DOI:10.13880/j.cnki.65-1174/n.2012.04.006 第 卷 第 ３０ ２０１２ 　 年 ８ ４ 月 期 石河子大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｈｉｈｅｚｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ） Ｖｏｌ．３０　Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１２ 文章编号：１００７－７３８３（２０１２）０４－０５２６－０３ 基于 ＭＡＴＬＡＢ 和研华板卡的数据采集系统 邓红涛 田敏 ， 石河子大学信息科学与技术学院 （ 李江全 ， 石河子 ， ８３２００３） 从实用的角度出发 摘要： 实现了对模拟信号和数字信号的输入 介绍了在 ， ＭＡＴＬＡＢ 输出 、 并利用 ； ＭＡＴＬＡＢ 软件环 境 下 利 用 工 具 箱 和 研 华 数 据 采 集 板 卡 进 行 数 据 采 集 ＤＡＱ 设计了简洁的图像用户界面 给出测试结果 ， ， 将实验 ； 数据分析和可视化的应用在同一开发环境下进行 、 简化系统的同时又提高了系统的稳定性 ， 。 测量 关键词： ；ＭＡＴＬＡＢ； 中图分类号：ＴＰ２７４．２　　　　 数据采集 研华板卡 文献标识码：Ａ　　　　 Ｄａｔａ　Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＭＡＴＬＡＢ　ａｎｄ　Ａｄｖａｎｔｅｃｈ　Ｃａｒｄ ＤＥＮＧ　Ｈｏｎｇｔａｏ，ＬＩ　Ｊｉａｎｇｑｕａｎ，ＴＩＡＮ　Ｍｉｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｉｈｅｚｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｈｅｚｉ　８３２００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｐｕｒｐｏｓｅ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ＤＡＱ　ｔｏｏｌｂｏｘ　ａｎｄ　Ａｄｖａｎｔｅｃｈ　ｃａｒｄ　ｉｎ ＭＡＴＬＡＢ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｔｈｅ　ｉｎｐｕｔ　ａｎｄ　ｏｕｔｐｕｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｎａｌｏｇ　ｓｉｇｎａｌ　ａｎｄ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ，ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａ　ｓｉｍｐｌｅ ｇｒａｐｈｉｃａｌ　ｕｓｅｒ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｗｉｔｈ　ＭＡＴＬＡＢ．Ｂｙ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｄａｔａ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｓ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｉｔｓ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ；ＭＡＴＬＡＢ；Ａｄｖａｎｔｅｃｈ　ｃａｒｄ 近年来 数据采 集 技 术 被 人 们 越 来 越广 泛 的 应 ， 　　 但 大 多 数 据 采 用于现代工业生产 和 科 学 研 究 领 域 而在对采集 集开发系统只提供 因 其 拥 有 丰 富 的 内 的数据进 行 处 理 时 部函数和强大的图形处理能力被广泛应用于实时信 号测量和图像处理领域中 ［１］。 ， 语言等开发环境 Ｃ ，ＭＡＴＬＡＢ ， 为了使数据采集和处理开发环境统一化 统设计利用 采集功能 试和 测 量 环 境 ＭＡＴＬＡＢ 利用数据采集 ， ， 环境来开 发 ＬＡＢ 易将实验测量 起 １　ＭＡＴＬＡＢ 数据采集系统的设计 系统的组成 １．