基于LabVIEW和PCI—1780U的PWM信號數據采集系統

靳璐

摘要：介紹了一種基于PCI-1780U采集卡和LabVIEW2014的PWM信號的采集系統，實現了PWM信號在一定的占空比和頻率的要求下輸出與采集，同時完成了測試數據的顯示與分析、歷史數據的回放與打印功能，系統能夠有效的完成對PWM信號的實時監測與精確采集。實驗表明，采用LabVIEW與PCI-1780U搭建的數據采集系統，并經過擬合，得出其電壓信號的誤差范圍在10mV之內，且紋波較小。經過實驗驗證，該系統穩定可靠，符合測試系統的要求。

關鍵詞：PWM信號；PCI-1780U；LabVIEW

中圖分類號：TN47 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0126-02

PWM（Pulse Width Modulation）信號，即脈沖寬度調制信號，是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行有效的輸出控制；PCI-1780U是研華公司（Advantech）開發的一款基于PCI總線的多通道計數器/定時器卡，可以實現對于PWM信號的輸出與采集。

本文通過搭建PCI-1780U、LabVIEW、信號調理電路，工控機系統的硬件架構，完成基于LabVIEW和PCI-1780U的PWM信號數據采集系統設計。

1 系統硬件組成

系統的硬件部分包括被測對象、前端信號調理電路、PCI-1780U、128芯的接線端子和研華610H系列工控主機。前端信號調理電路實現了降低被測對象輸出電壓的作用，使其幅度符合PCI-1780U的±10V的范圍；PCI-1780U可以實現測試數據的實時采集與顯示，以便對信號的狀態進行檢測；研華工控主機用于該測試軟件的搭建，這樣便組成了一個完整的測試系統架構，具體的框架如圖1所示。

2 系統軟件組成

2.1 系統主界面

在該測試系統中，需要對四路PWM信號進行測試，共分為兩大部分：PWM輸出與PWM采集。在數據輸出部分，用戶可以根據測試要求，通過在數值輸入控件中鍵入不同的頻率和占空比而使PCI-1780數采卡輸出相應的波形信號，并在右側的波形圖的相關通道中進行顯示；在數據采集部分，點擊相應通道的“采集”按鈕，該通道將會自動采集被測對象的PWM信號，同時會顯示波形圖和該圖形的頻率和占空比。

2.2 系統采集部分

在使用研華PCI-1780U數據采集卡完成PWM信號的輸出與采集時，首先需要在系統中安裝DAQNavi專用函數驅動包。該驅動包中包含了研華板卡所有數據采集功能的函數模塊，可以幫助用戶按照信號特征，選擇子VI，完成測試程序的編寫。

在進行PWM信號數據輸出的程序編寫時，第一步是對DAQNavi Property Assistant中的通道特性進行設置，首先，在程序后面板上，右擊鼠標→測量IO→DAQ NaviAcquisition→DAQNavi property assistant。其次，選擇DAQNavi Component中的類型為PWM Output，Property設置為Scanning Channel，Device會自動顯示“PCI-1780U，BID#0”，而在Channel的設置中，需要根據實際的物理通道的設置，編程人員進行相應的設置即可。設置完成后，具體的后面板程序圖如圖1所示。

2.3 數據保存與回放

在基于LabVIEW和PCI-1780的PWM信號數據采集系統設計中，對于采集到的信號數據需要完成保存和回放的功能。在該系統中，數據文件的文件名以“選擇保存的路徑+時間+.txt”的命名來創建并保存到相應的路徑下。

數據在進行回放時，其實本質上就是對txt文件進行讀取并在波形圖標中進行顯示。當點擊“查看歷史數據”按鈕時，系統會自動讀取所有的歷史數據，此時用戶根據查看的需要選擇測試時所保存的數據，同時程序會自動解析文件名和測試數據，將測試時間、數據最值、頻率和占空比等顯示在前面板中，同時會將波形變化曲線也顯示在波形圖表中。

3 結語

以基于LabVIEW和PCI-1780的PWM信號數據采集系統設計，首先分析了系統的硬件組成，在被測對象、前端信號調理電路、PCI-1780U、128芯的接線端子和研華610H系列工控主機的搭建下，完成系統主界面設計；在程序設計過程中，通過系統數據采集與輸出的程序搭建，實現了被測對象數據的雙向交互；最后，實現數據的保存與回放。實驗結果表明，該系統準確度較高，誤差在規定范圍之內，是一套較為成功的數據采集設備。

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Abstract：This paper introduces a system of PWM signal acquisition based on PCI-1780U acquisition card and LabVIEW.It can also realizes the output and acquisition of PWM signal at a certain duty cycle and frequency， and completes the display and analysis of test data. Historical data and the playback and printing functions， the system can effectively complete the PWM signal real-time monitoring and accurate acquisition. The experimental results show that the data acquisition system based on LabVIEW and PCI-1780U is used to fit， and the error of the voltage signal is within 10mV， and the ripple is small. Experiments show that the system is stable and reliable， in line with the requirements of the test system.

Key Words：PWM signal； PCI-1780U； LabVIEWendprint