毕业设计（论文）-PCL711B采集卡在测微仪数字化中的应用.doc

全套图纸加扣 3012250582 编号： 毕业设计说明书毕业设计说明书 题 目： PCL711B 采集卡 在测微仪数字化中的应用 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师单位：机械设计制造及其自动化教研室 姓 名： 职 称： 实验师 题目类型 ：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2009 年 5 月 30 日 全套图纸加扣 3012250582 摘摘 要要 本文根据任务书的要求设计了微位移运动的数字化测量系统。在分析模拟测量系 统的设计思想和工作原理的基础上，对实验室所需的测量要求进行了合理的选择，包 括种类、型号、技术参数等。为了对整个测量系统的运行进行控制，并对采集到的数 据进行处理，编制了系统管理控制软件，本系统软件用 Visual Basic 6.0 编写控制界 面，运行在 Windows2000 或 Windows XP 操作系统下，通过该软件能够显示微位移数据。 本文在对 PCL711B 数据采集卡进行分析的基础上，将其应用于数字化电感测微仪 的数字化改造。微位移经电感测微仪检测，变换成模拟电压量，传送到 PCL711B 数据 采集卡，用数据采集卡把模拟量转化为数字量，再用数字量在计算机上显示出来。测 量软件用 Visua Basic 6.0 开发，通过对 PCL711B 数据采集卡进行一定的操作，实现 包括自动定时采集数据、手动采集数据、数据存储等功能。本文阐述了系统方案设计、 微位移机构测绘、PCL711B 卡编程的流程分析、应用程序设计、运行效果分析等工作。 指针式电感测微仪在机械零件的误差测量、物件的厚度测量、微位移的测量等方 面有广泛的应用，利用微机的软硬件资源将指针式电感测微仪改造为数字化测量系统， 以便对测试结果进行读数、存储、打印、以及进一步的数据分析处理，同时可制作美 观廉价的虚拟仪器面板。在基于 IPC 的数据采集系统中采集卡是关键部件。 关键词：关键词：微位移；PCL711B；数据采集；Visual Basic 6.0 全套图纸加扣 3012250582 Abstract According to the requirements, this paper designs the digital measurement system of micro-displacement movement. After analysis the design and work principle of analog measurement system, reasonable choice has done on the requirements of lab measure, including types, model, technical parameters, etc. To control the operation of the measurement system, and to control the collected data processing, management software is made. The system uses Visual Basic 6.0 to make the control interface, running in Windows2000 or Windows XP operating system, and achieve the function of the displaying micro-displacement data. This paper base on carrying out the analysis of the PCL711B data collecting card ,it make it have application in Digilalization transformation of Digital inductive micrometer. Micrometric displacement is detected by inductance micrometer,transfered to simulation voltage quantity,and then transmit it to the PCL711B Data collecting Card,show