CN100334428C - 动态角度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动态角度测量装置。动态角度测量装置属于自动化技术领域，由微处理器、测角传感器、数据输出卡硬件和操作系统、测量软件构成，微处理器接收测角传感器信号，微处理器通过数据输出卡输出数据，其特点是微处理器总线装有模数转换器，模数转换器与测角传感器相连接，数据输出卡安装在微处理器的总线上，数据输出卡为含有定时器/计数器的I/O卡、串行数据输出方式的422/232卡、网络数据输出方式的网卡或还原为角度旋变模拟量的D/R卡。数据输出卡装在微处理器总线上，其驱动程序含有数据采集、数据合成和数据发送程序。本发明具有测量实时性和较高的可靠性，系统结构紧凑，数据输出口类型齐全，并且人机界面友好、数据处理功能强大。

Description

动态角度测量装置

技术领域

本发明属于自动化技术领域，特别是涉及一种动态角度测量装置。

背景技术

目前，大多数测量软件编程分为两种方式。一种是用VBasic或Borland c++Builder等许多“所见即所得”的编程软件及其语言进行软件编程。这样的界面非常美观、友好而且控件功能强大编程非常方便。但是由于WINDOWS操作系统本身要管理许多进程，以及系统本身的刷新率的限制，对于数据采集频率非常快、实时性强、输出接口种类多的测量系统，就会影响数据的采集。致使实时性差、可靠性低，易造成数据丢失。另外一种基于DOS环境以C++语言编程的软件。虽然满足了高频率的数据采集以及多端口的输出的要求但是这种软件要求操作者具有编程语言基础而且人机对话非常枯燥目前已很少被采用。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供了一种动态角度测量装置。

本发明鉴于以上两种编程方式，本装置测量软件采用以Builder C++软件为上层开发环境(使人机对话界面直观)，Visual C++为底层开发环境(满足强大的数据采集)，WIN2000DDK驱动程序开发环境将上层与底层编译连接为一体的测量软件。

测角系统的工作原理：

测角系统软硬件结合，将各路角度传感器的旋变模拟量信号经过总线式R/D模板变换为数字量，由I/O板上的定时器产生所需频率的时钟脉冲作为采集数据的定时中断信号，实时读取角度数字量，并经合成处理，将数据实时保存、显示、分别发送到串口、并口、网口、D/R模板输出。保存的数据可进行后处理(回放、打印、统计、转存等)。操作通过人机界面键盘或鼠标操作。

本发明硬件部分：

测角系统是以PC机为核心，配备测角传感器、ISA总线接口板、R/D板、D/R板、I/O板(含定时器/计数器)、422/232卡，网卡组成。由测角传感器的角度旋变量输入给PC机，经R/D转换，以数字量形式从I/O口总线形式输出，从RS422/232口串行输出，从网口网络输出，同时还可由D/R卡还原为角度旋变量输出，由I/O口输入/输出采样同步脉冲信号。

本发明软件结构：

测角软件是由基于WINDOWS2000为操作系统的上层应用程序和底层驱动程序两部分组成。

上层应用程序由BuilderC++软件的编程环境开发出的多层人机界面，为用户提供一个良好的使用环境。该软件可以对系统各参数进行设定。完成角度测量及数据发送操作，与底层驱动程序的信息传递，将所采集的数据绘制成曲线实时显示在屏幕上使用户直观的看到被测设备的运行情况。另外可以将曲线及数据进行存盘、回放、打印、数据统计等多项功能。

进入该软件后，首先要进入系统设置界面对系统及各通讯板卡进行设置，例如采集内外同步信号的选择和采集频率的选择；网络IP地址及本机IP地址的设置；通讯板卡的波特率、数据位、奇偶校验位、停止位等进行设置。只有将各参数设置一致后才能实现对数据的传输，此步骤是至关重要的一步。

下一步就要进入测量界面。此界面主要是将底层采集的数据绘制成相应的曲线，显示在屏幕上直观的与用户进行交流。并可以将数据记录、保存成数据文件格式。另外还可以对数据采集频率进行修改以满足不同用户的要求。

另一个界面是数据后处理界面。该界面将测量界面所保存的数据进行处理。如曲线回放、打印；数据统计、转存、导出、打印等多项功能。将被测设备的运行情况详细、及时地反馈给用户。

底层驱动程序主要是以VisualC++为编程语言，及WINDOWS2000DDK驱动程序开发软件结合编写出的底层驱动程序。主要完成数据采集、处理、发送。完成对各个板卡端口的初始化，由计数器产生时钟脉冲(或接收外部输入时钟脉冲信号)作为定时采样中断信号，定时采集来自测角旋转变压器且经过R/D变换后的角度量，并将该数字量进行粗精数据合成处理，零位修正，单位换算后，以角度数字量形式分别发送。送往I/O口，以数据总线形式输出；送往RS422/232口，根据异步通讯格式串行输出；送往网口，根据TCP/IP协议网络输出；送往D/R输入口，变换为角度旋变量输出。与此同时，将数据传送给上层应用程序，以便作相关处理。