１　 本系统在 数据采集 ＭＡＴＬＡＢ 系统框图如图 ， 所示 。 １ 环境下利用研华板卡进行 图 １　 系统框图 本系 和研华数据采集卡实现数据 工具箱提供一个测 ， （ＤＡＱ） 使 开 发 人 员 可 以 完全 使 用 模 拟 和 获 取 分 析 测 量 数 据 ＭＡＴ－ 更 容 ， 数据 分 析 和 可 视 化 的 应 用结 合 在 一 、 、 简化了系统的同时又提高了系统的稳定性 ， 。 Ｆｉｇ．１Ｂｌｏｃｋ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ 　 收稿日期：２０１１－１２－１３ 基金项目： 作者简介： 科技支疆计划项目 女 邓红涛 （１９８１－）， （２０１１ＡＢ０２４）， 讲师 ， 从事电子通信及仿真研究 ， 石河子大学重大科技攻关项目 （ＧＸＪＳ２０１１－ＺＤＧＧ０４） ＿ ｉｎｆ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ。 ；ｅ－ｍａｉｌ：ｄｈｔ 

第 期 ４ 　 　　　　　　　　　　　 邓红涛 等 ， 基于 ： ＭＡＴＬＡＢ 和研华板卡的数据采集系统 ７２５ 系 统 需 配 置 ）、 ＤＡＱ 　　 板 卡 即 （ 集系 统 时 使 用 卡与 的 应 ＡＤＡＭ－３９６８ 个 针 脚 和 测 量 套 件 、 Ｍａｔｌａｂ 连 接 电 缆 和 端 子 板 电 缆 和 ＰＣＬ－１０１６８ 接 线 端 子 板 连 接 数 据 采 集 板 卡 构 建 数 据 采 板 。 ＰＣＩ－１７１０ＨＧ 使 ， ＰＣＬ－１０１６８ 个 接 线 端 子 对 的 考虑到采 ， ＡＤＡＭ－３９６８ ６８ 将板卡插入计算机 ； 数据采集卡是本系统硬件核心部分 选 用 研 华 插槽中［２］。 ＰＣＩ ６８ ， 输 入 精 度 等 技 术 指 标 、 是 样频率 ＰＣＩ－１７１０ 板卡数据采集卡 位多功能数据采 集卡 具有独特的电 路 设 计 和 完 善 的 数 据采 集 与 控 ， 制功能 差 分 模 拟 输 入 通 道 模拟输出通道和触发源连接三部分 ［３］。 内部结构 主 要 有 单 端 ， 。ＰＣＩ－１７１０ １２ 、 、 、 利用研华数据采集卡能迅速 方便地构成一个 从而大大节省系统设计和研制时间 数据采集系统 ， ， 同时可以充分 利 用 使 开 发 者 集中大量 精 力 对 数 据 处 理 理 论 和 方 法 进 行 研 究 设 计 机 的 软 硬 件 资 源 ＰＣ ， 。 １．２　ＭＡＴＬＡＢ 数据采集原理 在数据 采 集 领 域 推 出 了 ， 工具箱 ＭＡＴＬＡＢ ＤＡＱ（ｄａｔａ 把 与 数 据 采 集 硬 件 设备 相 关 的 ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ） ， 并 提 供 了 基 本 的 接口 函 数 操 驱动函数封装在一 起 以适应 越 来 越 多 的 标 准 或 非标 准 的 测 作硬件设备 ， 试装备使用计算机来构建数据采集与分析系统 ［４］。 具 ， 调 用 该 工 具 箱 可 以控 制 采 集 使整个数据采集程序简单易 ， 有一整套命令和函 数 卡 完成数据采集功能 ， 懂 中提 供 的 数 据 采 集工 具 箱 中 ＭＡＴＬＡＢ 在 ， 板卡时 ，ＤＡＱ 工具箱提供了专门 工 具 箱 对 应 到 每 个 驱 动 程 序 。 在 适 配 器 列 表 中 将 显 ＤＡＱ 将 ， ＤＡＱ 的适 配 器 安装相应板卡的驱 动 程 序 后 示相应的适配器名 ［５］。 ， 。 在使用 １．３　ＭＡＴＬＡＢ 数据采集步骤 数 据 采 集 系 统 整 体 软 件 流 程 包 括 创 建 接 口 对 采集数据 配置测量通道 、 、 工具 象 停止测量并删除对象 ［６］。 箱存在简单的函数完成相应的功能 开始测量 在每个流程中 配置属性 ，ＤＡＱ 、 、 、 创 建 接 口 对 象 １） 。 板卡创建一个 接 口 对 象 （‘ａｄｖａｎｔｅｃｈ’，０） 一个对应于 研 华 对象 。 。 “ａｎａｌｏｇｉｎｐｕｔ” ＤＡＱ 为 函 数 使 用 命 令 这样 ， 完成设置 “ａｉ” 板 卡 的 新 模 拟 量 输 入 ａｉ＝ａｎａｌｏｇｉｎｐｕｔ 就有了 变量 ， 输 出 。 、 ＤＡＱ ２） 配置测量通道 函数 如果使用通道 。 置有效通道 。 “ａｄｄｃｈａｎｎｅｌ” ０， 输入命令 可用来配 ｉｃｈａｎ＝ａｄ－ 个 参 数 的 第 ｄｃｈａｎｎｅｌ（ａｉ，０）。 “ａｄｄｃｈａｎｎｅｌ” １ 函 数 Ｃｈａｎｎｅｌ　Ｎｕｍｂｅｒ 。 此 第 ＡＩ　Ｏｂｊｅｃｔ， 为 时主语将会创建一个对象 个参数为 ２ 称作通道对象 （ 完 成 创 建 ）。 和 ３） 配置属 性 后 ， 。 需 要 配 置 这 些 对 象 以 执 行 正 确的 操 作 ＡＩ　Ｏｂｊｅｃｔ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｏｂｊｅｃｔ 即要配置对象和编辑与该对象有关的属性 令 配置属性［７］。 ｇｅｔ（ａｉ）、ｇｅｔ（ｉｃｈａｎ） 开始测 量 配 置 完 属 性 并 开 始 测 量 后 ， 利用命 。 使 用 函 数 。 “ｓｔａｒｔ” ， 就 可 启 动 测 ４） 。 以获得所 需 的 测 量 数 据 量 。 ５） 数据发送与保存 数据采集用 。 ＡＩ　Ｏｂｊｅｃｔ ［ｄａｔａ，ｔｉｍｅ］＝ｇｅｔｄａｔａ（ａｉ，５００）， 作 将 它有 为参数输入 命 令 获取的测量数据发送到 一个缓冲区 用来临时保存 ， 停止测量并删除对象 ６） 使用 ， ＡＩ　Ｏｂｊｅｃｔ 可 以 通 过 函 数 测量 测量 完 成 后 使用命令 ， ｄｅｌｅｔｅ（ａｉ）。 ＭＡＴＬＡＢ 的工作区 。 板卡采集的数据 ＤＡＱ 函数 。 “ｓｔｏｐ” 。 用于停止 作为参数输入命令 删 除 “ｄｅｌｅｔｅ” ｓｔｏｐ （ａｉ）； ， 对 象 ＡＩ 系统测试的结果与分析 ２　 ， 利 用 ＭＡＴＬＡＢ 经过 仿 真 测 试 中 箱和研华板卡设计的数据采集系统［８］， 并利用 拟信号和数字信号的输入 ， 设计图像用户界 面 单 稳定性高具有一定的实用性和先进性 、 下面分别介绍系统采集模拟信号 测 试 结 果 表 明 输出 、 。 ： 工 具 ＤＡＱ 实现了对模 ＭＡＴＬＡＢ 该 系 统 操 作 简 。 数字信号输 、 入和输出测试的结果 。 模拟信号输入 ２．１　 设计模拟信号输入电路 模拟变化电压 范围是 （ 管脚 入 （ 信号指示灯 ６８）， 通道 ０ ， 通过电位器产生一个 送入板卡模拟量输 同时在电位器电压输出端接一 ０～５Ｖ）， 用以显示电压变化情况 ［９］。 ， 当测量 电 压 小 于 或 大 于 设 定 下 限 电 压 值 （０．５ 程 序 画 面 中 相应 指 示 时 或上限电 压 值 Ｖ） 灯由绿色变为红色 。 （３．５ Ｖ） ， ２．２　 ２ 所示 程序运行结果如图 模拟信号输出 将板卡模拟量输出 接示波器显示电压变化波形 范围 （ 。 ０～１０Ｖ）０ 通道 管脚 （ 接发光二极管来显 ， 垂 直 滚 （ ０～１０ Ｖ）。 范 围 为 单 击 生成一间断变化的数值 ， ５８） 示电压大小变 化 动条 的上下箭头 ” 在程序画面中产生一个随之变化的曲线 中发光二极管亮度 随 之 变 化 画面中相同波形 ， （０～１０）， 同时 线路 ， ， 在 示 波 器 中 显 示 程 序 “ 。 程序运行结果如图 所示 。 ３ 

８２５ 　　　　　　　　　　　　　　 石河子大学学报 自然科学版 （ ）　　　　　　　　　　　　　　　　 第 卷 　 ３０ 　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 图 ３　 模拟信号输出 Ｆｉｇ．３Ｔｈｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｏｆ　ａｎａｌｏｇ　ｓｉｇｎａｌ １３） 板卡数字量 输 出 通 道 当计算机输出 控 制 信 号 置 ， 管 脚 １ （ １３ 脚 为 高 电 平 时 闭合 指 示 灯 亮 接 三 极 管 基 三 当 继 电 器 常 开 开 关 ， ， ； ， 极 极管导通 置 １３ ＫＲ 打开 单击 变为红色 单击 绿色 继电器常开开关 ， ＫＲ 三 极 管 截 止 ， 脚为低电平 时 指示灯灭 。 ， 打开指示灯 “ 打开次数加 ， 按钮 ” 按钮 ” 程序画面中指示灯颜色 ， 同时 指示灯亮 １； ； 程序画面中指示灯颜色变为 关闭指示灯 ， “ 同时 关闭次数加 ， 程序运行结果如图 线路中 ， 所示 线路中 ， 指示灯灭 １； ＤＯ ＤＯ 。 ５ 。 图 ２　 　　 模拟信号输入 Ｆｉｇ．２Ｔｈｅ　ｉｎｐｕｔ　ｏｆ　ａｎａｌｏｇ　ｓｉｇｎａｌ 数字信号输入［１０］ ２．３　 ２ 由电气开关和光电接近开关分别控制 继电器的常开开 关 分 别 接 板卡 数 字 量 输 入 器 ， 管脚 关 闭 道 （ 开关 ”， 指示灯亮 开 画面中开关计数器文本中的数字从 个继电 通 ０ 打 开 电 气 程 序 画 面 中 信 号 离 ／ 灭 程序 ， ２ 开始累加 ２２）。 亮 ， ／ １ 用 任 何 反 光 物 体 遮 挡 通 道 （ 指 示 灯 ＤＩ 颜 色 改 变 和 ５６） 线路中 灭 光电接近开关 “ ）； 线路中 指示灯 管 脚 ＤＩ ”， 灭 亮 ／ １ ／ “ ／ （ １ 。 程序运行结果如图 ４ 数字信号输出［１０］ 所示 。 ２．４　 图 ４　 　　 数字信号输入 Ｆｉｇ．４Ｔｈｅ　ｉｎｐｕｔ　ｏｆ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ 　　　　　　　　　　　　　　　 图 ５　 　　 数字信号输出 Ｆｉｇ．５Ｔｈｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｏｆ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ 结语 ３　 ＭＡＴＬＡＢ 本文介绍了在 环境下利用华板卡设 该 系 统 实 现 了 数 据 采 集和 数 据 处 ， 开发快 、 生活及科研教学中 、 计数据采集系统 具有安装方便 理在相同开发环境下的运行 ， 在生产 捷 ， 都具有一定的实用性和先进性 编程简单［１１］等优点 、 。 参考文献： ［１］ 王世香 精通 ． 业出版社 ＭＡＴＬＡＢ 接 口 与 编 程 北 京 ［Ｍ］． 电 子 工 ： 富 ［２］ ［３］ ，２００７：１１－１２． 朱可 基 于 研 华 板 卡 的 高 速 采集 程 序 ． 中 国 科 技 财 ［Ｊ］． ［１０］ 刘阳 系统 ，２００９（１４）：９６－９７． 杨 艳 华 张 晓 海 穆 兴 隆 基 于 棉 种 脱 绒 加 工酸 控 ， 系统的设计 ， 石河子大学 学 报 ． ＰＬＣ ［Ｊ］． 自 然 科 学 版 ： ，２０１１，２９ ［１１］ （２）：１３１－１３３． 刘卫国 陈昭平 ， 张颖 ， ［４］ ．ＭＡＴＬＡＢ 程序设计与 应 用 ［Ｍ］． 北京 于锋 设计 田敏 北京 ［５］ ［６］ 高等教育出版社 ： 侯永海 ， 基于 ． 微计算机信息 ［Ｊ］． 李江全 ， 电子工业出版社 ： 案例 解 说 ． ，２００６：７７－７８． ＰＣＩ－１７１４ 的高速数据采 集 系 统 方 案 ，２００５：６０－６２． ＭＡＴＬＡＢ 典 型 控 制 应 用 ［Ｍ］． ，２０１０：１０３－１０５． ［７］ＰＣＩ－１７１０Ｓｅｒｉｅｓ　１０／１６ｂｉｔ　Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ　Ｕｓｅｒｓ　Ｍａｎｕａｌ． 研华 中国 （ 黄忠霖 公司 ） ，２００５． 控 制 系 统 周 向 明 ， 北京 ． 国防工业出版社 ： 邢彦梅 ， 基 于 ． 何巧 ， 电声技术 ［Ｍ］． 张因 计与实现 ［８］ ［９］ 计 算 及 仿 真 实 训 ＭＡＴＬＡＢ ，２００７：１２４－１２７． ＭＡＴＬＡＢ 数 据 采 集 系 统 的 设 ［Ｊ］． ，２０１０，３４（９）：３９－４１． 马蓉 ， ＣＡＮ 等 曹卫 彬 ， ， 节 点 设 计 基 于 ． ［Ｊ］． ＩＳＯ１１７８３ 石 河 子 大 学 学 报 的 拖 拉 机 导 航 自 然 科 学 ： 版 ，２０１１，２９（５）：６４１－６４４． 王战军 沈明 ， ． 基 于 现代电子技术 ［Ｊ］． Ｍａｔｌａｂ　ＧＵＩ ，２０１０，３３（９）：４６－４８． 的 串 口 通 信 编 程 实 现