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系統(tǒng)設(shè)計(jì)通信測(cè)試
在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出能滿足預(yù)定目標(biāo)的系統(tǒng)的過程。系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：確定設(shè)計(jì)方針和方法,將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng),確定各子系統(tǒng)的目標(biāo)、功能及其相互關(guān)系，決定對(duì)子系統(tǒng)的管理體制和控制方式，對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)，對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)等。
第一篇
1串口通信
采用MSComm控件實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)之間的串口通信[11]。
MSComm控件通過OnComm事件響應(yīng)函數(shù)編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送。
1.1串口設(shè)置在ClassWizard(類向?qū)?中為MSComm控件定義成員對(duì)象(m_ctrlComm)，設(shè)置串口屬性。
1.2接收信息PC機(jī)接收電子羅盤航向角和電池電量信息。
使用ClassWizard為MSComm控件添加OnComm()事件響應(yīng)函數(shù)。
當(dāng)下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，觸發(fā)On-Comm()事件，將字符保存到Byte數(shù)組rxdata[]中，根據(jù)通信協(xié)議對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)與處理，主要代碼如下:1.3探測(cè)器運(yùn)動(dòng)的控制為了控制探測(cè)器運(yùn)動(dòng)，添加了前進(jìn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、加速、減速和停止6個(gè)動(dòng)作按鈕。
當(dāng)動(dòng)作按鈕被按下時(shí)，PC機(jī)向單片機(jī)發(fā)送相應(yīng)的命令控制探測(cè)器運(yùn)動(dòng)，動(dòng)作按鈕的設(shè)計(jì)原理類似。
“前進(jìn)”動(dòng)作按鈕的設(shè)計(jì)過程如下:使用ClassWizard為“前進(jìn)”動(dòng)作按鈕添加消息響應(yīng)函數(shù)OnButtonQianjin()，根據(jù)通信協(xié)議，當(dāng)“前進(jìn)”動(dòng)作按鈕被按下時(shí)，PC機(jī)向單片機(jī)發(fā)送命令“s11100p1”。
由于串口初始化中設(shè)置二進(jìn)制讀/寫方式，因此需將其轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，字符轉(zhuǎn)換及發(fā)送代碼如下:1.4航向角數(shù)據(jù)的提取按下“航向角”命令按鈕時(shí)，PC機(jī)向單片機(jī)發(fā)送命令“s12020p1”，單片機(jī)采集當(dāng)前電子羅盤航向角信息，并向PC機(jī)發(fā)送信息，PC機(jī)接收信息并將其存儲(chǔ)于緩沖區(qū)，對(duì)接收信息進(jìn)行分析處理，提取航向角數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)顯示。
電子羅盤采用NMEA-0183傳輸協(xié)議[12]，信息結(jié)構(gòu)為$HCHDT，<1>，T*hh。
信息以“$”開始，以“”結(jié)束。
“HCHDT”為一幀數(shù)據(jù)的幀頭，<1>為航向角，格式為0.0到360.0，T為真，<*>為校驗(yàn)和標(biāo)志，為校驗(yàn)和。
信息處理方法:通過搜尋“$HCHDT”，判斷是否為一幀數(shù)據(jù)的幀頭。
識(shí)別幀頭后，通過逗號(hào)個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)值，提取出航向角數(shù)據(jù)信息。
1.5電池電量數(shù)據(jù)的提取為了直觀顯示電池所剩電量，將其分為4個(gè)等級(jí):100%、75%、50%和25%。
