監(jiān)控篇之PCI數(shù)據(jù)采集卡

監(jiān)控篇之PCI數(shù)據(jù)采集卡第一頁，共89頁。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概述

1．數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的含義在科研、生產(chǎn)和日常生活中，模擬量的測量和控制是經(jīng)常的。為了對溫度、壓力、流量、速度、位移等物理量進行測量和控制，都要先通過傳感器把上述物理量轉(zhuǎn)換成能模擬物理量的電信號（即模擬電信號），再將模擬電信號經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換成計算機能識別的數(shù)字量，送入計算機，這就是數(shù)據(jù)采集。用于數(shù)據(jù)采集的成套設備稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS，DataAcquisitionSystem）。

第二頁，共89頁。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概述

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務，就是傳感器從被測對象獲取有用信息，并將其輸出信號轉(zhuǎn)換為計算機能識別的數(shù)字信號，然后送入計算機進行相應的處理，得出所需的數(shù)據(jù)。同時，將計算得到的數(shù)據(jù)進行顯示、儲存或打印，以便實現(xiàn)對某些物理量的監(jiān)視，其中一部分數(shù)據(jù)還將被生產(chǎn)過程中的計算機控制系統(tǒng)用來進行某些物理量的控制。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)性能的好壞，主要取決于它的精度和速度。在保證精度的條件下，應有盡可能高的采樣速度，以滿足實時采集、實時處理和實時控制對速度的要求。第三頁，共89頁。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概述

2、現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點：1）現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般都內(nèi)含有計算機系統(tǒng)，這使得數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量和效率等大為提高，同時顯著節(jié)省了硬件投資。2）軟件在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的作用越來越大，增加了系統(tǒng)設計的靈活性。3）數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理相互結(jié)合得日益緊密，形成了數(shù)據(jù)采集與處理相互融合的系統(tǒng)，可實現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集、處理到控制的全部工作。第四頁，共89頁。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概述

2、現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點：4）速度快，數(shù)據(jù)采集過程一般都具有“實時”特性。對于通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般希望有盡可能高的速度，以滿足更多的應用環(huán)境。5）隨著微電子技術的發(fā)展，電路集成度的提高，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的體積越來越小，可靠性越來越高，甚至出現(xiàn)了單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。6）總線在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應用越來越廣泛，總線技術對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構的發(fā)展起著重要作用。第五頁，共89頁。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概述

計算機技術的發(fā)展和普及提升了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的技術水平。在生產(chǎn)過程中，應用這一系統(tǒng)可對生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝參數(shù)進行采集、監(jiān)視和記錄，為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本提供信息和手段；在科學研究中，應用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可獲得大量的動態(tài)信息，是研究瞬間物理過程的有力工具?？傊徽撛谀膫€應用領域中，數(shù)據(jù)的采集與處理越及時，工作效率就越高，取得的經(jīng)濟效益就越大。第六頁，共89頁。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概述

3．數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務可以知道，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有以下幾方面的功能。1）數(shù)據(jù)采集計算機按照預先選定的采樣周期，對輸入到系統(tǒng)的模擬信號進行采樣，有時還要對數(shù)字信號、開關信號進行采樣。數(shù)字信號和開關信號不受采樣周期的限制，當這類信號到來時，由相應的程序負責處理。第七頁，共89頁。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概述

3．數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能2）信號調(diào)理信號調(diào)理是對從傳感器輸出的信號做進一步的加工和處理，包括對信號的轉(zhuǎn)換、放大、濾波、儲存、重放和一些專門的信號處理。另外，傳感器輸出信號往往具有機、光、電等多種形式。而對信號的后續(xù)處理往往采取電的方式和手段，因而必須把傳感器輸出的信號進一步轉(zhuǎn)化為適宜于電路處理的電信號，其中包括電信號放大。通過信號的調(diào)理，獲得最終希望的便于傳輸、顯示和記錄，以及可做進一步后續(xù)處理的信號。

