基于U S B 4 7 5 1的多路信号转接器设计

杨 柳，郭晓金

(1 福州市91267部队17分队 350015 ；2 辽宁兴城市92853部队4分队 125106)

0 引言

在测量工作实践中，我们经常会遇到多通道、多测量点、多参数信号自动测量问题，采用传统的手动测量、手工记录数据、人工处理数据的方法存在着工作效率低、测量准确度不高、易出现误操作、错判、损坏被测对象等问题[5]。随着科学技术的发展，利用DI/O和继电器板构成的多路开关，在计算机控制下可以完全实现上述功能，达到自动测量的目的，从而极大的缩短测量时间，克服、减少测量过程中因单调性和人工接线而造成的各种错误。下面就利用USB4751和PCLD-785B构建多路信号转接器，实现24路电源负载调整率自动测量及在LabVIEW开发环境下程序设计进行了研究。

1 多路信号转接器硬件设计

图1 自动测量系统组成框图

图2 继电器板接线示意图

图1是利用USB4751(48路DO)[3]、PCLD-785B(2块、24路SPDT继电器板)[4]、数字电压表、GPIB接口卡构成的实现24路电源负载调整率的自动测量系统组成框图。图中将USB4751数据采集模块的USB端插在计算机USB端，并将其输出端Opto-22 CN1、Opto-22 CN2分别接到PCLD-885B-A继电器板输入端CN1和另一块PCLD-885B-B继电器板输入端CN1，并按图2继电器板接线示意图接好线，计算机根据要求使I/O板相应的位输出“0”高电平（负逻辑），这时迫使继电器板相应继电器吸合，数字电压表测量端与被测对象构成测量回路，此时PC通过GPIB接口控制数字电压表进行电压测量。根据负载调整率的定义：SL=(Um-Un)/Un*100%，（式中SL 负载调整率，Um是满载时的输出电压值，Un是空载时的输出电压值），从图2中可以看出，为了实现电压信号1的负载调整率，首先A-J0继电器板吸合(由常闭点到常开点)构成测量回路，数字电压表测的Un，然后B-J0继电器板吸合，将等效负载加入到测量回路，此时数字电压表测的Um，然后根据数字电压表测量数据进行计算得到测量结果，依次类推就可以得到其他电压信号的负载调整率。

2 多路信号转接器软件设计

考虑到多路信号转接器功能实现需要，开发平台选用LabVIEW 2009[1]完成USB4751控制和测量模块等设计。LabVIEW 2009是NI公司推出的虚拟仪器开发工具，LabVIEW是一种图形化的编程语言和开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，被公认为是标准的数据采集和仪器控制软件[7-8]。

2.1 USB4751 LabVIEW驱动程序安装

首先将DA&C Device Driver CD V2.6[3]光盘放入光驱自动运行后，选择CONTINUE，在下一界面中选择Installation，单击Advantech Device Manager进行安装，而后单击Individual Drivers→USB→USB4751/L进行安装，这样就完成了设备管理和DLL驱动程序安装，但是LabVIEW驱动程序和例子并没有安装，应打开光盘，找到LabVIEW目录，然后运行LabVIEW.exe文件，这步完成后，就可以在LabVIEW开发环境函数面板用户库中看到相应的子函数，这样就可以编程了。同时在安装LabVIEW相应..ExamplesAdvantech子目录中有相应的开发例子可以借鉴。

2.2 软件设计

在图3继电器接线控制程序中，利用DeviceOpen. vi打开设备USB4751，属性DevNum值是0，（因为计算机中只安装了一个USB4751，所以它的序号是0）, 属性 DriverHandle 输出连接到 DIOWritePortByte.vi的输入；DIOWritePortByte.vi向由DriverHandle指定的设备数字输出口写入一个字节的数据，属性port的值是0~5（因为USB4751是48路DI/O,它把8个字节分一个口，即6个口）程序的目的是将USB4751所有的输出口清零，使所有继电器处于常闭状态,以此防止出现误操作； DIOWriteBit. vi,实现继电器A-J0吸合；DeviceClose.vi关闭设备，释放资源，为下一次操作作好准备。随着程序的运行，外层For循环的次数的改变，变量i在不断改变，此时条件结构根据i进行判别，改变DIOWriteBit.vi的属性Port，BitPos，State值，就可以实现相应继电器的吸合和断开，从而达到控制目的。

图3 继电器接线控制程序

图4是数字电压表（Ag34410A）直流电压测量程序，VISA[2]打开以VISA资源名称为GPIB0::1::INSTR GPIB设备，“VISA Write”子VI写入仪器将要进行的测量功能程控码，“VISA Read”指令被写入设备，并读取回馈信息，通讯结束时利用“VISA关闭”子VI关闭通讯并释放资源。

图4 数字电压表测量程序

图5是DC&AC电压负载调整率测试程序界面，当测试次数大于5时，表格控件右边会出现垂直滚动条，并进行自动滚动。

图5 DC&AC电压负载调整率测试程序界面

3 结论

从上面介绍的硬件和软件设计来看，是科学合理的，完全满足24路电源负载调整率自动测量要求[5]，同时经实际运行证明，性能稳定可靠，测量数据准确有效，提高了工作效率，克服手动测量过程中因单调性和人工接线而造成的各种错误，并取得良好的效果。读者可以直接利用程序中的原代码，避免程序设计中繁琐调试过程，对程序设计者具有参考借鉴价值。

[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] 侯国屏. LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计[M].北京:清华大学出版社,2005:120-130.

[6] 戴鹏飞.测试工程与LabVIEW应用[M]. 北京:电子工业出版社2004年:130-135.

[7] 邓焱等. LabVIEW7.1测试技术与仪器应用[M].北京:机械工业出版社2004:200-205.

[8] 杨乐平等.LabVIEW程序设计与应用[M]. 北京:电子工业出版社，2005:178-189.