it on the PC. Measurement software is developed in Visua Basic 6.0,according to the operations of PCL711B Data collecting Card,to achieve the functions of automatic and timing collecting data,manual drive collecting data,data memory etc. This paper makes a presentation on system desin,micro displacement mapping,Flow analysis of PCL711B Cards programming ,applications design,operational effect analysis etc. Pointer type inductive micrometer have extensive application in the error of measurement of mechanical parts, thickness measurement of objects,measurments of micro movement .etc,in the use of computer hardware and software resources, reconstruction Pointer type inductive micrometer to Digital measuring system,it makes the test result in the read , store,print,and further analysis of data more convenient,at the same time , we can make it Beautiful cheap virtual instrument panel.Base on the IPC data collecting , data collecting card is the key parts. Keywords: micro displacement, PCL711B, Data acquisition, Visual Basic 6.0 全套图纸加扣 3012250582 目目 录录 引言.1 1 微位移测量的背景、现状及将来发展.2 2 本课题的研究内容和要求.5 3 系统方案设计.6 3.1 方案连接草图.6 3.2 系统硬件设计.6 3.2.1 系统工作原理.6 3.2.2 连接电路设计.7 3.2.3 模拟量输入电路连接设计.7 3.2.4 位移传感器概述.8 3.2.5 数字输出电路连接.9 3.2.6 PCL711B 介绍 .10 3.2.7 PCL711B 卡设置 .13 3.2.8 指针式电感测微仪.15 3.2.9 机械机构.15 4 软件设计.17 4.1 VISUAL BASIC语言程序介绍.17 4.2 LED 虚拟显示器控件.24 4.3 主程序.26 4.3.1 主程序流程图.26 4.3.2 主程序代码.27 4.3.3 定时采集数据子程序的流程图.32 4.3.4 定时采集数据子程序的代码.32 4.3.5 程序调试.33 5 结论.34 谢 辞.35 参考文献.36 桂林电子科技大学毕业设计说明书 第 1 页 共 41 页 引言 数据采集，又称数据获取，是利用一种装置，从系统外部采集数据并输入到系 统内部的一个接口。数据采集技术广泛引用在各个领域。比如摄像头，麦克风，都 是数据采集工具。 被采集数据是已被转换为电讯号的各种物理量，如温度、水位、风速、压 力等，可以是模拟量，也可以是数字量。采集一般是采样方式，即隔一定时间（称 采样周期）对同一点数据重复采集。采集的数据大多是瞬时值，也可是某段时间内 的一个特征值。准确的数据量测是数据采集的基础。数据量测方法有接触式和非接 触式，检测元件多种多样。不论哪种方法和元件，均以不影响被测对象状态和测量 环境为前提，以保证数据的正确性。数据采集含义很广，包抱对面状连续物理量的 采集。在计算机辅助制图、测图、设计中，对图形或图像数字化过程也可称为数据 采集，此时被采集的是几何量（或包括物理量，如灰度）数据。 在互联网行业快速发展的今天，数据采集已经被广泛应用于互联网及分布式领 域，数据采集领域已经发生了重要的变化。