附錄五中英文資料Multi-channeldatacollectionandanalysisofthedesignandapplicationAbstract:ThePapermainlyintroducesamultichanneldataacquisitionandanalysissystemcomposedofonePCandonemeasuringinstrument.Thesystemcantesteightproductsparallelly.Itreducesthetestcostandimprovesworkefficiency.Thepaperalsogivesthehardwarestructureandsoftwareflowdiagramofthesystem.Theapplicationinthegyrotestisalsointroducedbriefly.Keywords:communicationprot;dataacquisition;gyro;testWiththedevelopmentofcomputertechnologyandthedigitalmeasuringinstrument,usuallybycomputerandmeasuringinstrumentstocommunicatewitheachotherinreal-timedatacollectionanduseofcomputerpowerfulcomputingcapabilitytoconducttheanalysisofthedataprocessing.Particularlyinthelargevolumeofdata,measuringthelengthoftimeoccasions,suchastheGyro-tilttest,usingcomputerforautomaticcontrolofmeasuringinstruments,automaticdataacquisitionandanalysisitisparticularlyimportant,cansavealotofmanpowerandmaterialresourcestoimproveworkefficiency,reducecosts,Theconventionalmethodoftestingisusuallyameasuringinstrumentatthesametimecanonlytestaproduct,namelyacomputerandameasuringinstrumenttestsystemcanonlybecomposedofserialtesting.Totestmultipleproductsatthesametime,theyneedmultiplesystems,testingproductsinlargevolume,lowefficiency,suchasthecompositionofseveralsetsoftestsystem,anincreaseofcost.FirstonamachinewithaPCandameasuringinstrumentconsistingof8-waydatacollectionandanalysiswordsystem,whichcancarryoutmultiplesetsofproducttesting,atnoadditionalcostonthebasisofacomputergivefullplaytotheadvantagesofautomatictest,Improveworkefficiency.1 PrincipleThesystemhardwareandsoftwaresystem.APCthroughaRS232portandameasuringinstrumentconnected,PC-parallelport(LPT)andan8-waychannelselectorattachedtoa8-wayconnectorwillchannelselectorwereconnectedwithanumberoftestproducts.TheworkingprincipleasshowninFigure1.Thecourseoftesting,computerthroughtheparallelport8-waycontrolchannelselection,wereopendifferentchannels,eachchannelfordatatransmissionbychoosingtomeasuringinstruments,measuringinstrumentsthroughtheRS232porttothecomputerdatasenttosave,Acompletecycleofallchannelsofdatacollection,andthishasalsotestedanumberofproductfeatures.Figure1 systemblockdiagramofworkwordThroughoutthecourseoftesting,allthecontroloperationshavecompletedthesoftwareautomatically,withouthumanintervention.2 hardwaredesignThesystemismainlytousethecomputeronboardRS232communicationportsanddigitalmeasuringinstrumentofcommunicationportconnectingcommunications,re-useLPTparallelportona8-waychannelselectorforaccesscontrol.8-waychannelofchoiceforan8-electedoneofanalogswitchesandrelatedcircuit,thecontrolsignalsfromthecomputer'sparallelporttoprovideandmeetshownintable1.Table1TherelationbetweenchannelselectionandportoutputCommunicationsportoutputBinarycodeChannelselectionselectchannel00001100122010330114410055101661107711188-waychannelselectorindustrycanusetheSCM,subjecttoadditionalcontrols,selectRS232serialportasdatatransmission,becausetheRS232portisthecomputerandmeasuringinstrumentsonthestandardconfiguration,communicatewitheachotherwithoutadditionalhardware,Easytouse.Inaddition,aserialcommunication-onlyabit,withonlyastandarddata-voltagepotential,hencemoredifficultindataerrors.Inaparallelporttotransferdata8-bit,datatransmissionspeed,butthedatavulnerabletointerference.Transmissiondistanceinashorteramountofdatatransmissionlargercircumstances,maybeparallelport(suchasGPIB,LPT,etc.)tocommunicate.Inaddition,sinceLPTparallelportmaysignaltransmission,channelselectionissuitableforthecontrolport.Systeminthecourseofwork,goodaccesscontrolmodulesanddataacquisitionmodulesynchronizationisparticularlyimportantbecausedifferentchannelsofdatawordstorageneedsofthecorrespondingdatabufferpool,whichiscontrolledbysoftware.3 