第八頁，共89頁。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概述

3．數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能3）二次數(shù)據(jù)計算通常把直接由傳感器采集到的數(shù)據(jù)稱為一次數(shù)據(jù)，把通過對一次數(shù)據(jù)進行某種數(shù)學運算而獲得的數(shù)據(jù)稱為二次數(shù)據(jù)。二次數(shù)據(jù)計算主要有求和、最大值、最小值、平均值、累計值、變化率、樣本方差與標準方差統(tǒng)計方式等。4）數(shù)據(jù)顯示顯示裝置可把各種數(shù)據(jù)以方便于操作者觀察的方式顯示出來，屏幕上顯示的內(nèi)容一般稱為畫面。常見的畫面有：相關畫面、趨勢圖、模擬圖、一覽表等。第九頁，共89頁。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概述

3．數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能5）數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)存儲就是按照一定的時間間隔，如1小時、1天、1月等，定期將某些重要數(shù)據(jù)存儲在外部存儲器上。6）打印輸出打印輸出就是按照一定的時間間隔，如分鐘、小時、月的要求，定期將各種數(shù)據(jù)以表格或圖形的形式打印出來。7）人機聯(lián)系人機聯(lián)系是指操作人員通過鍵盤、鼠標或觸摸屏與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對話，完成對系統(tǒng)的運行方式、采樣周期等參數(shù)和一些采集設備的通信接口參數(shù)的設置。此外，還可以通過它選擇系統(tǒng)功能，選擇輸出需要的畫面等。第十頁，共89頁。第十一頁，共89頁。數(shù)據(jù)采集卡的產(chǎn)生

為了滿足PC機用于數(shù)據(jù)采集與控制的需要，國內(nèi)外許多廠商生產(chǎn)了各種各樣的數(shù)據(jù)采集板卡（或I/O板卡）。這類板卡均參照IBM-PC機的總線技術標準設計和生產(chǎn)，用戶只要把這類板卡插入PC機主板上相應的I/O擴展槽中，就可以迅速方便地構成一個數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，從而大大節(jié)省了硬件的研制時間和投資，又可以充分利用PC機的軟硬件資源，還可以使用戶集中精力對數(shù)據(jù)采集與處理中的理論和方法進行研究、進行系統(tǒng)設計以及程序的編制等。第十二頁，共89頁。數(shù)據(jù)采集卡的種類

基于PC總線的板卡種類很多，其分類方法也有很多種。按照板卡處理信號的不同可以分為模擬量輸入板卡(A/D卡)、模擬量輸出板卡(D/A卡)、開關量輸入板卡、開關量輸出板卡、脈沖量輸入板卡、多功能板卡等。其中多功能板卡可以集成多個功能，如數(shù)字量輸入/輸出板卡將模擬量輸入和數(shù)字量輸入/輸出集成在同一張卡上。根據(jù)總線的不同，可分為PCI板卡和ISA板卡。

第十三頁，共89頁。數(shù)據(jù)采集卡的種類

按照板卡安裝位置的不同，DAQ板卡產(chǎn)品可以分為內(nèi)插式（plug-in）板卡和外掛式板卡兩類；內(nèi)插式板卡包括基于ISA、PCI、PCMCIA等各種計算機內(nèi)總線的板卡，外掛式DAQ板卡則包括USB、IEEEl394、RS232/RS485和并口板卡。內(nèi)插式DAQ板卡速度快，但插拔不方便；外掛式DAQ板卡連接使用方便，但速度相對交慢。

第十四頁，共89頁。第十五頁，共89頁。

還有其它一些專用I/O板卡，如智能接口卡、虛擬存儲板（電子盤）、信號調(diào)理板、專用（接線）端子板等，這些種類齊全、性能良好的I/O板卡與IPC配合使用，使系統(tǒng)的構成十分容易。