首先，分布式控制应用场合中的智能数 据采集系统在国内外已经取得了长足的发展。其次 ,总线兼容型数据采集插件的数 量不断增大,与个人计算机兼容的数据采集系统的数量也在增加。国内外各种数据采 集机先后问世，将数据采集带入了一个全新的时代。 而本文介绍的是用 PCL711B 数据采集卡对外部物理量进行采集（精密的机械 机构微小位移量），很好地解决了平时相关研究人员的在研究工作中愈到的关于微 小位移或者机械震动方面的问题，并且通过PC 机这个平台，使用 Visual Basic 制作友好界面，更方便人们对这类数据采集使用 ，给科学研究提供了方便 。 全套图纸加扣 3012250582 第 2 页 共 41 页 1 微位移测量的背景、现状及将来发展 第九届 CIMT2005 中国国际机床展览会上展示了当今世界位移测量技术最新的发展 和最新型的传感器，并将数控技术和数控机床推向更高精度、更高速度、更高可靠、 更高效率的发展，也将数显技术和数显量具推向一个新的高度。 最新发展主要体现在三个方面; （1）绝对式光栅尺在控制系统中逐步取代现在通用的增量式光栅尺，并广泛应用于反 馈控制系统和数控机床。采用绝对式光栅尺的测量系统在设备通电的同时后续电路就 可以获得绝对位置，不再需要在开机后寻找参考零位，提高了系统的可靠性和工作效 率; （2）单场扫描光栅尺将逐步取代现在通用的四场扫描光栅尺。这将大幅度提高光栅尺 的精度、分辨力、速度和抗污染的能力。这是光栅传感器最重要的发展，使光栅测量 系统达到了一个新的技术高度; （3）量具目前普遍采用的增量式容栅测量系统是不能防水的，有一半的容栅量具将会 被防水型绝对式电磁感应式测量系统所取代，尤其是数显卡尺。因为容栅是变电容栅 式测量系统，空气是作为介质要受到湿度的影响，在不改变数显卡尺的栅式结构条件 下采用变电感的测量系统，这就能防水，将容栅的防护等级从 IP40 提高到 IP67；另外 在增量式码道旁边再增加绝对式码道，采用绝对式编码技术通电后不需要对零，在点 位测量时也不会产生超速错误。今后普及型的量具仍会采用容栅测量系统，而防水型 的都会采用电磁感应测量系统。 现代的数据采集系统在系统初始化、编程、修改、扩充等方面,变得比过去更加容 易。变换器的技术进展,允许以更高的分辨率,更快的采样速率和更低的成本实现更精密 的测量其他硬件的改进使功能模块能够互换。这些功能模块通过对电流、电压和电阻 的检测,实现对诸如应变、温度、压力和流量等物理量的测量。附加模块有助于控制任 务的圆满完成。各制造厂家正在用接口技术如变压器祸和光隔离技术来消除“黑盒子” 接口和解决噪声间题。大多数数据采集系统使用菜单驱动软件,用户可以采用诸如这样 的高级语言或用提供更高级控制的扩展型语言来编程。为了增强数据显示能力,也可买 到作图软件包。不久以前,要实现一个数据采集系统还需要购买一台计算机，购买或设 计接口板,然后把这些硬件组合起来,并研制驱动这些硬件的软件这一切,说起来容易, 做起来难。把这样的系统建立并运行起来,不仅要耗费大量的时间,而且投资巨大。结果, 尽管工程师们需要精良的测量设备,但他们总是有点不愿意从事数据采集系统研制开发 工作。这样的系统投入运行,常常只在有限的应用中,完成一项任务。显然,要想使这样的 全套图纸加扣 3012250582 第 3 页 共 41 页 系统有较高的效费比,其测量或采集任务必须在一个相当长的时间里保持不变。如果任 务改变,我们就又要付出巨大的努力来重新组合这个系统,从而导致开支增加,成本提高。 幸而,上面所述的情况已不再是一成不变的了。技术的进步已经消除或显著地减少了上 述的在系统实现中出现的大多数问题。现在可供选择的范广,用户可以定做设备,也可以 购买成套的数据采集系统。今天的系统正在全面地解决过去如何进行名目繁多的、常 常是同时的测量以及如何完成数据分析等问题。 有几个因素影响着今天的数据采集系统的发展。最重要的是,现在许多公司终于充 供了解决测量和完成数据分析的省钱的途径,它当然会对数据采集市场产生影响。然而, 当选择这种性质的系统时,用户必须在一定的采样速率要求下进行价格性能的析衷考虑。 目前可以得到的大多数兼容系统具有位的分辨率,最大单通道采样速度大约为,它们的价 格在美元至美元之间。按照这些系统制造厂商的说法,更快的采样速度接近即将问世。 不过对许多应用来说,这些兼容的数据采集系统,足以满足要求。但,在冲击和噪声测量这 样的应用场合,则应提供更高的采样速度的系统。 美国公司生产的 ACRO-SYSTEM800 型是与或与 Apple 个人计算机兼容的数据采 集系统的一个实例。