一種基于嵌入式系統的數字電子記錄儀的設計

摘 要：記錄儀是通過時間或其它變量的變化將若干個變量的變化過程裝換成能夠讀取和識別信號的一種儀器。我國現使用的進口機械式記錄儀在實際運用中出現了卡筆、卡紙等多項缺點與不足，本文以搗固車的數字記錄儀的設計為研究基礎，分析研究了該記錄儀所采用的分層控制方面的硬件架構和Windows CE嵌入式的系統平臺。根據記錄儀的日常使用要求，本文設計出來一臺以Windows CE嵌入式系統為基礎的數字化多通道記錄儀。

關鍵詞：電子記錄儀；搗固車；嵌入式系統

1 前言

工業生產自動化系統里的記錄儀是非常重要的一種二次儀表。記錄儀作為一種顯示儀表是獲取、處理、轉換、記錄溫度、流量、壓力等各項實施數據，是實現對生產過程進行實施檢測和事后分析的重要儀器。以往的記錄儀所使用的是功能單一、結構復雜的模擬儀表，需要人員對其進行加墨、換筆、換筆等一系列繁雜的維護工作，在生產工作當中它還容易出現斷線、卡筆、卡紙等故障，其所記錄的生產數據也只是以曲線的形式表達在紙張上，在對數據事后的保存、分析、編輯、處理等方面都存在缺陷。隨著九十年代以來的計算機技術、電子技術、接口技術以及微處理技術的快速發展，智能電子記錄儀以其低成本自動化的技術以及開發研制出的多項功能而廣泛運用于各個行業之中。

2 智能型數字電子記錄儀的系統設計

搗鼓著是一種適用在鐵路線路里的新線施工的大型養路機械，主要對運營的線路進行維修作業以及修清篩作業，幫助軌道進行撥道、抄平以及道碴搗固等工作，增加道床的石碴密實度，提高軌道的穩定性，從軌道的左右水平偏差和前后的高低偏差入手，矯正軌道所存在的方向偏差，讓軌道線路滿足和符合線路設計的標準以及線路維修的規則要求，切實保證列車在軌道上的安全運行。結果的輸出和顯示、數據的測試和分析、數據的采集是電子記錄儀功能的三大組成部分。其中，數據的分析和結果的輸出能夠通過計算機軟件系統完成，因此以計算機為基礎的測量儀需要一定的模數轉換輸出、數據采集、信號放大等硬件部分的支持。從記錄儀的系統功能需求上入手，記錄儀的軟件平臺為嵌入式系統，采用主副計算機的分層控制結構。其系統主要由三個部分組成：

2.1 主控計算機和操作系統平臺

主控計算機具有LCD現實器管理、打印機管理、文件管理等功能，可以有效記錄和顯示相關數據以保持其實時性，因此，系統的主控計算機都是使用通用的工業控制計算機。操作系統需要同時完成數據存儲設備驅動、顯示器驅動和打印機的驅動，提供運行平臺給記錄軟件。為了降低投入成本和縮小占地面積，系統采用Windoes CE嵌入式的操作系統。

2.2 數據采集卡

數據采集卡的主要作用是記錄車輛運行里程、采集數據、識別按鍵和識別車輛運行方向。

2.3 記錄軟件

記錄軟件的主要作用表現在相關數據和繪制曲線的記錄，轉存數據和控制打印等方面。因Evc集成開發的環境與Visual C+的極為相似，我們所使用的編寫工具是Evc，它能夠發揮出VC++的相關功能。Evc包含遠程調試工具和模擬器，可以支持API和多項指令集。

3 智能型數字電子記錄儀的詳細設計

3.1 數據存顯示模塊的設計

數據存儲是將數據存儲到相關軟件寄存器當中以便于顯示操作，與此同時將數據代入到數據文件內以備記錄。顯示是指通過實時更新并以曲線的形式直觀的將數據表現出來。例如根據LED顯示屏800×600的分辨率將屏幕分為若干小塊，模擬方格坐標紙，記錄筆模擬三角箭頭進行繪圖。用戶在繪畫過程里可以根據自身需要左右調整曲線的位置，同時也能夠調整曲線速度檔位。在我們讀取新數據時也將數據顯示模板的當前畫面更新到最新。整個機械運動效果模擬示波器的表現原理，曲線整體連續不斷的向下移動，從而更新數據內容。

3.2 數據掃描功能方面的設計

工作人員可以在記錄儀停止工作記錄的狀態下回顧翻看當日的數據記錄。在掃描過程中能夠通過掃描方向鍵上的“上撥”和“下撥”鍵來選擇上、下方向的掃描，每次掃描的間隔是0.3秒，以小格/次為掃描單位。也就是說在掃描的過程中，現有的數據曲線通過上下方向的滾動來實現數據顯示。操作人員能夠通過觀察畫面下方的三個編輯框，了解到其所不斷實時更新顯示的里程、矢量值和超高值等相關數據，詳細的了解和關心記錄儀在數據掃描方面的參數問題和有效功能。

4 總結

記錄儀是采用先進的CPU為系統核心，并結合大容量的FLASH存儲設備、大規模的集成電路、SmartBus的總線、信號的智能調理以及高分辨率的液晶顯示器等高端設備所組成的新型智能化記錄儀表。其設定和記錄的數據具有防掉電保護作用，表現出可靠性高、運行穩定、通用性強、精度高、功耗低、通道數多、體積小等優點。記錄儀雖然使用在存在外部因素干擾和劇烈震動的復雜環境，但對數據記錄的精確度和準確性要求較高，因此記錄儀的相關設計講面臨復雜多變的局面。記錄儀因其使用環境的苛刻所以需要具有一定的抗震動和高溫、高濕、高寒環境的能力，于此同時還要具有長時間的連續工作能力和高精度、高準確性的記錄能力，這樣才能適用于實際環境的操作。

[參考文獻]

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