 :1张文栋 .存储测 试系统的 设计理 论及其 应用 M .北 京:高等教育出版社,2002.图 1- 4 精选学习资

17、料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 4 页4 / 4 2T eaxsInstrum ent Inc.M SP430 x1xx family usersguide (m ixedsignal productsSLAU 049F Z. 2006.3M itescuM, Susnea.M icrocontro llers in practiceM . SpringerBerlin Heidelberg, 2005.4刘天惠 .V isualBasic 程序设计 教程 M .北 京:清 华大学出版社 , 2006.5Fouch G,NashT.A cceleratedVB 2005 Z. New Y ork:A press,2007.6郭四稳 ,古乐野 .多通道 大容量高速数据采集系统 J.四川大学学报(自然科学版, 2001, 38( 1: 29- 32.7许永和 .EZ USBFX 系列单片 机 USB 外围 设备设 计与应用 M .北京 :北京航空航天大学出版社,2002.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 4 页