按下“電池電量”命令按鈕，PC機(jī)發(fā)送命令“s13001p1”，單片機(jī)采集當(dāng)前電池剩余電量信息，并向PC機(jī)發(fā)送信息，PC機(jī)接收信息并將其存儲(chǔ)于緩沖區(qū)，對(duì)接收信息進(jìn)行分析處理，提取電量數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)顯示。
2視頻捕獲
VC++提供的vfw32.lib庫(kù)文件以及AVICap窗口類，便于訪問視頻硬件，并控制視頻捕獲[13]。
導(dǎo)入vfw32.lib庫(kù)文件，并在對(duì)話框源文件中添加#include“vfw.h”語句。
在對(duì)話框中添加圖形控件(IDC_PICTURE)作為捕獲父窗，在其頭文件中加入全局變量HWNDgWndCap，在其初始化函數(shù)OnInitialDialog()中，采用capCreateCaptureWindow函數(shù)創(chuàng)建視頻捕獲窗，采用CapDriverConnect()函數(shù)實(shí)現(xiàn)捕獲窗與捕獲設(shè)備的連接，采用Preview(預(yù)覽模式)顯示視頻。
3結(jié)語
基于VC++設(shè)計(jì)了巖腔三維地貌探測(cè)器上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，運(yùn)用MSComm控件實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)之間的串口通信，編程簡(jiǎn)便，工作可靠;采用VFW進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻顯示，界面友好，切實(shí)有效。
通過上位機(jī)監(jiān)控界面按鈕操作實(shí)現(xiàn)探測(cè)器運(yùn)動(dòng)控制、電子羅盤航向角測(cè)量、電池剩余電量監(jiān)測(cè)、鹽腔三維地貌視頻實(shí)時(shí)顯示保存等功能。
作者：關(guān)利樂 馬春燕 陳曉恒 單位：太原理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 電氣與動(dòng)力工程學(xué)院 煤礦裝備與安全控制山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
第二篇
1測(cè)試系統(tǒng)
1.1測(cè)試內(nèi)容根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際測(cè)試要求，需要測(cè)試傳感器的如下電學(xué)功能參數(shù):1)高低電流值:指輪速傳感器輸出脈沖信號(hào)的導(dǎo)通電流值(高電流)和關(guān)斷電流值(低電流);
2)高低電流比:指導(dǎo)通電流和關(guān)斷電流的比值;3)高低脈沖時(shí)間:指一個(gè)周期內(nèi)輸出脈沖信號(hào)中高電平和低電平的持續(xù)時(shí)間;
4)占空比:指高電平在一個(gè)周期之內(nèi)所占的時(shí)間比率;5)電容值:霍爾芯片中為了提高電磁兼容性而封裝的電容的值。
1.2測(cè)試原理主動(dòng)式輪速傳感器是利用霍爾原理工作的，測(cè)試原理如圖2所示。
測(cè)試輪是一個(gè)剛性脈沖圈，等間距分布著48個(gè)相等齒高和齒寬的齒。
輪速傳感器中封裝有霍爾芯片和永磁鐵，霍爾芯片位于測(cè)試輪和永磁鐵之間，能夠檢測(cè)齒經(jīng)過傳感器時(shí)所引起的磁通變化。
當(dāng)測(cè)試輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輪速傳感器會(huì)受到測(cè)試輪的激勵(lì)，交替變化的齒隙會(huì)引起恒定磁場(chǎng)中的相應(yīng)波動(dòng)。
磁通量的連續(xù)變化產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，再通過信號(hào)放大和調(diào)理轉(zhuǎn)換成輸出電流信號(hào)的脈沖沿。
輪速數(shù)據(jù)以方波脈沖的形式作為外加電流來傳遞，脈沖頻率與輪速呈比例，而且能一直檢測(cè)到車輪幾乎停止(0.1km/h)。
在測(cè)試電路中，可使用75Ω的采樣電阻器以使其轉(zhuǎn)換為電壓波形，再用數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采集。
2測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目要求搭建的輪速傳感器測(cè)試系統(tǒng)，主要由工控機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊(數(shù)據(jù)采集卡、GPIB卡、LCR測(cè)試儀)、運(yùn)動(dòng)控制部分(數(shù)字I/O卡、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī))和人機(jī)交互部分組成，其連接見圖3。