当 800 型构成一个单通道系统时，它能达到 5000 次秒的数据采样 速度。其互锁模块的设计便于系统的重新组合。一台 8088 微处理机可 控制 15 个输入/输出功能模块（即测量温度应变等的插件）,从而把 PC 主机解放出 来,使它能进行附加的数据分析。浮动的（变压器藕合）输入和输出能提供电气上最大 抗扰性。另外,软件包括联机求助功能,该能按照程序语法规程给用户以帮助。 作为首批进入 PC 兼容数据采集市场公司之一的 Cyborgg 计算机提供了 ISSAC 和 ISSA2000。 ISSA2000 的突发式采样速度接近 200KHZ(分辨率为 12 位),反映了个人计机驱动的 系统是朝着提高采样速度方向发展。它的程序设计语言（Labsoft）包含于数据采集的 命令,可通过 IBM BASIC 存取。最后,ISSAC2000 能控制到 8 个高速 A/D 模块或 16 个较低速模块(例如较低速的 A/D 模块),热电偶接口,等等。 尽管 PC 兼容的数据采集系统正在开辟一个新的市场,但 ADAC、GOULD、惠普、 ANALOGIC 和 NEFF 仪器这些公司所生产的高速系统其采样速度高于 40KHZ 仍占据 重要的位置。相应地,速度的加快和处理能力的增强还意味着价格的提高这一类的完整 系统价格一般在 1-10 万美元之间。除本文前面提到的那些应用之外,这样的系统还能 产生快速付里叶变换,能完成振荡分析和暂态分析。 ADAC 公司提供了在广阔领域内应用的数据采集设备。这种设备包括称之为的成 套系统。若和一系统包括一和一一配套时,据说能以每秒万次的转换速率分辨率为位连 续地把数据送入磁盘。该系统的速度是从它的高速变换器模块和个接存贮器存取控制 器得到的。 全套图纸加扣 3012250582 第 4 页 共 41 页 由于 FASTRAK 的软件是菜单驱动的,用户就没必要进行程序设计。一系列提示和 提问指导着操作人员完成解释数据文本和规定如增益、通道扫描和触发方式这些参数 的任务。公司宣称:FASTRAK 装上那天,就可以开始收集数据。整个系统成套设备包括 一个有滚轮的机箱,系统箱体,一个 LSI-11/23CPU,512K 字节的存贮器,两个串联端口,一 个温盘,VT101 终端,FASTRAK 模块和安装在机箱后面的螺旋式终端板。 有许多应用不需要采用高速数据采集系统。这些系统的用户一般都只用它们来监 控象温度和应变这样的参数,以及监控各种各样的环境条件。大多数这样的数据采集控 制系统的起始价格约为 1 万美元。 本月,JOHNFLUKEMANUFACTURING 公司介绍了一种称为 2452MCS 型的新测量和控制系 统。这个系统把 FLUKE1722A 仪表控制器和 2400B 智能计算机前端结合起来。2400B 提 供数字和模拟侧量,信号波形修整和智能判定。而 1722A 则斌予该系统计算能力。 惠普公司生产的另一种低速系统,允许用户在 4 种机型中任选一种机型来驱动系统。 HP3054A 型数据采集/控制系统可选用 HP85A、HP9825T、HP9835A 或。这些计算机每种 都为用户提供不同的编程、数据存贮和格式化能力。由于许多低速系统是在生产现场 作业环境中工作,因此这些设备一般都能经受住有害大气条件(例如热、湿、化学污染 物)的危害。这样的环境能大大降低没有采取同这些不利环境隔离措施系统的性能,当 选择系统时,用户应考虑这一特点。 为了满足测试工程师的需要,现在许多厂商大大扩大了前端模拟数字输入输出插件 的选择范围。这些插件斌予数据采集系统以多种功能,因而现在开辟了这种系统的许多 新的应用领域。此外,最近推出用来装备测试工程师的以个人计算机为基础的数据采集 系统都价格低廉,可以取代那些性能较高但价格昂贵的专用系统。可以展望数据采集的 发展前景价廉、快速、高分辨率的 A/D 变换器的发展,肯定可使更高速度的价廉物美的 数据采集系统付诸实现。 全套图纸加扣 3012250582 第 5 页 共 41 页 2 本课题的研究内容和要求 毕业设计（论文）的内容、要求毕业设计（论文）的内容、要求 指针式电感测微仪在机械零件的误差测量、物件的厚度测量、微位移的测量等方 面有广泛的应用，利用微机的软硬件资源将指针式电感测微仪改造为数字化测量系统， 以便对测试结果进行读数、存储、打印、以及进一步的数据分析处理，同时可制作美 观廉价的虚拟仪器面板。在基于 PC 的数据采集系统中采集卡是关键部件。本课题在对 PCL711B 数据采集卡进行分析的基础上，将其应用于数字化电感测微仪的数字化改造。 