基于U S B 4 7 5 1的多路信號轉接器設計

楊 柳，郭曉金

(1 福州市91267部隊17分隊 350015 ；2 遼寧興城市92853部隊4分隊 125106)

0 引言

在測量工作實踐中，我們經常會遇到多通道、多測量點、多參數信號自動測量問題，采用傳統的手動測量、手工記錄數據、人工處理數據的方法存在著工作效率低、測量準確度不高、易出現誤操作、錯判、損壞被測對象等問題[5]。隨著科學技術的發展，利用DI/O和繼電器板構成的多路開關，在計算機控制下可以完全實現上述功能，達到自動測量的目的，從而極大的縮短測量時間，克服、減少測量過程中因單調性和人工接線而造成的各種錯誤。下面就利用USB4751和PCLD-785B構建多路信號轉接器，實現24路電源負載調整率自動測量及在LabVIEW開發環境下程序設計進行了研究。

1 多路信號轉接器硬件設計

圖1 自動測量系統組成框圖

圖2 繼電器板接線示意圖

圖1是利用USB4751(48路DO)[3]、PCLD-785B(2塊、24路SPDT繼電器板)[4]、數字電壓表、GPIB接口卡構成的實現24路電源負載調整率的自動測量系統組成框圖。圖中將USB4751數據采集模塊的USB端插在計算機USB端，并將其輸出端Opto-22 CN1、Opto-22 CN2分別接到PCLD-885B-A繼電器板輸入端CN1和另一塊PCLD-885B-B繼電器板輸入端CN1，并按圖2繼電器板接線示意圖接好線，計算機根據要求使I/O板相應的位輸出“0”高電平（負邏輯），這時迫使繼電器板相應繼電器吸合，數字電壓表測量端與被測對象構成測量回路，此時PC通過GPIB接口控制數字電壓表進行電壓測量。根據負載調整率的定義：SL=(Um-Un)/Un*100%，（式中SL 負載調整率，Um是滿載時的輸出電壓值，Un是空載時的輸出電壓值），從圖2中可以看出，為了實現電壓信號1的負載調整率，首先A-J0繼電器板吸合(由常閉點到常開點)構成測量回路，數字電壓表測的Un，然后B-J0繼電器板吸合，將等效負載加入到測量回路，此時數字電壓表測的Um，然后根據數字電壓表測量數據進行計算得到測量結果，依次類推就可以得到其他電壓信號的負載調整率。

2 多路信號轉接器軟件設計

考慮到多路信號轉接器功能實現需要，開發平臺選用LabVIEW 2009[1]完成USB4751控制和測量模塊等設計。LabVIEW 2009是NI公司推出的虛擬儀器開發工具，LabVIEW是一種圖形化的編程語言和開發環境，它廣泛地被工業界、學術界和研究實驗室所接受，被公認為是標準的數據采集和儀器控制軟件[7-8]。

2.1 USB4751 LabVIEW驅動程序安裝

首先將DA&C Device Driver CD V2.6[3]光盤放入光驅自動運行后，選擇CONTINUE，在下一界面中選擇Installation，單擊Advantech Device Manager進行安裝，而后單擊Individual Drivers→USB→USB4751/L進行安裝，這樣就完成了設備管理和DLL驅動程序安裝，但是LabVIEW驅動程序和例子并沒有安裝，應打開光盤，找到LabVIEW目錄，然后運行LabVIEW.exe文件，這步完成后，就可以在LabVIEW開發環境函數面板用戶庫中看到相應的子函數，這樣就可以編程了。同時在安裝LabVIEW相應..ExamplesAdvantech子目錄中有相應的開發例子可以借鑒。

2.2 軟件設計

在圖3繼電器接線控制程序中，利用DeviceOpen. vi打開設備USB4751，屬性DevNum值是0，（因為計算機中只安裝了一個USB4751，所以它的序號是0）, 屬性 DriverHandle 輸出連接到 DIOWritePortByte.vi的輸入；DIOWritePortByte.vi向由DriverHandle指定的設備數字輸出口寫入一個字節的數據，屬性port的值是0~5（因為USB4751是48路DI/O,它把8個字節分一個口，即6個口）程序的目的是將USB4751所有的輸出口清零，使所有繼電器處于常閉狀態,以此防止出現誤操作； DIOWriteBit. vi,實現繼電器A-J0吸合；DeviceClose.vi關閉設備，釋放資源，為下一次操作作好準備。隨著程序的運行，外層For循環的次數的改變，變量i在不斷改變，此時條件結構根據i進行判別，改變DIOWriteBit.vi的屬性Port，BitPos，State值，就可以實現相應繼電器的吸合和斷開，從而達到控制目的。

圖3 繼電器接線控制程序

圖4是數字電壓表（Ag34410A）直流電壓測量程序，VISA[2]打開以VISA資源名稱為GPIB0::1::INSTR GPIB設備，“VISA Write”子VI寫入儀器將要進行的測量功能程控碼，“VISA Read”指令被寫入設備，并讀取回饋信息，通訊結束時利用“VISA關閉”子VI關閉通訊并釋放資源。

圖4 數字電壓表測量程序

圖5是DC&AC電壓負載調整率測試程序界面，當測試次數大于5時，表格控件右邊會出現垂直滾動條，并進行自動滾動。

圖5 DC&AC電壓負載調整率測試程序界面

3 結論

從上面介紹的硬件和軟件設計來看，是科學合理的，完全滿足24路電源負載調整率自動測量要求[5]，同時經實際運行證明，性能穩定可靠，測量數據準確有效，提高了工作效率，克服手動測量過程中因單調性和人工接線而造成的各種錯誤，并取得良好的效果。讀者可以直接利用程序中的原代碼，避免程序設計中繁瑣調試過程，對程序設計者具有參考借鑒價值。

[1] LabVIEW 2009 Help，National Instrument Corporation , 2009.

[2] Agilent 34401A Remote Programming Reference Guide.

[3] Advantech USB4751 User’s Guide.

[4] Advantech PCLD-785B User’s Guide.

[5] 侯國屏. LabVIEW7.1編程與虛擬儀器設計[M].北京:清華大學出版社,2005:120-130.

[6] 戴鵬飛.測試工程與LabVIEW應用[M]. 北京:電子工業出版社2004年:130-135.

[7] 鄧焱等. LabVIEW7.1測試技術與儀器應用[M].北京:機械工業出版社2004:200-205.

[8] 楊樂平等.LabVIEW程序設計與應用[M]. 北京:電子工業出版社，2005:178-189.