第十六頁，共89頁。PCI-5121智能CAN接口卡值得一提的是智能接口板卡。在多任務實時測控系統(tǒng)中，為了提高實時性，要求模擬量板卡具有更高的采集速度，通信板卡具有更高的通信速度。當然可以采用多種辦法來提高采集和通信速度，但在實時性要求特別高的場合，則需要采用所謂智能接口板卡。簡言之，所謂“智能”就是在接口板卡增加了CPU或控制器的I/O板卡，使I/O板卡與CPU具有一定的并行性。

第十七頁，共89頁。常用的數(shù)據(jù)采集卡

1．模擬量輸入卡（A/D卡）

在工業(yè)測控系統(tǒng)中，輸入信號往往是模擬量，這就需要一個裝置把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，各種A/D芯片就是用來完成此類轉(zhuǎn)換的。在實際的計算機測控系統(tǒng)中，不是以A/D芯片為基本單元，而是制成商品化的A/D板卡。模擬量輸入板卡根據(jù)使用的A/D轉(zhuǎn)換芯片和總線結(jié)構不同，性能有很大的區(qū)別。板卡通常有單端輸入、差分輸人以及兩種方式組合輸入三種。板卡內(nèi)部通常設置一定的采樣緩沖器，對采樣數(shù)據(jù)進行緩沖處理，緩沖器的大小也是板卡的性能指標之一。在抗干擾方面，A/D板卡通常采取光電隔離技術，實現(xiàn)信號的隔離。板卡模擬信號采集的精度和速度指標通常由板卡所采用的A/D轉(zhuǎn)換芯片決定。

第十八頁，共89頁。例如，下圖所示為研華PCI-1713模擬量輸入卡。該板卡具有32路單端或16路差分模擬量輸入，或組合輸入方式，12位A/D轉(zhuǎn)換分辨率，A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率可達100kHz，每個輸入通道的增益可編程，卡上有4K采樣FIFO緩沖器，2500VDC隔離保護，支持軟件、內(nèi)部定時器觸發(fā)或外部觸發(fā)。

第十九頁，共89頁。2．模擬量輸出卡（D/A卡）

計算機內(nèi)部處理采用的是數(shù)字量，而執(zhí)行機構采用的是模擬量。計算機通過D/A板卡將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量，從而通過控制執(zhí)行機構的動作去控制生產(chǎn)工藝過程。D/A轉(zhuǎn)換板卡同樣依據(jù)其采用的D/A轉(zhuǎn)換芯片的不同，轉(zhuǎn)換性能指標有很大的差別。

第二十頁，共89頁。例如，下圖所示為研華PCI-1720U模擬量輸出卡。該板卡具有四路12位D/A輸出通道，多種輸出范圍。由于能夠在輸出和PCI總線之間提供2500VDC的隔離保護，PCI-1720非常適合需要高電壓保護的工業(yè)場合。

第二十一頁，共89頁。3．數(shù)字量輸入/輸出卡（I/O卡）

計算機測控系統(tǒng)通過數(shù)字量輸入板卡采集工業(yè)生產(chǎn)過程的離散輸入信號，并通過數(shù)字量輸出板卡對生產(chǎn)過程或控制設備進行開關式控制（二位式控制）。將數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出功能集成在一塊板卡上，就稱為數(shù)字量輸入/輸出板卡，簡稱I/O板卡。

第二十二頁，共89頁。例如，下圖所示為研華PCI-1730數(shù)字量輸入/輸出卡，它提供了16路數(shù)字量輸入和16路數(shù)字量輸出，高輸出驅(qū)動能力和中斷能力，具有2500VDC高電壓隔離I/O通道。第二十三頁，共89頁。4．脈沖量輸入/輸出板卡