本课题的具体任务是：本课题的具体任务是： 1、掌握在 VB 编程环境下开发 Windows 应用程序的知识和方法。 2、掌握 PCL711B 数据采集卡用于位移测量的编程方法。 3、测绘一个微位移机构。 4、设计并调试电感测微仪数字化系统的 Windows 应用程序。 5、测试该应用软件的运行效果。 本课题的具体要求是：本课题的具体要求是： 1、以指针式电感测微仪、PCL711B 数据采集卡和工控微机为测试系统硬件平台开 发测微仪数字化的 Windows2000 应用程序，用户界面简洁、美观、使用方便，软件具 备多量程位移测试的基本功能。位移数值在计算机显示器上以虚拟的 LCD 或 LED 实 时显示，且具有位移的定时采集和数据存储功能。 2、应用程序采用 VB6.0 编程环境开发，安装程序刻录在 CD 上。 3、设计说明书（用 Microsoft Office Word 2003 编排打印）应包含该应用系统的实现 方案、PCL711B 卡编程的程序流程、用户界面设计、测试程序代码设计、应用软件的 使用说明、运行效果分析、对一个微位移机构测绘的装配图和部分零件图（用 CAXA 电子图板 2005 或 AutoCAD2005 绘制） 、测试软件的程序流程图和程序代码。 4、试验、测试、试制加工所需主要仪器设备及条件 计算机一台 PCL711B 采集卡一块 电感测微仪一套 VB6.0 软件一套 AutoCAD 2005 软件一套 全套图纸加扣 3012250582 第 6 页 共 41 页 3 系统方案设计 3.1 方案连接草图 图 3-1 多通道数据采集原理框图 方案设想： 传感器接收机构位移带来的差异数值，并把数值以电压形式传送到指针式电感测 微仪，电压数值被放大并使指针偏摆，再送到 PCL711B 数据采集卡，经过 A/D 转换并 放大，输送到个人计算机上，通过 Visual Basic 软件制作的友好界面对卡进行操作，对 得到的数据进行处理。 3.2 系统硬件设计 3.2.1 系统工作原理 本系统的提出主要是满足实验室中微位移测量数据采集需要。其工作原理是传感 器直接和被测量物质靠近，产生的毫伏信号经指针式电感测微移放大，并转换成标准 电压 0-5V，然后进入信号隔离模块，隔离后的信号传送到 PCL 一 71IB 数据采集卡， PCL711B 数据采集卡对接受到的模拟电压量进行数据化，并由计算机进行数据模拟液 晶显示具体数值。系统选用的是研华公司制造的用于 IMB 个人计算机和其他兼容机的 高性能、高速多功能的数据采集控制卡 PCL 一 7llB。它提供了 A/D 转换、D/A 转换、 数字量输入和数字量输出等 UO 功能。PCL 一 7llB 可实现 8 路模拟量单端输入，A/D 转换支持 3 种触发模式:软件触发、可编程计时器触发和外部脉冲触发。另外，还具有 一个用于读取微弱输入信号的高增益可编程放大器。 全套图纸加扣 3012250582 第 7 页 共 41 页 3.2.2 连接电路设计 个 个 个 个 个 个 个 个 0 1 2 A . . . 7 G N D . . . 0 1 15 个 个 个 个 个 A/ DD / O 图 3-2 系统构成框图 连接电路部分是 AD590 传感器、一个指针电感测微仪和 PCL711B 连接的简单 电路。传感器 AD590 安置在机械机构位置，在电路接通后，开始采集位移变量，将 位移变量转换为电压，从而得到采集卡能直接采集的电压模拟量，并把其转化为数 字量输送到 PC 机显示出来。 3.2.3 模拟量输入电路连接设计 模拟输入连接： 如你所知，PCL-711B 支持 8 位单端模拟输入。一个单端模拟输入连接仅使用一个 信号线连接到一个参照共识的模拟输入终端。举例，为了测量一个电池的电压，简单 地连接它的负极到 PCL711B 的接地端（接口 CN1 的 AGNDpin 任何一个） ，它的征集接 卡的模拟输入频道。 NOTE: PCL711B 不支持不同信号源输入。 下列图表说明一个单端，普通接地，模拟输入连接图： 全套图纸加扣 3012250582 第 8 页 共 41 页 图 3-3 Single-ended 模拟输入连接 3.2.4 位移传感器概述 位移传感器结构与工作原理： 依据实现原理不用，位移传感器可以分为电阻式位移传感器、电压式位移传感器 和电容式位移传感器等。本文主要研究差动变压器式位移传感器，其基本原理是使被 测量对象反向对称变化，影响量同向对称变化，然后取其差，从而将被测量选择出来。 