基于PC104总线的性能检测系统

模拟量采集卡选用的是高功效的ADT620(图3)。ADT620是基于PC104总线的扩展板，实现对模拟信号的采集。通过PC104总线可将其与盛博SCM/LX-3160构成一个高性能的数据采集与控制系统，适用于结构紧凑、稳定性高的嵌入式应用。该扩展板具有八/十六个单端模拟输入通道，12位的20微秒或10微秒A/D变换器，±5 V、±10 V或0～+10 V模拟输入量程，支持C语言等特点。ADT620根据其特点最多可采集十六个单端模拟输入信号，并将这些模拟信号变换成8位或12位的数字量，然后送到总线上，读入存储器中。信号的量化转换是由一个12位的逐次逼近式的变换器来实现的，高性能的变换器以及在其前的高速采样一保持放大器可以保能将动态输入的模拟信号精确地数字化。

3.1.3 数字量采集卡

数字信号采集卡选用CDT2000(图4)。CDT2000也是基于PC104总线的扩展板，实现对数字信号的采集。与IBMPC兼容盛博SCM/LX-3160构成高性能的数字信号采集控制系统。模块结构紧凑，非常适合便携式应用。该扩展板具有独立的16位8 MHz计数器/定时器，48通道基于TTL或CMOS的可编程数字量I/O，支持C语言等特点。CDT2000供电电压仅需5 V，48个数字量I/O通道可以直接与外部信号输出设备连接，在设定的范围内直接感知开关的闭合、数字事件的触发或固态继电器的动作。这样，不需要扩展外围复杂的电路，简化了系统硬件平台的设计。

3.2 信号的采集与转换

某型自行火炮的随动系统有两部分高低随动系统和方位随动系统组成，方位系统驱动火炮炮筒的水平平移，高低系统驱动炮塔的升降，测量和控制炮筒的高低射角。两者的工作原理相同，在运转中它们产生的工作状态信号必须经过预处理才能接入性能检测系统(如图5所示)，防止电信号量程过大而烧毁PC104扩展板。模拟信号如电源信号，位置控制信号需经过信号调理电路的隔离分压板进行滤波、隔离、分压，转换至ADT620合适的量程后，再接入性能检测系统。数字信号是随动控制箱工作状态信号，以高低电平的形式存存。数字信号经过信号调理设备的光电隔离控制板，转焕至TTL电平后再接入CDT2000，CDT2000可以直接感知电平的闭合。

4 软件设计

本系统的运行环境是Windows XP系统，在可视化的操作环境下，可以很好地实现人机交互。开发工具是Visual C++，它提供封装了大量API函数的MFC函数库，这可以大大简化应用程序的开发周期。应用程序采用面向对象的C++语言来设计，总体分为采集卡驱动模块和性能检测模块。C++语言最大的特点是支持类与对象，将各个模块分别封装，形成采集卡操作类和性能检测类。

4.1 采集卡初始化

盛博公司的数据采集卡为程序设汁者提供了丰富的外包函数。对采集卡的操作涉及到数据存储单元的地址，数据的读写函数，动态链接库等问题。在Visual C++中建立基于MFC对话框的工程，设计采集卡操作类，对用户不可见，保障程序的安全性。利用对象调用动态链接库中的外包函数，可以很方便的对采集卡的操作，实现数据的读写与显示。流程图如图6所示，系统上电后，采集卡初始化，判断打开的是哪一个采集卡。ADT620打开设定模拟输入通道范围，肩动AD转换，将AD值保存到全局数组中;CDT2000打开，直接感知高低电平，两者都为性能检测模块提供分析数据。

4.2 数据处理与显示

性能检测模块实现对采集数据的分析处理，这部分设计的是否合理，直接影响到系统的总体性能。性能检测就是根据随动系统的工作状态信号来判断其性能是否良好。因此，检测必须和随动系统的工作进程同步，分别对高低随动系统和方位随动系统进行检测。建立信号检测对话框，作为人机交互的友好界面，并生成高低系统检测类和方位系统检测类。消息映射是Visual C++开发工具的基本特征，考虑到动态信号存在延时问题，信号采集读取以定时查询消息方式来实现。MFC提供大量的API函数，通过SetLedlightStatue()等函数的调用实现数据的分析与显示。高低系统工作时，先检测电源信号，然后检测指令信号和工作状态信号。方位系统检测与高低系统检测基本原理一致。

5 结果分析

性能检测系统设计完成后，通过专用电缆与某自行火炮随动系统的信号调理设备相连接。通电复位，系统先进行自检，检测电路连接是否正常。随动系统运转，信号引出、预处理、采集、转换，交给应川程序分析读取。方位检测界面如图7所示，高低检测与方位检测类似。

6 结束语

本检测系统采用基于PC104总线的CPU和数据采集板相结合的方式，通过Visual C++开发工具实现了用户对信号的实时采集、处理、分析与显示。信号采集的所有控制功能由PC104采集扩展板完成