本发明采取如下技术方案：

动态角度测量装置，由微处理器、测角传感器、数据输出卡硬件和操作系统、测量软件构成，微处理器接收测角传感器信号，微处理器通过数据输出卡输出数据，其特点是微处理器总线装有模数转换器，模数转换器与测角传感器相连接，数据输出卡安装在微处理器的总线上，数据输出卡驱动程序含有数据采集、数据合成和数据发送程序。

本发明还可以采用如下技术措施：

所述的动态角度测量装置，其同步信号输入/输出数据输出卡为含有定时器/计数器的I/O卡、串行数据输出方式的422/232卡或网络数据输出方式的网卡。

所述的动态角度测量装置，其数据输出卡为D/R卡，D/R卡装在微处理器总线上。其输出数据为还原的角度旋变模拟量。

所述的动态角度测量装置，其测角传感器为双通道多极旋转变压器。

所述的动态角度测量装置，其模数转换器分别连接多极旋转变压器的粗和精双通道模拟信号线路。

所述的动态角度测量装置，其数据输出D/R卡的数据输出线路分为模拟信号粗通道和精通道。

所述的动态角度测量装置，其微处理器为PC机，总线为ISA总线方式。

所述的动态角度测量装置，其操作系统为WINDOWS，测量软件上层开发环境为BuilderC++，底层开发环境为Visual C++，输入输出卡驱动程序开发环境为WIN2000DDK。

所述的动态角度测量装置，其PC机的显示器可显示系统设置、测量和数据处理人机界面。

本发明具有的优点和积极效果：

该测角装置以PC机为核心，配备有关测角传感器、测角板卡、输入输出卡、通讯卡，结合WINDOWS上层应用程序和底层设备驱动程序一体的测量软件。这样就解决了上述两种编程方式的缺点从而使其应用到军事上以及采集频率快、实时性要求高的环境。实现了即具有友好的人机界面和强大的数据处理功能，也实现了测量的实时性和可靠性，且系统结构紧凑。数据输出口类型齐全，有输入/输出采样同步信号，还可以从网络标准时间信号，以满足用户设备的采样同步。

附图说明

图1是本发明硬件结构示意图；

图2是本发明软件结构示意图；

图3是BRDC轴角转换模块结构示意图；

图4是BDRC轴角转换模块结构示意图。

图中：1-R/D板，2-测角旋转变压器，3-角度旋变量输出，4-D/R板，5-CPU主板，6-打印机，7-键盘/鼠标，8-显示器，9-DI/O板，10-同步信号输入/出，11-地址信号输入，12-角度数字量总线输出，13-禁止信号输出，14-角度数字量串口输出，15-RS-422/32板，16-标准时间信号输入/角度数字量网口输出，17-NT板。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

参阅图1、图2、图3和图4。

动态角度测量装置，由PC机、测角传感器2、数据输出卡硬件和操作系统、测量软件构成，PC机带有打印机6、键盘/鼠标7和显示器8，CPU主板5的ISA总线装有模数转换器1，模数转换器1与测角传感器2相连接，PC机通过模数转换器2接收测角传感器1信号，在PC机的ISA总线上安装含有定时器/计数器的DI/O卡9、串行数据输出方式的RS422/232卡15及网络数据输出方式的网卡17。DI/O卡9有同步信号输入/出10、地址信号输入11、角度数字量总线输出12、禁止信号输出13，RS-422/232卡15有角度数字量串口输出14，网卡NT17有标准时间信号输入/角度数字量网口输出16。ISA总线还安装有D/R卡4，D/R卡4有角度旋转量输出3，D/R卡4将数字量数据为还原的角度旋变模拟量输出。数据输出卡驱动程序含有数据采集、数据合成、零位修正和数据发送程序。测角软件是由基于WINDOWS2000为操作系统的上层应用程序和底层驱动程序两部分组成。

1.动态角度测量装置的硬件实体组成

①选用标准PIIIPC机一台(包括显示器8、键盘/鼠标7、打印机6)；

②选用标准ISA总线I/O卡(DIO-64)

③选用标准ISA总线422/232卡(PLC-746+)；

④选用标准PCI总线网卡(3COM905B)；

⑤设计非标ISA总线R/D卡(BDRC)；

⑥设计非标ISA总线D/R卡(BRDC)；

⑦选用双通道多极旋转变压器作为测角传感器；

⑧将上述板卡分别插入PC机总线槽，输入/输出硬件接口均采用标准DB插头座。

传感器采用双通道多极旋转变压器，根据角度测量参数不同传感器型号不同。该传感器输出随角度变化的粗通道正弦、余弦模拟电压信号和精通道正弦、余弦模拟电压信号。

R/D卡的框图见附图3。功能：将传感器输入的粗、精信号转换为数字量信号，送到计算机总线，配合计算机软件将粗精通道的数据按照一定的速比关系合成精确的角度数字全量。

D/R卡的框图见附图4。功能：计算机软件将以上角度数字全量根据一定的速比关系进行转换粗、精数字量由R/D模块将其转换成粗、精通道正余弦角度模拟电压信号，即模拟量输出。