图 1.1 所示为差动编译器式传感器的基本结构，其构成特点是：把同一输入信号加在原 理和特性完全一样、位置对称分布的两个传感元件上。在变换回路中，使传感元件的 输出对输入信号（被测量）反向变换，对环境、内部条件变化（影响量）同向变换， 取两传感元件输出之差为最后输出，从而有效地抵位移传感器是由动铁心、骨架、激 磁绕组、输出线圈（沿轴向对称放置） 、外壳、骨架两端挡板和连杆等部件组成。它广 泛应用于航空航天、军事国防等现代化项目工程。 图 3-4 位移传感器结构 目前位移传感器的产品研制过程都使用的是商业化 CAD 几何造型系统和 CAE 有 限元分析技术系统，这两个系统是相互独立运行的。因此影响了产品设计和生产的速 度，并且浪费了有限的资源。本系统采用参数化设计技术和将 CAD/CAE 系统集成技 术为基础，实现了位移传感器的快速建模和性能分析。 全套图纸加扣 3012250582 第 9 页 共 41 页 图 3-5 传感器信号变换电路 传感器实质上是一种半导体集成电路，它是利用晶体管的be结压降的不饱和值V 与热力学温度T和通过发射极电流I的关系实现对位移的检测。集成温度传感器具有线 性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点，得到广泛应用。集成温度传 感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。 集成传感器是集成传感技术与集成电路技术相结合的产物，利用集成电路工艺技术，将感温元 件与外围电路集成在同一块芯片上，从而和传统的温度传感器相比具有很多优越性，诸如不需要线 性化或冷补偿，体积小，功耗低，精确度高，可以与数字系统直接相连等。其中美国 ANALOGDEVICE公司生产的AD59O以其良好的性能/价格比得到了广泛的应用。AD590是继电压 输出型传感器之后发展的一种电流输出型传感器，以电流输出作为温度指标，在激励电压为4一 30V时，AD590的输出电流与绝对位移成正比，表现出1协习K的高阻抗恒流调节的优良特性。作为 正比于温度的高阻电流源，AD59O可以和数百欧姆的电阻串联使用，不易受接触电阻、引线电阻和 电压噪声的干扰，适合于多点温度测量和远距离温度测量和控制。 3.2.5 数字输出电路连接 图 3-6 采集卡与 IPC 的连接示意图 全套图纸加扣 3012250582 第 10 页 共 41 页 因为PCL711B数据采集卡与计算机连接端有规定的插槽，所以直接插上，确保牢靠 就可以了。 数据采集卡介绍 数据采集(DAQ)，是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动 采非电量或者电量信号 ,送到上位机中进行分析 ,处理。数据采集系统是结合基于计 算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系 统。通常，必须在数据采集设备采集之前调制传感器信号,包括对其进行增益或衰 减和隔离,放大,滤波等.对待某些传感器，还需要提供激励信号 3.2.6 PCL711B 介绍 PCL711B是一款ISA总线的半长卡，能够为PC/AT及其兼容系统提供四项基本I/O功 能：A/D转换、D/A转换、数字化输入和数字量输出。 PCL711B是一款低成本的板卡，非常适合一般性的应用。该卡具有以下功能：8路 12位模拟量输入、1路12位模拟量输出、16路数字量输入和16路数字量输出。 此外，它还带 一个20端子的螺丝端子板和一个扁平电缆的接口。 PCL711B能够执行多汇总I/O工作，具有强大的软件支持功能，还可以和各种可用的 端子板和附件一起使用。它是OEM、学校和企业的理想选择，能够同时提供模拟量和数 字量I/O。 PCL711B的特点： 1) 12位A/D转换 2) 8路单端模拟量输入 3) 可编程A/D输入范围，+0.625V,+1.25V,+2.5,+5V,+0.3125V 4) 支持软件出发、可编程定时器触发和外部触发 5) A/D转换采用中断方式，中断级别可通过软件设置 6) 1路模拟量输出 7) 一个12位D/A模拟输出通道，输出范围0+5V或0+10V 8) 板载16路数字量出入/输出 9) 包含各种变成语言的驱动程序、脉冲校准、演示及实例程序 10) 包含螺丝端子板及电缆 规格： 全套图纸加扣 3012250582 第 11 页 共 41 页 1.