韓立立 韓立峰

(1.中國石油大學(xué)(華東)物理實(shí)驗(yàn)中心，青島266580；2.中國石油大學(xué)(華東)網(wǎng)絡(luò)及教育技術(shù)中心，青島 266580)

0 引言

磁滯回線組合實(shí)驗(yàn)儀完成一次測量需要手動(dòng)按鍵近一千多次實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，得出的兩百組數(shù)據(jù)完全靠手工記錄，不僅慢而且容易出現(xiàn)記錄數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。通過改造單片機(jī)的外圍電路，并在計(jì)算機(jī)安裝多串口卡，將多臺(tái)儀器組成由計(jì)算機(jī)管理的智能網(wǎng)絡(luò)，然后，用計(jì)算機(jī)通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理以及圖形的處理，將原測量方法中繁瑣的手工數(shù)據(jù)記錄和圖像處理改由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。

1 磁滯回線實(shí)驗(yàn)組合儀原理

圖1是智能磁滯回線測試儀原理框圖，該測試儀與實(shí)驗(yàn)儀配合使用，可以快速、定量地測量磁性材料的磁滯回線以及有關(guān)的參數(shù)，如矯頑力Hc、剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br、飽合磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm和磁滯損耗(BH)等。根據(jù)用戶操作可將數(shù)據(jù)及圖形顯示于示波器上。這也是該測量方法有待改進(jìn)之處，因?yàn)?，測量磁滯回線過程中繁瑣的數(shù)據(jù)記錄，圖像的不可保存、不可打印等缺陷，故應(yīng)采用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、圖像的計(jì)算機(jī)處理、顯示和保存。

圖1 智能磁滯回線測試儀原理框圖

2 磁滯回線儀通信電路改造

采用MAX232芯片把單片機(jī)輸出的TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成串口可識(shí)別的信號(hào)，采用RS-232串口，實(shí)現(xiàn)測試儀與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信.通信電路的核心是MAX232芯片和光電耦合隔離技術(shù)，將MAX232芯片的13腳、14腳與單片機(jī)相聯(lián)，MAX232芯片的7腳、8腳與COM口相連[1]，通過此芯片，單片機(jī)發(fā)送的TTL信號(hào)(TXD)將會(huì)變成RS-232信號(hào)輸出(C_TXD)，同樣，外部輸入的RS-232信號(hào)(C_RXD)通過此芯片將會(huì)被變成標(biāo)準(zhǔn)的TTL信號(hào)引入單片機(jī)。RS232串口是一個(gè)9針接插件，可通過此種類型的接插件與外部設(shè)備進(jìn)行聯(lián)接。此接插件只用到了其中的2、3、5三個(gè)管腳，而其余的管腳沒有使用。上述電路與計(jì)算機(jī)多串口卡的端口相連，既實(shí)現(xiàn)TTL和232信號(hào)的轉(zhuǎn)換，又保護(hù)了低電壓側(cè)的電路。

3 多臺(tái)磁滯回線儀智能網(wǎng)絡(luò)的搭建

通過在計(jì)算機(jī)側(cè)安裝PCI多串口卡以及在多串口卡和磁滯回線儀之間加裝外圍通訊電路，實(shí)現(xiàn)用一臺(tái)PC機(jī)作為工控機(jī)來對(duì)多臺(tái)實(shí)驗(yàn)儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與圖形處理。多串口卡是一種可分配多個(gè)串/并行端口供終端連接的設(shè)備，每個(gè)終端可以通過它與主機(jī)進(jìn)行通訊。使用多串口卡可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)外部設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，從而實(shí)現(xiàn)用一臺(tái)PC機(jī)作為工控機(jī)來對(duì)多臺(tái)磁滯回線測試儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與圖形處理[3]。對(duì)于超過14臺(tái)以上的儀器組成的網(wǎng)絡(luò)可使用串口服務(wù)器，取代多串口卡。

4 數(shù)據(jù)采集處理程序設(shè)計(jì)

VB MSComm通信控件提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)通信命令的接口，它允許上位機(jī)與其他通信設(shè)備(如Modem)建立串口連接，還可以發(fā)送命令、進(jìn)行數(shù)據(jù)交換以及監(jiān)視和響應(yīng)在通信過程中可能發(fā)生的各種錯(cuò)誤和事件，從而可以利用它創(chuàng)建高效實(shí)用的串行通信程序[4-5]。數(shù)據(jù)采集和處理程序的流程圖如圖2。

圖2 數(shù)據(jù)采集處理程序流程圖

圖3、圖4、圖5均為程序截圖，圖3是采集數(shù)據(jù)模擬示例，圖4、圖5表示用已得到數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。通過該處理不難發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于傳統(tǒng)的測磁滯回線法，圖像由計(jì)算機(jī)繪制，當(dāng)然更加準(zhǔn)確，并且可以及時(shí)保存在計(jì)算機(jī)磁盤目錄中，方便打印。鼠標(biāo)放在圖上時(shí)呈現(xiàn)十字形，從而Hm、Bm、Hr、Br的取值更加準(zhǔn)確[6]。從圖4中取得特殊點(diǎn)并加以保存，點(diǎn)擊數(shù)據(jù)處理進(jìn)入圖5界面。相對(duì)于實(shí)驗(yàn)方法記錄繁多的數(shù)據(jù)還有查找不方便的特點(diǎn)，該界面上設(shè)置了數(shù)據(jù)查詢，只要輸入要查第幾個(gè)數(shù)據(jù)，馬上就會(huì)顯示在窗口上。相對(duì)于在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算，這里的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理只要鼠標(biāo)點(diǎn)擊“取得數(shù)據(jù)”、“計(jì)算結(jié)果”兩個(gè)按紐，便可給出數(shù)據(jù)，點(diǎn)左下方的“保存結(jié)果”，該結(jié)果就放在計(jì)算機(jī)D盤下一個(gè).txt文本中。

圖3 數(shù)據(jù)采集程序界面

圖4 圖像處理程序界面

圖5 數(shù)據(jù)處理程序界面

5 結(jié)語

相對(duì)于傳統(tǒng)的磁滯回線測量實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)儀智能網(wǎng)絡(luò)有幾大改進(jìn)：在操作準(zhǔn)確性和方便性方面有更好的表現(xiàn)，只要用鼠標(biāo)取值，結(jié)果都可以保存到電腦上；編制的測量程序既能與示波器一樣顯示磁滯回線，又能保存處理數(shù)據(jù)、保存圖像，而且處理數(shù)據(jù)的精度更高，花費(fèi)時(shí)間更少。

[1] 柴學(xué)寧.利用VB實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)的串口通信.電腦編程技巧與維護(hù)，2005(12)

[2] 黃興琦，陳初開，劉二軍.單片機(jī)與Windows下PC機(jī)的串口通信研究.儀器儀表用戶，2007，14(5)

[3] 張崇智.基于VB的串口實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集.機(jī)電工程技術(shù).2005，34(10)

[4] 季青.用VB實(shí)現(xiàn)基于GPIB的自動(dòng)測試系統(tǒng).計(jì)量技術(shù)，2008(8)

[5] 韓構(gòu).基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究.計(jì)量技術(shù)，2011(11)

[6] 李鋒，曾德良，于湘濤，等.基于VB 6.0的串口通訊程序設(shè)計(jì).現(xiàn)代電子技術(shù)，2002，11(10)