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1、大连海事大学装订线毕 业 论 文二一三年六月基于数据采集卡的动态电阻检测系统 专业班级： 电子信息科学与技术2班 姓 名： 王凯 指导教师： 刘剑桥 信息科学技术学院摘 要目前，国内外PTC元件的应用日益广泛，测试与确定其性能参数意义重大。本文从PTC热敏电阻器测试规范出发，充分利用高速通用串行总线(USB)所具有的传输速度快、支持热插拔、即插即用、易于扩展、占用的系统资源少等优点，将其与传统的数据采集技术相结合，设计实现了一种基于USB的集数据采集、处理显示为一体的数据采集系统。论文重点阐述了系统的整体工作流程，各部分的原理，软件各模块的设计。系统采用USB接口作为PC机与测试仪器的通信端口
2、，用MPS-010602多功能信号采集卡采集模拟信号，简化了硬件电路，降低了成本，提高了系统的抗干扰能力。系统软件以Visual C+作为开发平台，采用MFC可视化编程，根据 PTC 的测试流程，系统提供了友好的测试界面，用户只需简单的设置之后，便可以开始系统的测试，实时准确地对数据进行处理，实现曲线的显示。在数据误差处理中，分析了测试系统中存在的误差源，软件算法做了相应的处理。论文完成的基于USB总线的数据采集系统，为数据的采集提供了一种更有效、更经济、更方便的数据采集方式。关键词：PTC；数据采集；编程；MFCAbstractAt present, the PTC element is u
3、sed widely at home and abroad, the testing and performance parameters is significant. this article was started from the PTC thermistor test code. The advantages of USB with high-speed ,hot-swappable, plug and play, easily to extend and less system resources were fully used. Then we combined it with
4、traditional data acquisition technology, designed and achieved a system which was based USB technology with data acquisition, processing and display together.In this thesis, the overall workflow of the system, each part of the principle, design of software module were mainly discussed. System uses a
5、 USB interface for PC machines and apparatus for communication ports, collects analog signal by MPS-010602 signal acquisition card, so the circuit was simplifyed , expense of the system were reduced, and the anti-disturbing ability was enhanced.C+ was adopted as the programming language and Visual C
6、+ was chosen as the developing platform. According to PTCs testing process, the system provides test-friendly interface, users only need simple settings, then you can start the system test, accurate data in real time, achieve curved display. In data processing, the error sources in the test system w
7、ere analyzed, software algorithms was also processed properly.In this thesis,the data acquisition system which based on USB bus, provided a more effective, more economical and more convenient way of data collection for data collection.Key words: PTC; data collection; programming MFC目 录 第1章 绪论11.1 背景
8、11.2 意义2第2章 原理32.1测试系统原理框架32.2 MPS-010602多功能USB信号采集卡42.3 数据采集与控制的方式62.3.1 动态链接库与API函数72.3.2 调用DLL有两种方法92.4 板卡提供的DLL文件中用到的函数112.5 热敏电阻的工作原理14第3章 软件设计流程及运行结果173.1 程序界面设计173.2 程序代码设计193.3 热敏电阻阻值采集29第4章 测试结果分析304.1测得数据304.2 误差分析及改进方案314.2.1 主回路采样电阻的误差314.2.2 采集误差31第5章 结论与展望325.1 总结325.2 展望32参 考 文 献33致 谢