2.1.1工控機(jī)工控機(jī)是測(cè)試系統(tǒng)的核心，也是測(cè)試軟件的載體，其運(yùn)行的穩(wěn)定與否直接關(guān)系到測(cè)試工作能否可靠進(jìn)行。
系統(tǒng)采用研華的IPC—610工控機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊，擴(kuò)展靈活，具有良好的穩(wěn)定性，適于在工業(yè)環(huán)境中使用。
測(cè)試中負(fù)責(zé)處理LCR測(cè)試儀測(cè)量的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)采集卡采集的數(shù)據(jù)，并將結(jié)果顯示在軟件界面上。
2.1.2數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集卡主要完成對(duì)傳感器輸出信號(hào)數(shù)據(jù)的采集。
系統(tǒng)選用凌華PCI—9816數(shù)采卡，通過容量為512MB板載內(nèi)存存儲(chǔ)數(shù)據(jù)波形，以供工控機(jī)處理。
該卡具有4通道同步單端模擬輸入，并配備了4個(gè)高線性度的16位A/D轉(zhuǎn)換器，每通道采樣率最高可達(dá)20MSPS。
在實(shí)際測(cè)試中經(jīng)過驗(yàn)證，可以很好地滿足系統(tǒng)的精度要求。
GPIB通信協(xié)議轉(zhuǎn)換卡安裝在工控機(jī)中，用于連接LCR測(cè)試儀和工控機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)信息的發(fā)送和接收。
其中的LCR測(cè)試儀選用安捷倫LCR4263B，用于測(cè)量傳感器中的電容值，它能快速準(zhǔn)確地通過GPIB線纜傳輸測(cè)試數(shù)據(jù)，測(cè)試頻率可達(dá)100kHz。
2.1.3運(yùn)動(dòng)控制部分測(cè)試過程中，伺服電機(jī)帶動(dòng)測(cè)試輪轉(zhuǎn)動(dòng)，負(fù)載小。
選用施耐德Lexium23系列超低慣量伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)，可以滿足要求。
采用伺服位置控制方式，通過數(shù)字I/O卡向伺服驅(qū)動(dòng)器的/PULSE，PULSE和/SIGN，SIGN口輸出脈沖信號(hào)，以控制伺服電機(jī)的速度和方向。
2.1.4人機(jī)交互部分人機(jī)交互由鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器組成，能完成產(chǎn)品型號(hào)輸入、測(cè)試軟件調(diào)用、測(cè)試結(jié)果顯示、電機(jī)啟�？刂频裙δ堋�
2.2測(cè)試系統(tǒng)軟件開發(fā)2.2.1軟件功能與界面測(cè)試系統(tǒng)軟件采用LabVIEW作為開發(fā)平臺(tái)，人機(jī)交互界面友好，功能強(qiáng)大，其主要功能包括傳感器參數(shù)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)顯示、自動(dòng)存儲(chǔ)、分析計(jì)算和自動(dòng)判斷、錯(cuò)誤顯示，對(duì)測(cè)試過程和步驟進(jìn)行自動(dòng)化控制[5～6]。
根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際分析，本測(cè)試軟件分為5個(gè)部分:1)載入測(cè)試文件:輸入產(chǎn)品型號(hào)，載入對(duì)應(yīng)的測(cè)試文件，準(zhǔn)備開始自動(dòng)測(cè)試。
2)校準(zhǔn)模式:連接信號(hào)源和標(biāo)準(zhǔn)電容，用以校準(zhǔn)并顯示結(jié)果。
3)波形顯示分析:顯示并分析數(shù)據(jù)波形。
4)手動(dòng)模式:手動(dòng)控制繼電器，信號(hào)燈和伺服電機(jī)。
5)自動(dòng)測(cè)試模式:產(chǎn)品自動(dòng)測(cè)試與結(jié)果顯示。
其中，自動(dòng)測(cè)試模式直接用于生產(chǎn)中輪速傳感器的測(cè)試，界面由5個(gè)模塊構(gòu)成:結(jié)果顯示、參數(shù)顯示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、測(cè)試狀態(tài)和產(chǎn)品不良提示。
在測(cè)試結(jié)果顯示模塊中，可顯示測(cè)量到的各參數(shù)的值，以及各參數(shù)允許的最大值和最小值，通過比較用以判斷是否通過測(cè)試。
在測(cè)試參數(shù)顯示模塊中，可顯示產(chǎn)品型號(hào)、工裝型號(hào)和測(cè)試節(jié)拍。