输入/输出同步信号均由硬件产生，更为准确可靠。输入同步信号由外部设备产生，输出同步信号由测角装置内部硬件计数器产生。

将实时要求高的内容均放入驱动程序开发，如角度的采集、发送。把实时性要求低的内容放入上层应用程序中开发，如数据存盘、显示、曲线绘制等。

2.软件功能实现

测角软件是由基于WINDOWS2000为操作系统的上层应用程序和底层驱动程序两部分组成。

上层应用程序由BuilderC++软件的编程环境开发出的多层人机界面，为用户提供一个良好的使用环境。该软件对系统各参数进行设定。完成测量及数据发送操作，与底层驱动程序的信息传递，将所采集的数据绘制成曲线显示在屏幕上使用户直观的看到被测设备的运行情况。另外可以将曲线及数据进行存盘、回放、打印、数据统计等多项功能。

进入该软件后，首先要进入系统设置界面对系统及各通讯板卡进行设置，例如系统时钟的选择；网络IP地址及本机IP地址的设置；通讯板卡的波特率、数据位、奇偶校验位、停止位等进行设置。只有将各参数设置一致后才能实现对数据的传输，此步骤是至关重要的一步。

下一步就要进入测量界面。此界面主要是将底层采集的数据绘制成相应的曲线，显示在屏幕上直观的与用户进行交流。并可以将数据记录、保存成数据文件格式。另外还可以对数据采集频率进行修改以满足不同用户的要求。

另一个界面是数据后处理界面。该界面将测量界面所保存的数据进行处理。如曲线回放、打印；数据统计、转存、导出、打印等多项功能。将被测设备的运行情况详细、及时地反馈给用户。

底层驱动程序主要是以VisualC++为编程语言，及WINDOWS2000DDK驱动程序开发软件结合编写出的底层驱动程序。主要完成数据采集、处理、发送。完成对各个板卡端口的初始化，由计数器产生时钟脉冲(或接收外部输入时钟脉冲信号)作为定时采样中断信号，定时采集来自测角旋转变压器且经过R/D变换后的角度量，并将该数字量进行粗精数据合成处理，零位修正，单位换算后，以角度数字量形式分别发送。送往I/O口，以数据总线形式输出；送往RS422/232口，根据异步通讯格式串行输出；送往网口，根据TCP/IP协议网络输出；送往D/R输入口，变换为角度旋变量输出。与此同时，将数据传送给上层应用程序，以便作相关处理。

动态角度测量装置特性：①实时性：从测量到发送100μs之内；②可靠性：数据采样点一个不丢；④人机界面：Windows界面；⑤功能：数据实时存储、显示、发送、曲线绘制，数据后处理(打印、回放、统计、转存等)。

Claims (9)

1、一种动态角度测量装置，由微处理器、测角传感器、数据输出卡硬件和操作系统、测量软件构成，微处理器接收测角传感器信号，微处理器通过数据输出卡输出数据，

其特征是：微处理器总线装有模数转换器，模数转换器与测角传感器相连接，数据输出卡安装在微处理器的总线上，数据输出卡驱动程序含有数据采集、数据合成和数据传送程序。

2、根据权利要求1所述的动态角度测量装置，其特征是：数据输出卡为含有定时器/计数器的I/O卡、串行数据输出方式的422/232卡或网络数据输出方式的网卡。

3、根据权利要求1所述的动态角度测量装置，其特征是：数据输出卡为D/R卡，D/R卡装在微处理器总线上。

4、根据权利要求1所述的动态角度测量装置，其特征是：测角传感器为双通道多极旋转变压器。

5、根据权利要求1所述的动态角度测量装置，其特征是：模数转换器分别连接多极旋转变压器的粗和精双通道模拟信号数据线路。

6、根据权利要求3所述的动态角度测量装置，其特征是：数据输出D/R卡的数据输出线路分为模拟信号粗通道和精通道。

7、根据权利要求1-6所述的任一动态角度测量装置，其特征是：微处理器为PC机，总线为ISA总线方式。

8、根据权利要求7所述的动态角度测量装置，其特征是：操作系统为WINDOWS，测量软件上层开发环境为Builder C++，底层开发环境为Visual C++，输入输出卡驱动程序开发环境为WIN2000DDK。

9、根据权利要求7所述的动态角度测量装置，其特征是：PC机的显示器可显示系统设置、测量和数据处理人机界面。

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