模拟量输入（A/D转换） 通道：8路单端输入 分辨率：12位 输入范围：+0.625V，+1.25V，+2.5，+5V,+0.3125V,可编程 转换器：AD574或兼容 转换时间：25uS（最大） 精度：+1LSB 非线性度：+1位 放大增益：*1、*2、*4、*8或*16，软件可编程 触发模式：软件触发、定时器触发或外部触发 数据传输：轮询方式或中断方式 过载电压：持续+30V（最大） IRQ级：IRQ2-IRQ7 2.模拟量输出（D/A转换） 通道：1路模拟输出 分辨率：12位 输出范围：0+5V或0+10V 建立时间：30uS 基准电压：内部-5V 或-10V（+0.05V） 转换器：PM7548GP或兼容 线性度：+1/2LSB 输出驱动能力：+5mA(最大) 3.数字量输入 通道：16路 电平：与TTL电平兼容 输入电压：低电平：00.8V 高电平：最小2V 输入负载：低电平：+0.5V0.4mA(最大) 高电平：+2.7V0.05mA（最大） 4.数字量输出 通道：16路 电平：与TTL电平兼容 驱动能力：低电平：（汇）8mA 0.5V(最大) 高电平： （源）-0.4mA 2.4V(最小) 全套图纸加扣 3012250582 第 12 页 共 41 页 一般特性： 1. 功耗：+5V500 mA(典型)，1.0A（最大） +12V 50Ma(典型)， 100mA(最大) -12V 14mA(典型)， 20mA(最大) 2. 工作温度： 050C（32122） 3. 存储温度：-2065C（-4149F） 4. 工作湿度：5%95%RH，无凝结。 5. 接口：1个用于A/D和D/A的20心扁平电缆接口 1个用于数字量输入的20心扁平电缆接口 1个用于数字量输出的20心扁平电缆接口 6. 尺寸：155mm(L)*100mm(H) 模拟量输入（A/D）： 1 ADC和分辨率：12位ADS574或兼容芯片 2 通道数：路单端 3 最大采样速率：35KHz（25s 转换时间） 4 输入信号范围：5V,2.5V,1.25V,0.625V,0.3125V，软件可编程 5 过电压保护：70V 峰值至峰值 6 输入阻抗：10MW 7 触发模式: 软件触发,板上可编程定时器或外部触发 8 数据传输：可编程控制，中断控制 9 IRQ级别: 可编程IRQ 2，3, 4， 5, 6, 7 10 外部触发：TTL兼容数字触发 数字I/O（DIO）： 通道数：16DI通道和16DO通道 I/O特性：TTL兼容 可编程计数器： 器件: 82C54 A/D定时触发器: 32位，带2MHz时基 通用规范： I/O基址: 16个连续地址 I/O接口: 一个DB-37插座和两个20芯扁平电缆插座 运行温度: 0-55 全套图纸加扣 3012250582 第 13 页 共 41 页 储存温度: -20-80 湿度: 5-95%, 无凝结 功耗: +5V 440mA典型值， 500mA最大+12V60mA典型值, 75mA最大 3.2.7 PCL711B 卡设置 PCL-711B 已被设计为易于使用 in mind。卡的版面你会注意到只有一个 DIP 开关 （SW1）,并且只有一套跳动针（JP1） 。这些常常用来设定 PCL-711B 的基本地址，和 选择 D/A 输出电压范围。下面小结详细讲解这方面内容。 I/O 地址选择： 大多数外围的设备和接口卡通过你的 PC 的 I/O 口来控制。这些设备和卡应被放置 在一个适当 I/O 空间以便它们间和 PCL-711B 没有冲突。注意 PCL-711B 在你的 PC 的 I/O 空间爱你使用 16 位连续地址位置。附录 A 提供一个 I/O 口地址图供你参考。这将 辅助你为外部设备和接口卡找出一个适当地址。 I/O 口基本地址被从 6-position DIP 开关中选择出来，SW1,板载 PCL-711B。有效 地址是从 0003F0（16 进制） 。出厂默认地址设置是 220。经常性的，你可能发现 你必须给其他设备提供其中一些空间。如果出现这种情况，你可以通过下面表格提供 的信息改变地址。 表 3-1 地址选择表 I/O 地址范围 开关位置（SW1） （16 位） 1 2 3 4 5 6 A9 A8 A7 A6 A5 A4 000 - 00F 0 0 0 0 0 0 100 - 10F 0 1 0 0 0 0 20020F 1 0 0 0 0 0 20121F 1 0 0 0 0 0 22022F 1 0 0 0 0 0 30030F 1 1 0 0 0 0 3F03FF 1 1 1 1 1 1 NOTE: 0=ON 1=OFF 通过 A9 对应 A4 你的电脑的 地址线。 