在測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊中，可實(shí)時(shí)顯示產(chǎn)品不良數(shù)、產(chǎn)品通過數(shù)、測(cè)試產(chǎn)品總數(shù)等信息。
在測(cè)試狀態(tài)模式中，可實(shí)時(shí)顯示測(cè)試過程中的各個(gè)狀態(tài)，以方便實(shí)時(shí)監(jiān)控。
在測(cè)試不良提示模塊中，可顯示產(chǎn)品測(cè)試不良的類別和個(gè)數(shù)，以供技術(shù)人員監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量，若出現(xiàn)較多測(cè)試不良，可及時(shí)采取措施，保證產(chǎn)品質(zhì)量。
2.2.2軟件流程測(cè)試軟件流程圖如圖4所示。
測(cè)試前，軟件先搜尋插入工控機(jī)的板卡，若搜尋成功，軟件加載相應(yīng)驅(qū)動(dòng)并初始化，以做好測(cè)試前的準(zhǔn)備。
再輸入產(chǎn)品型號(hào)，更換工裝和校準(zhǔn)測(cè)試輪位置，通過掃描槍掃描工裝二維碼確認(rèn)換型狀態(tài)以后，按下開始按鈕開始測(cè)試。
測(cè)試過程中，軟件會(huì)響應(yīng)觸發(fā)事件邏輯執(zhí)行各個(gè)VI，從而完成整個(gè)測(cè)試。
通過GPIB卡和GPIB電纜傳送執(zhí)行指令，驅(qū)動(dòng)LCR測(cè)試儀，完成對(duì)電容的測(cè)量;數(shù)據(jù)采集卡通過高頻信號(hào)線，采集輪速傳感器輸出電流在電阻器兩端的電壓脈沖信號(hào)。
所有項(xiàng)目測(cè)試完成后，軟件根據(jù)各個(gè)項(xiàng)目的測(cè)試結(jié)果與各測(cè)試項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行比較，判斷產(chǎn)品是否合格，并顯示在自動(dòng)測(cè)試界面上。
測(cè)試通過，需要手動(dòng)進(jìn)行熱刻印打標(biāo);測(cè)試不通過，需要把報(bào)廢品放入廢料盒，并通過光電傳感器檢測(cè)，否則，不能進(jìn)行下一次檢測(cè)。
每一組測(cè)試，軟件還會(huì)統(tǒng)計(jì)不良品數(shù)和測(cè)試節(jié)拍，并實(shí)時(shí)顯示測(cè)試狀態(tài)。
測(cè)試完成后，項(xiàng)目測(cè)試數(shù)據(jù)和測(cè)試結(jié)果會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)到硬盤里，以方便技術(shù)人員查看和產(chǎn)品質(zhì)量分析。
3測(cè)試舉例
在正常生產(chǎn)環(huán)境下對(duì)DF11S型汽車輪速傳感器共100只產(chǎn)品進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。
從表中數(shù)據(jù)可以看出:本測(cè)試系統(tǒng)測(cè)得的數(shù)據(jù)具有一致性好、精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，證明了該測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)滿足要求。
4結(jié)束語
本文設(shè)計(jì)了一種基于LabVIEW的汽車輪速傳感器功能測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輪速傳感器電學(xué)功能的自動(dòng)測(cè)試。
通過生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品連續(xù)大批量的測(cè)試，所得數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，證明了系統(tǒng)的高穩(wěn)定性。
測(cè)試精度達(dá)到0.1%，測(cè)試速度達(dá)到10.5s/pcs，滿足了生產(chǎn)中對(duì)測(cè)量的快速和高精度要求。
本系統(tǒng)人機(jī)接口良好，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，減少了人工因素的影響，保證了產(chǎn)品出廠合格率在100%的水平，滿足了現(xiàn)代化生產(chǎn)對(duì)測(cè)試的要求。
作者：殷蘇民 陸文俊 江煜 朱錦萍 王祖聲 單位：江蘇大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 機(jī)械電子工程系
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