工業(yè)控制現(xiàn)場有許多高速的脈沖信號，如旋轉(zhuǎn)編碼器、流量檢測信號等，這些都要用脈沖量輸入板卡或一些專用測量模塊進行測量。脈沖量輸入/輸出板卡可以實現(xiàn)脈沖數(shù)字量的輸出和采集，并可以通過跳線器選擇計數(shù)、定時、測頻等不同工作方式，計算機可以通過該板卡方便地讀取脈沖計數(shù)值，也可測量脈沖的頻率或產(chǎn)生一定頻率的脈沖?？紤]到現(xiàn)場強電的干擾，該類型板卡多采用光電隔離技術，使計算機與現(xiàn)場信號之間全部隔離，來提高板卡測量的抗干擾能力。第二十四頁，共89頁。例如，下圖所示的研華PCI-1780U計數(shù)器/定時器卡，是基于PCI總線設計的接口卡。該卡使用了AM9513芯片，能夠通過CPLD實現(xiàn)計數(shù)器/定時器功能。此外，該卡還提供8個16位計數(shù)器通道，并具有8通道可編程時鐘資源，8路TTL數(shù)字量輸出/8路TTL數(shù)字量輸入，最高輸入頻率達20MHz，有多種時鐘可以選擇，可編程計數(shù)器輸出，同時有計數(shù)器門選通功能。

第二十五頁，共89頁。數(shù)據(jù)采集卡的選擇對于建立一個數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集卡的選擇至關重要。在挑選數(shù)據(jù)采集卡時，用戶主要進行考慮的是根據(jù)需求選取適當?shù)目偩€形式，適當?shù)牟蓸铀俾?，適當?shù)哪M輸入、模擬輸出通道數(shù)量，適當?shù)臄?shù)字輸入、數(shù)字輸出通道數(shù)量等。并根據(jù)操作系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集的需求選擇適當?shù)能浖?。第二十六頁，?9頁。數(shù)據(jù)采集卡的選擇1）通道的類型及個數(shù)根據(jù)測試任務選擇滿足任務的通道數(shù)，選擇具有足夠的模擬量輸入與輸出通道數(shù)、足夠的數(shù)字量輸入與輸出通道數(shù)的數(shù)據(jù)采集卡。2）最高采樣速度數(shù)據(jù)采集卡的最高采樣速度決定了能夠處理信號的最高頻率。根據(jù)耐奎斯特采樣理論，采樣頻率必須是信號最高頻率的兩倍以上，即fs≥2fmax，采集到的數(shù)據(jù)才可以有效地復現(xiàn)出原始的采集信號。工程上一般選擇fs=（5～10）fmax。一般的過程通道板卡的采樣速率可以達到30~100kHz?？焖貯/D卡可達到1000kHz或更高的采樣速率。第二十七頁，共89頁。數(shù)據(jù)采集卡的選擇3）總線標準數(shù)據(jù)采集卡有PXI、PCI、ISA等多種類型，一般是將板卡直接安裝在計算機的標準總線插槽中。需根據(jù)計算機上的總線類型和數(shù)量選擇相應的采集卡。4）其它如果模擬信號是低電壓信號，用戶就要考慮選擇采集卡時需要高增益。如果信號的靈敏度比較低，則需要高的分辨率。同時還要注意最小可測的電壓值和最大輸入電壓值。采集系統(tǒng)對同步和觸發(fā)是否有要求等。

數(shù)據(jù)采集卡的性能優(yōu)劣對整個系統(tǒng)舉足輕重。選購時不僅要考慮其價格，更要綜合考慮，比較其質(zhì)量、軟件支持能力、后續(xù)開發(fā)和服務能力等。第二十八頁，共89頁。第二十九頁，共89頁?；诎蹇ǖ挠嬎銠C測控系統(tǒng)的組成如圖所示，它可分為硬件和軟件兩大部分。