全套图纸加扣 3012250582 第 14 页 共 41 页 D/A 范围选择 PCL711B 的输出范围依靠你在 jumper，JP1 选择的参考电压。参考电压分别被 指定作为每-5V 或者 10V，D/A 输出范围从 0-+5V 或者 0-+10V. 当需要 D/A 输出范围是 0 到 5V 时，吧 jumper 设置到-5V（下面说明有） 图 3-7 跳线 如果你的应用程序需要一个 010V 的 D/A 输出范围，设置 jumper -10V（参考下 面的说明） 。 图 3-8 跳线 NOTE: 当选择了参考电压-10V，D/A 输出最大电压应是+10V。虽然，可能因为你 的 PC 机提供低于 11.5V 电压给 D/A 电路本要求的+12V 电压资源，导致低于 10V。 连接针头的分配 PCL711B 装备有 20 针连接头。2 个连接头在 CN3 和 CN4 位置。CN4 用来数 字输入，CN3 用来数字输出。第三个连接头是 CN1，用来模拟输入和输出。 每个接口都能用相同型号的带状电缆连接。也能用 PCLK-1050 工业接线包与 D37 口连接。 下面是每个接口的说明 KEY： A/D = 模拟量输入 AGND = 模拟量接地 全套图纸加扣 3012250582 第 15 页 共 41 页 D/A = 模拟量输出 D/O = 数字量输出 D/I = 数字量输入 DGND = 数字量接地 VREF = 参考电压源 图 3-9 连接插座 3.2.8 指针式电感测微仪 电感测微仪是一种能够测量微小尺寸变化的精密测量仪器，它由主体和测头两 部分组成，配上相应的测量装置（例如测量台架等），能够完成各种精密测量。例 如，检查工件的厚度、内径、外径、椭圆度、平行度、直线度、径向跳动等，被广 泛应用于精密机械制造业、晶体管和集成电路制造业以及国防、科研、计量部门的 精密长度测量。目前，国内常用的电感测微仪有指针式和数字式两种，存在的问题 较多，如高精度测量范围小，零位调节不方便、功能单一和通用性差等。它通过编 制软件实现仪表的高精度、智能化、多功能化，经过反复的实验与使用，已证明其 精度高、操作方便、性能稳定。 其主要的技术指标如下： （1）测量范围： 030m 档及 0500m 档； （2）示值误差： 0土 30m 档为 0.1m，0500m 档为 1m； （3）分辨率：030m 档为 0.01m，0500m 档为 0.1m. （4）极性：当测量值为负时，自动显示 “-”；为正时，无极性符号。 3.2.9 机械机构 压电材料的驱动原理及其位移放大机构 压电材料的驱动原理 以压电材料为驱动源的压电式微位移机构的研究起源于物质逆压电效应的利用。 全套图纸加扣 3012250582 第 16 页 共 41 页 压电材料在一定电场作用下，材料内部的正负电荷中心发生相对位移该位移导致介 质发生变形产生与电压成比例的精密微小位移。其应变与电场之间的转换关系可由 压电方程，表示为： =S d(i， ，=1，6，r 1t2，3J 式中，i，J=1，6，分别与 ryz，yz，yx，xy 方向相应；r：1，23，分别与 z，轴相对应：,为各方向的应变量；S 为弹性柔 顺系数(弹性率)；为压电应变常数；为应力；为电场强度 c 压电材料多利用厚度方向 (方向 3)产生的位移即 i=3 时有： 在只有单方向应力作用时厚度方向电压与位移之问的关系为： 如：Saa+33 在恒定承载力的作用下，应力了 1 产生的压缩量为常量，则此时压电 体动卷方程可简化为： 即当压电体受电场作用时会产生成比例的形变因此压电体可以直接把电能转换为 机械能。 位移放大机构 由于压电材料驱动有线性好、控制方便、位移分辨率高不发热、无噪声、频率响 应高动态响应快，承载大结构简单，受外界干扰小等优越功能能够实现给定的 精密位移。但是压电材料驱动器激励应变量比较小，一般是 300 散应变，压电陶瓷的 极限不超过 700 微应变。所以，为在较低电压下产生较大位移量，除采用压电系数如 大的材料外大多需要位移放大机构。 目前用的较多的微位移放大机构有双层压电台成晶片机构、叠压式压电冉瓷机构、 杠杆机构、蠕动机构等等。 全套图纸加扣 3012250582 第 17 页 共 41 页 4 软件设计 4.1 Visual Basic 语言程序介绍 1991 年，美国微软公司推出了 Visual Basic(可简称 VB），目前的最新版本是 VB 2008 (VB9)中文版。 Visual 意即可视的、可见的，指的是开发像Windows 操作系统的图形用户