基于LabVIEW和PCI—1780U的PWM信号数据采集系统

靳璐

摘要：介紹了一种基于PCI-1780U采集卡和LabVIEW2014的PWM信号的采集系统，实现了PWM信号在一定的占空比和频率的要求下输出与采集，同时完成了测试数据的显示与分析、历史数据的回放与打印功能，系统能够有效的完成对PWM信号的实时监测与精确采集。实验表明，采用LabVIEW与PCI-1780U搭建的数据采集系统，并经过拟合，得出其电压信号的误差范围在10mV之内，且纹波较小。经过实验验证，该系统稳定可靠，符合测试系统的要求。

关键词：PWM信号；PCI-1780U；LabVIEW

中图分类号：TN47 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）06-0126-02

PWM（Pulse Width Modulation）信号，即脉冲宽度调制信号，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行有效的输出控制；PCI-1780U是研华公司（Advantech）开发的一款基于PCI总线的多通道计数器/定时器卡，可以实现对于PWM信号的输出与采集。

本文通过搭建PCI-1780U、LabVIEW、信号调理电路，工控机系统的硬件架构，完成基于LabVIEW和PCI-1780U的PWM信号数据采集系统设计。

1 系统硬件组成

系统的硬件部分包括被测对象、前端信号调理电路、PCI-1780U、128芯的接线端子和研华610H系列工控主机。前端信号调理电路实现了降低被测对象输出电压的作用，使其幅度符合PCI-1780U的±10V的范围；PCI-1780U可以实现测试数据的实时采集与显示，以便对信号的状态进行检测；研华工控主机用于该测试软件的搭建，这样便组成了一个完整的测试系统架构，具体的框架如图1所示。

2 系统软件组成

2.1 系统主界面

在该测试系统中，需要对四路PWM信号进行测试，共分为两大部分：PWM输出与PWM采集。在数据输出部分，用户可以根据测试要求，通过在数值输入控件中键入不同的频率和占空比而使PCI-1780数采卡输出相应的波形信号，并在右侧的波形图的相关通道中进行显示；在数据采集部分，点击相应通道的“采集”按钮，该通道将会自动采集被测对象的PWM信号，同时会显示波形图和该图形的频率和占空比。

2.2 系统采集部分

在使用研华PCI-1780U数据采集卡完成PWM信号的输出与采集时，首先需要在系统中安装DAQNavi专用函数驱动包。该驱动包中包含了研华板卡所有数据采集功能的函数模块，可以帮助用户按照信号特征，选择子VI，完成测试程序的编写。

在进行PWM信号数据输出的程序编写时，第一步是对DAQNavi Property Assistant中的通道特性进行设置，首先，在程序后面板上，右击鼠标→测量IO→DAQ NaviAcquisition→DAQNavi property assistant。其次，选择DAQNavi Component中的类型为PWM Output，Property设置为Scanning Channel，Device会自动显示“PCI-1780U，BID#0”，而在Channel的设置中，需要根据实际的物理通道的设置，编程人员进行相应的设置即可。设置完成后，具体的后面板程序图如图1所示。

2.3 数据保存与回放

在基于LabVIEW和PCI-1780的PWM信号数据采集系统设计中，对于采集到的信号数据需要完成保存和回放的功能。在该系统中，数据文件的文件名以“选择保存的路径+时间+.txt”的命名来创建并保存到相应的路径下。

数据在进行回放时，其实本质上就是对txt文件进行读取并在波形图标中进行显示。当点击“查看历史数据”按钮时，系统会自动读取所有的历史数据，此时用户根据查看的需要选择测试时所保存的数据，同时程序会自动解析文件名和测试数据，将测试时间、数据最值、频率和占空比等显示在前面板中，同时会将波形变化曲线也显示在波形图表中。

3 结语

以基于LabVIEW和PCI-1780的PWM信号数据采集系统设计，首先分析了系统的硬件组成，在被测对象、前端信号调理电路、PCI-1780U、128芯的接线端子和研华610H系列工控主机的搭建下，完成系统主界面设计；在程序设计过程中，通过系统数据采集与输出的程序搭建，实现了被测对象数据的双向交互；最后，实现数据的保存与回放。实验结果表明，该系统准确度较高，误差在规定范围之内，是一套较为成功的数据采集设备。

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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