基于數(shù)據(jù)采集卡的控制系統(tǒng)組成第三十頁，共89頁。1．計算機主機

它是整個計算機控制系統(tǒng)的核心。主機由CPU、存儲器等構成。它通過由過程輸入通道發(fā)送來的工業(yè)對象的生產(chǎn)工況參數(shù)，按照人們預先安排的程序，自動地進行信息處理、分析和計算，并作出相應的控制決策或調(diào)節(jié)，以信息的形式通過輸出通道，及時發(fā)出控制命令，實現(xiàn)良好的人機聯(lián)系。目前采用的主機有PC機及工業(yè)PC機（IPC）等。

第三十一頁，共89頁。2．傳感器與變送器

傳感器的作用是把非電物理量（如溫度、壓力、速度等）轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號。例如，使用熱電偶可以獲得隨著溫度變化而變化的電壓信號；轉(zhuǎn)速傳感器可以把轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電脈沖信號。

第三十二頁，共89頁。3．信號調(diào)理器

信號調(diào)理器（電路）的作用是對傳感器輸出的電信號進行加工和處理，轉(zhuǎn)換成便于輸送、顯示和記錄的電信號（電壓或電流）。常見的信號調(diào)理電路有：電橋電路、調(diào)制、解調(diào)電路、濾波電路、放大電路、線性化電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、隔離電路等。如：傳感器輸出信號是微弱的，就需要放大電路將微弱信號加以放大，以滿足過程通道的要求；為了與計算機接口方便，需要A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號變換成數(shù)字信號等。

第三十三頁，共89頁。如果信號調(diào)理電路輸出的是規(guī)范化的標準信號（如4∽20mA、1∽5V等），這種信號調(diào)理電路稱為變送器。在工業(yè)控制領域，常常將傳感器與變送器做成一體，統(tǒng)稱為變送器。變送器輸出的標準信號一般送往智能儀表或計算機系統(tǒng)。

第三十四頁，共89頁。4．輸入輸出板卡

應用IPC對工業(yè)現(xiàn)場進行控制，首先要采集各種被測量，計算機對這些被測量進行一系列處理后，將結(jié)果數(shù)據(jù)輸出。計算機輸出的數(shù)字量還必須轉(zhuǎn)換成可對生產(chǎn)過程進行控制的量。因此，構成一個工業(yè)控制系統(tǒng)，除了IPC主機外，還需要配備各種用途的I/O接口產(chǎn)品，即I/O板卡。

第三十五頁，共89頁。各種板卡是不能直接由計算機主機控制的，必須由“I/O”接口來傳送相應的信息和命令。I/O接口是主機和板卡、外圍設備進行信息交換的紐帶。目前絕大部分I/O接口都是采用可編程接口芯片，它們的工作方式可以通過編程設置。

第三十六頁，共89頁。要想驅(qū)動執(zhí)行機構，必須具有較大的輸出功率，即向執(zhí)行機構提供大電流、高電壓驅(qū)動信號，以帶動其動作；另一方面，由于各種執(zhí)行機構的動作原理不盡相同，有的用電動，有的用氣動或液動，如何使計算機輸出的信號與之匹配，也是執(zhí)行機構必須解決的重要問題。因此為了實現(xiàn)與執(zhí)行機構的功率配合，一般都要在計算機輸出板卡與執(zhí)行機構之間配置驅(qū)動電路。

5.驅(qū)動電路

第三十七頁，共89頁。6．執(zhí)行機構

它的作用是接受計算機發(fā)出的控制信號，并把它轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機構的動作，使被控對象按預先規(guī)定的要求進行調(diào)整，保證其正常運行。生產(chǎn)過程按預先規(guī)定的要求正常運行，即控制生產(chǎn)過程。

第三十八頁，共89頁。7．外圍設備主要是為了擴大計算機主機的功能而配置的。它用來顯示、存儲、打印、記錄各種數(shù)據(jù)。包括輸入設備、輸出設備和存儲設備。常用的外圍設備有：打印機、記錄儀、圖形顯示器（CRT）、外部存儲器（軟盤、硬盤、光盤等）、記錄儀、聲光報警器等。

