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1  前言

    現(xiàn)代電子和計算機技術(shù)的發(fā)展為信息的轉(zhuǎn)換與處理提供了極其完善的手段，使檢測與控制技術(shù)發(fā)展到了新的階段，數(shù)據(jù)采集卡的應(yīng)用就是其中的一項重要內(nèi)容。目前，Windows正以其良好的圖形用戶界面、靈活簡單的操作贏得了廣泛的用戶。在工業(yè)控制系統(tǒng)的開發(fā)中，越來越多的用戶也要求控制系統(tǒng)提供Windows風(fēng)格的友好界面。C++Builder是Borland（Inprise）公司開發(fā)的Windows下可視化的C++編程環(huán)境，它常被簡稱為BCB或CB。BCB不僅功能強大，而且學(xué)習(xí)簡單、使用方便，但它不具備直接對硬件I/O地址進行讀寫的能力，需要調(diào)用DLL函數(shù)實現(xiàn)對I/O端口的訪問和控制，PCL-818L數(shù)據(jù)采集卡是臺灣研華公司推出的一款工業(yè)標準的經(jīng)濟型數(shù)據(jù)采集卡，適用于IBM PC/XT/AT或其他兼容機，可用于各類數(shù)字信號、模擬信號的采集、處理及各類控制信號的輸出。

2  PCL-818L數(shù)據(jù)采集卡

    研華PCL-818L數(shù)據(jù)采集卡是一款多功能的數(shù)據(jù)采集卡，它為用戶提供了16個模擬信號輸入通道，可以通過跳線開關(guān)設(shè)定為16個單通道信號輸入或8個通道差分信號輸入；12位A/D轉(zhuǎn)換器（最高采樣頻率為40KHz）；通過跳線開關(guān)和軟件相結(jié)合可提供8種模擬量輸入范圍；1路12位模擬量輸出通道和16路數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出通道。所有這些特性可以很好的滿足用戶的需要。要實現(xiàn)這些功能，還需要擴展以下三個板卡：PCLD-782B（24/16路光電隔離數(shù)字量輸入卡）、PCLD-885（數(shù)字量輸出卡）、 PCLD-8115（模擬量輸入輸出卡）。其信號傳輸過程如圖1。圖2是實踐應(yīng)用中的原理圖。

圖1  PCL-818L信號傳輸過程

圖2 實踐應(yīng)用原理圖

3  C++Builder環(huán)境下的軟件設(shè)計

3.1  DLL技術(shù)

    對PCL-818L進行Windows應(yīng)用程序開發(fā)，可以有三種方法。

    （1）利用“研華”光盤中附帶的GeniDAQ Development開發(fā)環(huán)境，這是研華針對PCL系列板提供的標準開發(fā)環(huán)境，其優(yōu)點是針對性強，缺點是不是通用的開發(fā)環(huán)境，程序移植性較差；

    （2）由用戶自行開發(fā)針對底層硬件的驅(qū)動程序，這種方法靈活性最大，代碼執(zhí)行效率也高，可以充分發(fā)揮硬件的性能，但是要求開發(fā)者具有相當高的計算機軟、硬件水平；
   
    （3）采用通用的開發(fā)環(huán)境（Visual C++、Delphi、C++Builder等），調(diào)用“研華”提供的標準動態(tài)鏈接庫文件和第三方制作的ActiveX控件，采用這種方法可以在一定程度上降低程序開發(fā)的難度，在提供較好靈活性的同時，提供相對于第一種方法更好的移植性。因此，在實際中多采用第三種方法進行軟件開發(fā)。

    動態(tài)鏈接庫（Dynamic Link Library，簡稱DLL）是一種基于Windows的程序模塊。之所以稱之為“動態(tài)”，是因為它們在運行期間被裝入和鏈接到應(yīng)用程序的，而不是在編譯期間。DLL中只包含供應(yīng)用程序運行時裝入該DLL的有關(guān)信息，并非是源代碼的復(fù)制，因此在Windows中使用DLL可以使多個應(yīng)用程序之間共享代碼和源程序，從而提高運行效率。下面對幾個關(guān)鍵的DLL函數(shù)作簡單說明。

    （1）DRV_DeviceOpen（ ）：該函數(shù)必須最先被調(diào)用，它加載一個設(shè)備驅(qū)動程序到內(nèi)存，并確定設(shè)備的類型，完成對設(shè)備的初始化，使設(shè)備做好I/O的準備工作，同時返回一個函數(shù)值，若設(shè)備驅(qū)動成功則返回非“0”的設(shè)備句柄，否則返回“0”。

    （2）DRV_DeviceClose（ ）：該函數(shù)是關(guān)閉由DRV_DeviceOpen（ ）函數(shù)打開的設(shè)備，它的函數(shù)參數(shù)是由DRV_DeviceOpen（ ）函數(shù)返回的設(shè)備句柄，若設(shè)備關(guān)閉成功則返回非“0”，否則返回“0”。

 
    （3）DRV_DeviceGetFeatures（ ）：該函數(shù)從由DRV_DeviceOpen（ ）函數(shù)打開的設(shè)備中獲取相關(guān)的硬件信息；同時返回一個函數(shù)值，若操作成功則返回非“0”值，否則返回“0”。

    （4）DRV_AIVoltageIn（ ）：外部模擬量信號首先在PCL-818L中進行A/D轉(zhuǎn)換，其結(jié)果保存在PCL-818L的內(nèi)部寄存器中，該函數(shù)的作用是把保存在PCL-818L數(shù)據(jù)采集卡的內(nèi)部寄存器中的數(shù)值讀入計算機中。