9、34II基于数据采集卡的动态电压检测系统基于数据采集卡的动态电压检测系统第1章 绪论1.1 背景数据采集（data acqusition)是获取信息的基本手段，数据采集技术作为信息科学的一个重要分支，是与传感器、信号测量与处理、微型计算机等技术为基础而形成的一门综合应用技术。它研究信息数据的采集、存储、处理及控制等，具有很强的实用性。随着科学技术的发展，数据采集系统得到了越来越广泛的应用，同时人们对数据采集系统的各项技术指标，如:采样率、分辨率、线性度、精度、输入范围、控制方法以及抗干扰能力等提出了越来越高的要求，特别是精度和采样率更是使用者和设计者所共同关注的重要问题，于是，高速及超高速数据
10、采集系统应运而生并且得到了快速发展。今天,数据采集技术己在工业生产和科学技术研究等众多领域中得到了广泛应用并取得了良好效果。现在常用的采集方式是通过数据采集板卡，如A/D卡或422、485等总线板卡，它们一般多是通过ISA或是PCI等内置式接口实现PC机与外围系统之间的通信。内置式插卡容易受到PC机箱内高频信号的干扰影响，从而降低系统的采样精度和稳定性。此外，计算机主板上的插槽个数是有限的，加上仪器电路插卡的安装(必须断电、打开机箱操作)很不方便。更有甚者，在PC机箱内插入的专用插卡必须进行资源重配置，以避免资源冲突，而此项工作专业性很强，往往令人头疼。这些弱点使得他们的应用受到了很大的局限。
11、现在的UART串行口虽然支持外插，但因其速度太慢，远不能适用现今高速设备的发展需求。而通用串行总线(Unveisral Serial Bus,简称USB)使高传输速度、易扩展性、方便的即插即用有机的结合在一起，很好地解决了以上这些冲突，很容易就能实现低成本、高可靠性、多点的数据采集。PTC材料是一种温度敏感性的导电材料，PTC(Positive Temperature Coefficient)即正温度系数，是指材料电阻率随自身温度升高而增大的一种特性1。通常人们所称的PTC材料是特指具有非线性PTC效应的材料，即材料的电阻率在某一定的温度范围内时基本保持不变或仅有很小的变化，而当温度达到材料的
12、特定转变点温度(居里温度)附近时，材料的电阻率会在几度或几十度狭窄的温度范围内发生突变，电阻率迅速增大103109数量级。目前使用的PTC材料主要分为陶瓷基PTC材料和高分子基PTC材料两种类型。陶瓷基PTC材料在1955年由荷兰菲利浦公司的Herman最早发现并公开报道的，经贝尔实验室和日本村田制作所于1961年实用化，现在仍是以BaTiO3基和V3O3基为主。高分子基PTC复合材料是以有机聚合物(大多数为结晶聚合物如聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯和聚环氧乙烷等)为基体，掺入炭黑、石墨或金属粉、金属氧化物等导电填料，经过特殊设计，采用分散复合、层积复合以及形成表面导电膜等方式而制得的一种多相复合
13、高分子导电体。前者起骨架与填料载体的作用,后者起电流通道的作用，受热时聚合物膨胀，碳链断裂形成高阻。它最先由Frydman在1948年首先发现，但当时没有引起人们的重视。直到1966年Kohler报道了聚乙烯-炭黑复合材料具有PTC特性后，才引起人们的广泛关注，工业化高分子基PTC复合材料是20世纪80年代初由美国首先开发成功的2。陶瓷 PTC 热敏电阻器是以钛酸钡为主要成分的高技术半导体功能陶瓷，当温度达到某定值时，其电阻值会显著增加，特别是在居里温度点附近电阻值跃升有 37 个数量级3。虽然高聚物基的PTC材料准变温度低一些，但其成本低及易加工成型，可设计性好等特点是陶瓷基材料所不可代替的
14、。在新产品方面研制出了片式PTC复合元件、多层结构PTC和高可靠性PTC等4。目前我国的PTC加热元件和PTC保护元件基本依靠进口。但中国石油天然气集团公司和不少高校院所已投入力量开发高分子基PTC系列元件5。1.2 意义目前，USB数据采集技术在国外已处于高速发展阶段，尤其是在高速数据传输速度、高实时性、高同步性等方面有雄厚的技术实力，从事USB数据采集开发的企业公司也很多，如DATX公司的DT98346系列产品，美国OceanOptics公司的ADC1000_USB7，NI公司的USB DAQ8卡系列。近两年，USB数据采集开发在国内已经开始起步，并迅速发展，水平不断提高。市场上国内的主要
15、产品有北京优采公司的UA300系列、四川拓普公司的UDAQ、UBOX、UCARD-7等系列。虽然与国外同类产品相比，国内USB数据采集系统性能有一定差距，如大部分产品仍采用USB1.1协议,数据采集频率低，精度和分辨率低,数据处理能力差：存储容量小等等，但是国内各企业、科研机构正积极跟踪国外最新技术，不断提高USB数据采集的研究开发，力争保持国内产品低价位的同时达到国外产品的高品质。PTC 系列热敏电阻应用非常广泛，涉及到许多领域具体表现在以下几个方面：1、在电路控制及传感器中的应用：晶体管温度补偿电路、测温控温电路、电风扇、彩卷冲洗、电热水器、电热毯、日光灯、节能灯、电池充电、变压器、取暖器、彩电、程控交换机等；2、在电热器具中的应用：家用暖风机、暖房机、干燥机 (柜) 、空调、干衣机、干手器、卷发器、电饭煲、暖手器、电熨斗 (烙铁) 、电吹风、复印机、传真机等；3、在汽车中的应用：过载保护装置、混合加热器、低温启动加热