第三十九頁，共89頁。8．人機聯(lián)系設備

操作臺是人機對話的聯(lián)系紐帶。計算機向生產(chǎn)過程的操作人員顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)、運行參數(shù)，發(fā)出報警信號；生產(chǎn)過程的操作人員通過操作臺向計算機輸入和修改控制參數(shù)，發(fā)出各種操作命令；程序員使用操作臺檢查程序；維修人員利用操作臺判斷故障等。

第四十頁，共89頁。9．網(wǎng)絡通信接口

對于復雜的生產(chǎn)過程，通過網(wǎng)絡通信接口可構成網(wǎng)絡集成式計算機控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用多臺計算機分別執(zhí)行不同的控制功能，既能同時控制分布在不同區(qū)域的多臺設備，同時又能實現(xiàn)管理功能。

第四十一頁，共89頁。軟件使PC和數(shù)據(jù)采集硬件形成了一個完整的數(shù)據(jù)采集、分析和顯示系統(tǒng)。沒有軟件，數(shù)據(jù)采集硬件是毫無用處的。大部分數(shù)據(jù)采集應用實例都使用了驅(qū)動軟件。軟件層中的驅(qū)動軟件可以直接對數(shù)據(jù)采集件的寄存器編程，管理數(shù)據(jù)采集硬件的操作并把它和處理器中斷，DMA和內(nèi)存這樣的計算機資源結(jié)合在一起。驅(qū)動軟件隱藏了復雜的硬件底層編程細節(jié)，為用戶提供容易理解的接口。

軟件子系統(tǒng)

第四十二頁，共89頁。

隨著數(shù)據(jù)采集硬件、計算機和軟件復雜程度的增加，性能良好的驅(qū)動軟件就顯得尤為重要。合適的驅(qū)動軟件可以最佳地結(jié)合靈活性和高性能，同時還能極大地降低開發(fā)數(shù)據(jù)采集程序所需的時間。為了開發(fā)出用于測量和控制的高質(zhì)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用戶必須了解組成系統(tǒng)的各個部分。在所有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成部分中，軟件是最重要的。這是由于插入式數(shù)據(jù)采集設備沒有顯示功能，軟件是您和系統(tǒng)的唯一接口。軟件提供了系統(tǒng)的所有信息，您也需要通過它來控制系統(tǒng)。軟件把傳感器、信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集硬件和分析硬件集成為一個完整的多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。軟件子系統(tǒng)

第四十三頁，共89頁?；赑C的DAQ系統(tǒng)（簡稱PCs）的基本特點是，輸入輸出裝置為板卡的形式，并將板卡直接與個人計算機的系統(tǒng)總線相連，即直接插在計算機主機的擴展槽上。這些輸入輸出板卡往往按照某種標準由第三方批量生產(chǎn)，開發(fā)者或用戶可以直接在市場上購買，也可以由開發(fā)者自行制作。一塊板卡的點數(shù)（指測控信號的數(shù)量）少的有幾點，多的可達64點甚至更多。

系統(tǒng)特點

第四十四頁，共89頁。早期的PCs的最大問題就是其性能不夠可靠。20世紀90年代中期后，隨著計算機軟硬件技術的發(fā)展，PCs的可靠性已越來越高，特別是工控機，其機箱、電源、主板等都進行了強化，可靠性直逼PLC。

第四十五頁，共89頁。由于PCs價格低廉、組成靈活、標準化程度高、結(jié)構開放、配件供應來源廣泛、應用軟件豐富等特點，PCs是一種很有應用前景的計算機測控系統(tǒng)。

第四十六頁，共89頁。第四十七頁，共89頁。PCI-1710HG多功能數(shù)據(jù)采集卡介紹

PCI-1710HG是研華公司生產(chǎn)的一款功能強大的低成本多功能PCI總線數(shù)據(jù)采集卡，如圖所示。其先進的電路設計使得它具有更高的質(zhì)量和更多的功能，這其中包含五種最常用的測量和控制功能：16路單端或8路差分模擬量輸入、12位A/D轉(zhuǎn)換器（采樣速率可達100kHz）、2路12位模擬量輸出、16路數(shù)字量輸入、16路數(shù)字量輸出及計數(shù)器/定時器功能。

