基于labview的数据采集和无线通信系统的开发.pdf

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1、测控技术刃年第卷第期基于的数据采集和无线通信系统的开发刘莹,卜雄沫南京理工大学机械工程学院,江苏 南京摘要利用的开发环境,使用国产数据采集卡一犯和蓝牙模块设计一具有数据采集和无线通信功能的测试 系统。详细介绍了该测试 系统的硬件组成和软件设计方案。该测试 系统可应用于较为复杂的工业环境中。关键词数据来集肠蓝 牙技术中图分类号咫,文献标识码文章编号众一一一现,一,一叨叮。肠在大部分的过程控制、在线监控以及测试检测中,都需要进行数据采集、数据分析、数据通信等一系列过程。作为虚拟仪器领域中最具有代表性的图形化编程开发平台,可以很方便地解决上述的一系列过程。使用图形化编程语言具有界面友好、易学易懂、节

2、省开发时间等优点,是目前广泛应用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示 和数据通信等领域的一种语言本研究采用国产数采卡一和 蓝牙模块结合恤开发一个具有数据采集和数据无线通信功能的测试系统。整个测试系统结构如图所示。日 尹 翻图测试系统的组成结构收稿日期一一作者简介刘莹一,女,河南洛阳人,在读硕士研究 生,主要从事虚拟仪器设计和应 用研究卜雄沫一,男,朝鲜族,吉林延吉人,教授,博士生导师,主要从事虚拟仪器设计、信号处理以及惯性刚技术等方面的研究。数据采集部分公司在推出 了语言的同时,也推出了一系列的数据采集卡,对于这些卡的操作,可直接采用软件内部提供的库对端口操作。但是,由于生产的数据采集卡价

3、格 昂贵,一般用户难以接受。出于性价比的考虑,用户往往会选择一些价位相对较低的国产数采卡。此 时,就不能直接使用内部提供的库。基于的国产数采卡的开发通常主要有两种方法一是采用节点法二是调用动态链接库。本研究采用 的是节点法。是图形化编程语言环境与语言的接口。作为与编程语言的接口图标,是通过输入、输出端口实现两种语言之间的数据传递的。输人、输出端口的参数设计可根据实际需要确定。当肠的程序运行到节点时,数据由的输人端口传递给源代码图标,程序转去源代码,代码执行完后,得到的数据结果由的输出端口返回给肠。的设计方法大致包括以下几个步骤确定图标的输人、输出参数个数和数据类型。生成源代码编辑格式文件。19

4、94-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/基于晒的数据采集和无线通信系统 的开发在编辑格式文件中的规定位置填写实现某种测量功能的源代码,生成最终的源代码文件。在肠指定的环境下编译步骤中生成的源代码文件,并生成可执行文件。调用的功能菜单将生成的可执行文件载人图标,这样就基本形成了一个具备某种功能的图标。在工程的实际应用 中,有时候除了要完成数据采集功能之外,很有可能需要加人触发功能。本研究就针对一数采卡,介绍含有触发功能的数据采集程序。其中触发功能中含有触发电平、触发沿

5、、预触发长度的设置。中背面板的图形代码如图所示,并附部分源代码。图中的图形代码部分源代码如下。,向板基地址写人所选模拟信号通道号并启动刀转换二判断刀转换是否结束读人结果低八位读入刀结果高四位月创一将刀转换的二进制结果转换为十进制将十进制结果放人数组中别比二置的点数一哪判断是否采集到预触发设别口印汗一叩判断为上升沿还是下降沿触发一功一路侧口一翻口一满足触发条件,则转人。“不满足触发条件,则转人,继续采集以一路二一盯一泊一满足触发条件,则转人皿不满足触发条件,则转人,继续采集数据通信部分在工业实际应用中,在完成数据采集后,要进行数居 通信,这种数据通信通常由网来实现。网在大多数的情况下,可以满足要