    （5）DRV_AOVoltageOut（ ）：該函數(shù)的作用是輸出模擬量值到PCL-818L數(shù)據(jù)采集卡的內(nèi)部寄存器，然后PCL-818L通過D/A轉(zhuǎn)換后輸出到外部設(shè)備。

    （6）DRV_DioReadPortByte（ ）和DRV_DioWritePortByte（ ）：這兩個函數(shù)的作用是幫助計算機與外部設(shè)備通過PCL-818L數(shù)據(jù)采集卡完成數(shù)字量的傳遞，在傳遞時是按字節(jié)進行的。

3.2  I/O基地址的設(shè)置
   
    PCL-818L數(shù)據(jù)采集卡使用了16位連續(xù)的I/O地址，其I/O基地址是通過SW1上的6個DIP開關(guān)進行設(shè)置的，可用的地址限定在000H到3F0H，在設(shè)置該地址時，不能與其他板卡或設(shè)備的地址相沖突（本程序中的地址為300H）。SW1的6個微型撥碼開關(guān)用以調(diào)節(jié)地址的A9～A4位，其撥碼組合與對應(yīng)的基地址關(guān)系如表1所示。

3.3  程序設(shè)計

 
     為簡明起見，筆者用一個實例闡述PCL-818L數(shù)據(jù)采集卡在C++Builder編程環(huán)境中最基本的使用，具體步驟如下：

    （1）按照用戶手冊，根據(jù)實際需要完成PCL-818L數(shù)據(jù)采集卡的硬件參數(shù)設(shè)置。

創(chuàng)建一個C++Builder工程，并根據(jù)實際需要進行窗體的設(shè)計，筆者設(shè)計的窗體外觀如下：

數(shù)字量的輸入共有16路（即16位數(shù)字量），分為兩個字節(jié)，低八位記為通道0，高八位記為通道1，而“輸入通道顯示”可以清楚的指示出是哪一路是高電平或低電平，“掃描時間”用來更改數(shù)字量輸入的刷新時間；數(shù)字量的輸出同樣分為通道0和通道1；模擬量最多有16路單通道信號輸入，電壓范圍可由軟件設(shè)定為±5V、±2.5V、±1.25V、±0.625V，在“輸入數(shù)據(jù)”欄顯示外部輸入的電壓值；模擬量的輸出只有兩個通道，在“手動輸出”欄可以任意設(shè)定輸出的電壓值（不超過額定輸出電壓），“自動輸出”是指把外部輸入的電壓值直接輸出。

    （2）在Unit1.h頭文件中定義一些公有變量，代碼如下：

PT_DioReadPortByte ptDioReadPortByte;   //數(shù)字量輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體

PT_DioWritePortByte ptDioWritePortByte;   //數(shù)字量輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體

PT_AIVoltageIn  ptAIVoltageIn;           //模擬量輸入經(jīng)A/D后的數(shù)據(jù)

PT_AIGetConfig  ptAIGetConfig;          //模擬量輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體

PT_AOVoltageOut ptAOVoltageOut;        //模擬量輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體

    （3）程序源代碼的編制如下：

void __fastcall TForm1::Button1Click(TObject *Sender) //選擇板卡

{… …

  DRV_DeviceOpen(0, &hDH);

  … …  }

 //數(shù)字量的輸入和輸出

void __fastcall TForm1::TimInTimer(TObject *Sender)

{  ptDioReadPortByte.port =ComboBox1->Text.ToInt() ;

    … …

   DRV_DioWritePortByte(hDH,(LPT_DioWritePortByte)&ptDioWritePortByte);

  … … }

//模擬量輸入

void __fastcall TForm1::TimAInTimer(TObject *Sender) //模擬量輸入掃描循環(huán)

{  gwChannel=ComboBox3->Text .ToInt();

  ptAIVoltageIn.TrigMode = 0;               // 觸發(fā)方式 軟件/內(nèi)部觸發(fā)

    … …}

//模擬量輸出

void __fastcall TForm1::TimAOutTimer(TObject *Sender)

{ ptAOVoltageOut.chan = ComboBox5->Text .ToInt() ;

  ptAOVoltageOut.OutputValue = fVoltage;

  DRV_AOVoltageOut(hDH,(LPT_AOVoltageOut)&ptAOVoltageOut);}

//程序退出

void __fastcall TForm1::ExitClick(TObject *Sender)

{  … …

  DRV_DeviceClose((LONG far *)&hDH);

  Close(); }

    說明：因限于篇幅，上述程序設(shè)計只列出部分關(guān)鍵代碼。

4  結(jié)束語

    本文充分利用臺灣研華公司提供的動態(tài)鏈接庫文件，結(jié)合C++Builder可視化的編程環(huán)境，在充分發(fā)揮PCL-818L數(shù)據(jù)采集卡各項功能的同時，為用戶提供了比較友好的操作界面和非常靈活的控制方案，用戶可以根據(jù)自己的實際需要，來采集現(xiàn)場中各類傳感器的信號，達到不同的控制目的。

參考文獻：

[1]PCL-818L High-performance DAS card with programmable gain User’s Mannual [S].Advantech corporation,1995.

[2]郭文夷，等。C++ Builder 6.0 程序設(shè)計[M]。西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004。