第四十八頁，共89頁。第四十九頁，共89頁。用PCI-1710HG板卡構成完整的控制系統(tǒng)還需要：接線端子板、通信電纜和驅(qū)動光盤。

板卡產(chǎn)品的成套性第五十頁，共89頁。PCI1710HG板卡的成套性第五十一頁，共89頁。電纜采用PCL-10168型，是兩端針型接口的68芯SCSI-II電纜，用于連接板卡與ADAM-3968接線端子板。

PCL-10168電纜第五十二頁，共89頁。接線端子板采用ADAM-3968型，是DIN導軌安裝的68芯SCSI-II接線端子板，用于各種輸入輸出信號線的連接。

使用時用PCL-10168電纜將PCI-1710HG板卡與ADAM-3968接線端子板連接，這樣PCL-10168的68個針腳和ADAM-3968的68個接線端子一一對應。

ADAM-3968接線端子板第五十三頁，共89頁。接線端子板各端子的位置及功能第五十四頁，共89頁。第五十五頁，共89頁。用PCI-1710HG板卡構成的控制系統(tǒng)框圖如圖所示。

第五十六頁，共89頁。利用板卡開發(fā)測控系統(tǒng)的開發(fā)步驟第五十七頁，共89頁。第五十八頁，共89頁。PCI-1710HG數(shù)據(jù)采集卡的安裝

首先進入研華公司官方網(wǎng)站找到并下載下列程序：PCI1710.exe、DevMgr.exe、PortIO.exe、All_Examples.exe、Utility.exe等；

1．安裝設備驅(qū)動程序在測試板卡和使用研華驅(qū)動編程之前必須首先安裝研華設備管理程序DeviceManager和32bitDLL驅(qū)動程序。首先執(zhí)行DevMgr.exe程序，根據(jù)安裝向?qū)瓿膳渲霉芾碥浖陌惭b；接著執(zhí)行PCI1710.exe程序，按照提示完成驅(qū)動程序的安裝。

第五十九頁，共89頁。2．安裝硬件

關閉計算機電源，打開機箱，將PCI-1710HG板卡正確地插到一空閑的PCI插槽中，如圖6-8所示，檢查無誤后合上機箱。

圖6-8PCI-1710HG板卡安裝第六十頁，共89頁。注意：在用手持板卡之前，請先釋放手上的靜電（例如：通過觸摸電腦機箱的金屬外殼釋放靜電），不要接觸易帶靜電的材料（如塑料材料），手持板卡時只能握它的邊沿，以免手上的靜電損壞面板上的集成電路或組件。第六十一頁，共89頁。重新開啟計算機，進入WindowsXP系統(tǒng)，首先出現(xiàn)“找到新的硬件向?qū)А睂υ捒?，選擇“自動安裝軟件”項，點擊“下一步”按鈕，計算機將自動完成AdvantechPCI-1710HGDevice驅(qū)動程序的安裝。系統(tǒng)自動地為PCI板卡設備分配中斷和基地址，用戶無需關心。第六十二頁，共89頁。檢查板卡是否安裝正確：

右擊“我的電腦”，點擊“屬性”項，彈出“系統(tǒng)屬性”對話框，選中“硬件”項，點擊“設備管理器”按鈕，進入“設備管理器”畫面，若板卡安裝成功后會在設備管理器列表中出現(xiàn)PCI-1710HG的設備信息，如圖所示。

設備管理器中的板卡信息第六十三頁，共89頁。查看板卡屬性“資源”選項中，可獲得計算機分配給板卡的地址輸入輸出范圍：C000-C0FF，其中首地址為C000（組態(tài)編程時會用到），分配的中斷號為22（與板卡在擴展槽中的位置有關），如圖所示。