6、求,但有些工上场合通常环境恶劣,麻烦的走线会带来诸多不便。寺别是电磁和无线电干扰等对要求长时间、连续、可靛、完整的传送数据影响很大,走线时通常要求有一定内电磁屏蔽和物理保护,很不方便。对此,采用蓝牙技长 结合 肠中的功能,即可用无线通信方便地解决上述间题。蓝牙技术是最近几年发展起来的一种无线数据与语音通信的开放性全球规范,它是一种用于替代移动设备或固定电子设备之间连接电缆的近距离无线链路。它除具有体积小、发射功率小等优点外,由于使用了频率扩展和跳频技术,在有很多杂讯的环境下仍能保持数据传输的准确性,具有较强的抗干扰能力 同时它还支持多种无线网络协议,可在现有的物理网络基础上实现远程监管,系统可

7、通过更新软件升级。本系统采用的是蓝牙模块。它采用当前流行的接口,使用时只需将它插人机的接口即可。用来实现蓝牙模块的无线通信模块很简单。首先,将两个蓝牙模块插人要建立链接的机和机的接口上,并将二者建立起的连接然后在肠程序的前面板选择菜单下 的选项,便弹出图所示的对话框,在,中填人所要链接的机的名字就是蓝牙模块链接的主机名字,在中填入要链接的程序的名字,再单击,等待建立链接即可。如图所示单击后,该按键变为叩,此时再单击即可取消链接。下转第页 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserve

8、d.http:/力觉临场感遥操作机器人变增益力一位置型控制技术研究几。交,二元二对于从机械臂,其驱动力儿驱动从机械臂运动儿。无。无。时主从间位置差。巴井主一恋比,气六尸一一一一一净凸人图控制增益的变化情况韭从臂二扮娜先巴耘自由运动状态自由运动状态图自由运动状态位置跟踪和约束运动状态力跟踪受力分析由式可知从机械臂的驱动力由主从之间的位置差产生,。驱动从机械臂运动,直到主从间的位置差为零为止。一。由前面的分析可以知道,在这种运动状态下环境阻抗几乎为零,所以的值对于透明性几乎没有影响,可以任意设定,但是的值过大的话会使位置控制产生超调,甚至震荡现象,这是位置控制所不允许的。约束运动状态下,主机械臂跟

9、踪从机械臂感受的力,对于从机械臂,从端驱动力克服环境的反馈力来驱动从手运动儿一天。充。二。对于主机械臂,人手作用力克服主端的驱动力儿来驱动主手运动。一几主。云。平衡状态下,。二,几忘。力觉临场感的目的就是让主手所感受到的力和环境的反馈力一致,关,于是得到儿。,所以主手感受到的力基本决定于由从端驱动力儿。由于几。一。,如果为一个固定增益,则几为一个主从间位置差的函数,也就是说要产生力反馈主从间必须有一定的位置差,这就带来了操作透明性问题。所以根据透明性分析的结果将增益设定为一个随主从间位置差增大而增大的斜坡函数。也就是无。一根据以上的分析,提出了变增益法。在 自由状态下,控制增益相对小一些,其原

10、则是在不产生超调振荡的基础 上也能保证系统的跟踪速度。在约束状态下,控制增益为一个主从间位置差 的斜坡函数。从端控制增益随山二二一。变化而变化的情况如图所示,为自由运动状态下 的从端控制增益为约束运动状态下 的从端控制增益劫为从臂刚接触到环境实验结果与分析为了验证理论分析得结果,建立了如图所示的系统,它主要是一个基于 网络的单 自由度力觉临场感遥操作系统,包括了主机械臂、从机械臂、两个直流力矩电机、两个位置以及力传感器、两套计算机采集系统及电机驱动系统。这个力觉临场感遥操作系统的工作原理如下计算机通过数据采集系统获得本地机械臂的位置以及力信息,通过网络传输后,本地的计算机通过一定的控制算法分别

11、驱动各自的力矩电机,从而获得相应的位置跟踪以及力反馈效果。从端通过网络获得主端的位置信息后驱动从力矩电机运转,带动从机械臂跟随主机械臂运动,这是系统工作在位置跟踪状态即自由运动状态。当从机械臂与环境接触时,从上接第页结束语本系统采用实现了国产数采卡的开发,并结合肠使用当前流行的蓝牙技术实现了数据的无线通信。该系统的开发简单、易行,能有效地解决工业中数据采集和传送的问题。参考文献 刘君华,等虚 拟仪器 图形化编程语 言力教程【西安西安电子科技大学出版社,【熊焕庭 在压中数据采集卡的三种驱动方法电测与仪表,一卿四口 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/