摘?要數(shù)據(jù)采集研究的是數(shù)據(jù)信息的獲取、存儲(chǔ)、處理及控制。信息社會(huì)的發(fā)展，在很大程度上取決與信息與信號(hào)處理技術(shù)的先進(jìn)性。本文以PCI的意義出發(fā)，討論了PCI數(shù)據(jù)采集卡在工業(yè)生產(chǎn)及其他領(lǐng)域中的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞PCI總線；數(shù)據(jù)采集；運(yùn)用

中圖分類號(hào)TP文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2011)071-0108-01

1PCI的意義

信息與信號(hào)處理技術(shù)的先進(jìn)性是信息社會(huì)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。而研究數(shù)據(jù)信息的獲取、存儲(chǔ)、處理及控制等內(nèi)容的數(shù)據(jù)采集就是信息科學(xué)的一個(gè)重要分支。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的出現(xiàn)改變了信息與信號(hào)處理技術(shù)的整個(gè)面貌，而數(shù)據(jù)采集作為數(shù)字信號(hào)處理的必不可少的前期工作在整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中起到關(guān)鍵性、乃至決定性的作用，其應(yīng)用已經(jīng)深入到信號(hào)處理的各個(gè)領(lǐng)域中。

PCI是外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)的縮寫，它是一種不依附于某個(gè)具體處理器的局部總線。從結(jié)構(gòu)上看，PCI是在CPU和原來的系統(tǒng)總線之間插入的一級(jí)總線，具體由一個(gè)橋接電路實(shí)現(xiàn)對(duì)這一層的管理，并實(shí)現(xiàn)上下之間的接口以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的傳送。PCI作為一種高性能的計(jì)算機(jī)局部總線，近年來早己成為主流的計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線。當(dāng)前主流PC中的PCI總線擁有33MHz工作頻率、32bit位數(shù)據(jù)位寬，和最大132MB/s的傳輸速度，非常適于一些高速外接設(shè)備與PC進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

2PCI數(shù)據(jù)采集卡在工業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)用

在工業(yè)生產(chǎn)中，工廠質(zhì)量檢驗(yàn)是質(zhì)量體系中的一個(gè)重要要素。即使在現(xiàn)代質(zhì)量管理中，質(zhì)量檢驗(yàn)也起著十分重要的作用。當(dāng)今的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，而企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的核心就是技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)因此，檢驗(yàn)設(shè)備是提高工業(yè)生產(chǎn)工作效率的重要手段。只有檢驗(yàn)的速度，提高檢驗(yàn)的精度，使檢驗(yàn)的操作方式更簡(jiǎn)易，才能保證企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

以基于數(shù)據(jù)采集卡PCI8735的檢測(cè)設(shè)備為例，PCI8735是13位的低損耗多功能數(shù)據(jù)采集卡，具有獨(dú)特的電路設(shè)計(jì)和完善的數(shù)據(jù)采集與控制功能，支持即插即用，具有FIFO的高速緩存，可靈活設(shè)定輸入類型和范圍，具有32通道單端、16路雙端模/數(shù)輸入（AI/DI）、16通道數(shù)字輸出（DO），采集速率可達(dá)500kHz。