板卡資源信息第六十四頁，共89頁。3．配置板卡

在測試板卡和使用研華驅(qū)動編程之前必須首先對板卡進行配置，通過研華板卡配置軟件DeviceManager來實現(xiàn)。從開始菜單/所有程序/AdvantechAutomation/DeviceManager打開設備管理程序AdvantechDeviceManager，如圖所示。

配置板卡第六十五頁，共89頁。當您的計算機上已經(jīng)安裝好某個產(chǎn)品的驅(qū)動程序后，設備管理軟件支持的設備列表前將沒有紅色叉號，說明驅(qū)動程序已經(jīng)安裝成功，比如圖7-11中SupportedDevices列表的AdvantechPCI-1710/L/HG/HGL前面就沒有紅色叉號，選中該板卡，單擊“Add”按鈕，該板卡信息就會出現(xiàn)在InstalledDevices列表中。PCI總線的插卡插好后計算機操作系統(tǒng)會自動識別，在DeviceManager的InstalledDevices欄中MyComputer下會自動顯示出所插入的器件，這一點和ISA總線的板卡不同。第六十六頁，共89頁。單擊“Setup”按鈕，彈出“PCI-1710HGDeviceSetting”對話框，如圖7-12所示，在對話框中可以設置A/D通道是單端輸入還是差分輸入，可以選擇兩個D/A轉(zhuǎn)換輸出通道通用的基準電壓來自外部還是內(nèi)部，也可以設置基準電壓的大小（0～5V還是0～10V），設置好后，點擊“OK”按鈕即可。板卡A/D、D/A通道配置第六十七頁，共89頁。4．板卡測試可以利用板卡附帶的測試程序?qū)Π蹇ǖ母黜椆δ苓M行測試。運行設備測試程序：在研華設備管理程序AdvantechDeviceManager對話框中點擊“Test”按鈕，出現(xiàn)“AdvantechDeviceTest”對話框，通過不同選項卡可以對板卡的“AnalogInput”、“AnalogOutput”、“DigitalInput”、“DigitalOutput”、“Counter”等功能進行測試。

第六十八頁，共89頁。模擬量輸入功能測試界面第六十九頁，共89頁。模擬量輸出功能測試界面第七十頁，共89頁。數(shù)字量輸入功能測試界面第七十一頁，共89頁。數(shù)字量輸出功能測試界面第七十二頁，共89頁。第七十三頁，共89頁。實訓19PC與PCI數(shù)據(jù)采集卡通信控制第七十四頁，共89頁。一、學習目標1、掌握PCI數(shù)據(jù)采集卡在PC機上的軟硬件安裝與設置方法。2、掌握用KingView設計PCI數(shù)據(jù)采集卡數(shù)字量輸入與輸出程序的方法。第七十五頁，共89頁。二、設計任務1、利用電氣開關產(chǎn)生開關（數(shù)字）信號（0或1），使程序畫面中開關輸入指示燈顏色改變，同時開關計數(shù)器數(shù)字從0開始累加。2、當累加值大于等于5時，板卡數(shù)字量輸出端口置高電平，線路中指示燈亮，程序畫面中開關輸出指示燈顏色改變。第七十六頁，共89頁。三、硬件線路PC與PCI1710數(shù)據(jù)采集卡組成的通信控制系統(tǒng)如圖7-60所示。圖7-60PC與PCI數(shù)據(jù)采集卡通信控制系統(tǒng)第七十七頁，共89頁。1、開關量輸入線路將按鈕、行程開關、繼電器開關等的常開觸點接板卡接線端子數(shù)字量輸入通道1（管腳DI1和GND）來改變板卡數(shù)字量輸入通道1的狀態(tài)（0或1）。實際測試中，可用導線將DI1和GND之間短接或斷開