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，應(yīng)用PC較強(qiáng)的數(shù)據(jù)輸入輸出功能，用模擬量輸入通道實(shí)時(shí)采集產(chǎn)品爆破時(shí)的壓力、流量信號(hào)，再用其數(shù)字量輸出控制產(chǎn)品升降、充氣、指示燈等。PCI8735數(shù)據(jù)采集板卡插在計(jì)算機(jī)主機(jī)PCI插槽內(nèi)，通過PCL10168通訊電纜與外圍接口電路連接，可完成實(shí)驗(yàn)裝置與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊，構(gòu)成工業(yè)運(yùn)用系統(tǒng)的硬件電路。而由電源電路、信號(hào)輸入電路、濾波電路、輸出控制電路可構(gòu)成工業(yè)運(yùn)用系統(tǒng)的外圍電路。信號(hào)輸入電路包括壓力傳感器和質(zhì)量流量計(jì)。壓力傳感器的量程為0-5KPa，對(duì)應(yīng)輸出為4-20mA直流信號(hào)，質(zhì)量流量計(jì)的量程為0-60l/min，對(duì)應(yīng)輸出為4-20mA直流信號(hào)。濾波電路由濾波器抑制高頻干擾；隔離電路光耦隔離；控制電路采用雙光耦組成推挽式電路，并用三極管放大驅(qū)動(dòng)若干個(gè)繼電器。一個(gè)系統(tǒng)的正確與否，不僅取決于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和方法，同時(shí)還取決于系統(tǒng)的抗干擾措施。可以運(yùn)用以下方法完成抗干擾的操作：電源干擾：用濾波器抑制高頻干擾。工業(yè)用電中含有多種高次諧波，它們很容易經(jīng)電源進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡，從而造成數(shù)據(jù)采集錯(cuò)誤。抑制空間電磁干擾：將普通的信號(hào)線換成屏蔽線，屏蔽層良好接地，使現(xiàn)場(chǎng)中的干擾信號(hào)不容易串入系統(tǒng)。信號(hào)傳輸通道抗干擾：用光電耦合器對(duì)系統(tǒng)輸入輸出通道從電氣上隔離開來，有效地防止干擾的侵入。在工業(yè)系統(tǒng)中，企業(yè)可通過電腦中的VB模塊文件，調(diào)用API函數(shù)，直接控制數(shù)據(jù)采集卡的工作，通過VB中的ADO控件訪問ADO數(shù)據(jù)庫(kù)，并采用先進(jìn)的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)查詢技術(shù)，從而使數(shù)據(jù)的查詢、搜索更加快捷和方便。工業(yè)生產(chǎn)過程中運(yùn)用該系統(tǒng)，可降低了工業(yè)檢驗(yàn)人員參與的成分，降低了工業(yè)檢驗(yàn)人員的工作壓力和勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高了檢驗(yàn)質(zhì)量。

3PCI數(shù)據(jù)采集卡的其他運(yùn)用

數(shù)據(jù)采集是系統(tǒng)獲取外界信息的重要手段，被廣泛應(yīng)用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)、智能儀表、自動(dòng)控制以及故障診斷等多種領(lǐng)域。以往大多是運(yùn)用基于ISA總線的數(shù)據(jù)采集卡，這種結(jié)構(gòu)傳輸速率太低，滿足不了數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)男枨?。PCI總線具有高性能、低成本、開放性、獨(dú)立于處理器、軟件透明等許多有點(diǎn)，是目前極為流行的的計(jì)算機(jī)局部總線。而PCI數(shù)據(jù)采集卡的發(fā)展運(yùn)用，是伴隨著硬件技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的。PCI作為局部總線，一邊與處理器和存儲(chǔ)器總線接口；另一邊為外設(shè)擴(kuò)展提供了高速通道。33MHz、32位的PCI總線可以實(shí)現(xiàn)132MB/s的數(shù)據(jù)傳輸速率；64位的PCI總線性能加倍。在實(shí)際工作中，可以利用PCI總線將采集數(shù)據(jù)直接傳到系統(tǒng)內(nèi)存，可有效解決數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和存儲(chǔ)，為信號(hào)的實(shí)時(shí)處理提供方便。PCI總線數(shù)據(jù)采集卡還可以在Windows XP操作系統(tǒng)下，進(jìn)行實(shí)時(shí)過程測(cè)控，其原理是通過WDM設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)的方法，使程序獲得在系統(tǒng)核心態(tài)執(zhí)行的能力，最終實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)過程監(jiān)控，具有工作可靠性高，動(dòng)作完成精確到位，測(cè)控軟件具有良好的易用性等優(yōu)良特質(zhì)。又如，在電機(jī)控制的實(shí)際應(yīng)用過程中，需要實(shí)時(shí)采集和處理電機(jī)的工作電流，實(shí)際的轉(zhuǎn)速，電樞的溫度等數(shù)據(jù)。而PCI數(shù)據(jù)采集卡在電機(jī)控制中的運(yùn)用，可先將采集到的數(shù)據(jù)通過PCI總線高速傳輸?shù)街鳈C(jī)內(nèi)存，然后再進(jìn)行后期的分析和處理，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高速采集與傳輸。能滿足工作中由于信號(hào)的持續(xù)時(shí)間短，需要采集的數(shù)據(jù)量大，需要很高的采集頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的需要。隨著PCI總線的普及應(yīng)用，基于PCI總線的采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)有十分廣闊的前景。

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作者簡(jiǎn)介

喻雙林，男，江漢大學(xué)，07通信班。