softwaredesignThewholesystemsoftwaredesignisthemostimportantpart.Softwaresystemfromthebottomofthecommunicationprotocolcanbedividedintofunctionalthree-tiermoduleanduserinterface.Softwaredesignintheuseofmulti-threadedWindowstechnology,thetechnologyfordatacollectionprocedurescaneffectivelyacceleratethereactiontimeandincreasetheefficiencyofimplementation.Theproceduresusedinaseparatethreadfordatacollection,sotheguaranteedmaximumenergycollectionofreal-time;usinganotherthreadatthesametimedataprocessing,suchprocedurestoavoidasingle-threadedthesametimeonlytheimplementationofafunctionaldeficiencies.Especiallywhentheamountofdatacollection,dataprocessingtask,usingmulti-threadedtechnologywillgreatlyimprovetheefficiencyofthesystemasawhole.3.1 DataAcquisitionModuleDataacquisitionmodulestoeightchannelsofdatainacycleofalltheacquisitiontothecomputer,andsavethechannel,andthecorrespondingdatainthebuffer.ItsproceduresdiagramshowninFigure2.wordFig2 FlowdiagramofdataacquisitionAtthebeginningofprocedures,withthechoiceofcontrolandstoredatabufferatthesametimetoswitchtothesamechannel,8-waydatacollectioncycleandcommandjudgement,intheendnotreceivedorders,hasrecyclingcollectiontodo.Multi-channeldataacquisitionprocessthedatavulnerabletointerference,especiallyinthefast-channelswitching,thedatavulnerabletofluctuations,asshowninFigure3.Atthistimeifthedatacollection,willbecollectingthewrongdata,theneedtoaddsomesoftwarealgorithmstopreventthisfromhappening.Ifwedeveloptheautomateddatatrackingalgorithmtoautomaticallytrackeachchanneldatatodeterminewhetherthechannelinastablestate,andonlythestabilityofdatawordacquisition,thevolatilityofotherdata.Inaddition,thesoftwarecanalsoaddsomefilteringalgorithm(suchaslimitingfilter,etc.)tofilteroutman-madeinterferenceorotherfactorscausedbythemutationdata.Limitingfilterfor（1）Figure3 channelswitching,thedatavolatilityWhenthenewcollecteddataandthedatabeforeadifferencetotheabsolutevalueofmorethanonesetofvaluesthatthedataisinvalid,andthepreviousdatafromthecurrentdata.3.2 DataAnalysisModuleInthedataanalysismodulecanbeaddedifthealgorithmanalysis,graphicsdisplayandprintoutput,andotherusefulfeatures,suchasgyroscopesandstabilityinthestandarddeviationalgorithmcanfunctioninthecourseoftestingreal-timecalculationofzerostability,andthroughchartshows.Zerostabilitycalculationformulaasfollows:（2）Accordingtofirst-(2)toprepareanalgorithmfunction,andthencallintheanalysismodule.AnalysismodulediagramoftheprocedureshowninFigure4.wordFigure4 dataanalysisprocessflowchartBecausethesystemusesmulti-threadedtechnology,inthecycleofoperationandwillnotaffecttheacquisitionmodule'soperation.Themodulealsoinitsalgorithminthefunctionofanyexpansion,formingaalgorithmtoadapttodifferentproceduresfordataanalysis.Inaddition,softwaredesign,afriendlyuserinterfaceisnecessaryintheprocessofthefunctionsfromthepackage,throughaunifiedinterfacetousers,toreduceoperatingdifficultiesandenhanceefficiency.4 systemtestresultsFigure5to8intheanalysisofdataacquisitionsystems,atthesametimetwothree-axisgyroandasingleaxisgyroscopetotalofsevenroadtestdataofthewordsituation.Itsprecisedatacollection,dataanalysiscanbeconductedatthesametime,andthroughreal-timecharts,user-friendly,easytooperate.Figure5 8DataCollectionandAnalysisSystem5 ConclusionMulti-channeldataacquisitionandanalysissystemforthehardwarerequirementssimple,easytosetup,canbeappliedtovarioustestsoccasions,itcanalsotestmultipleproducts,therebyreducingthecostandenhanceefficiency.Asaresultofamulti-threadedtechnology,thespeedofdataacquisitionsystemsandhardwareonly(instrument)andtheresponsespeedofthespeedofCommunication.Withthecollectionandanalysissoftwarealgorithmhasnothingtodo.PADprogrammingtoolscanbeusedtodevelopadatacollection,dataanalysis,graphicsdisplayandprintoutput,andotherpowerfulfeaturesandfriendlyuserinterfaceofoursoftware.Softwaremodulardesignandeasytocarryoutexpansion,accordingtodifferentalgorithmfordataanalysisattherequestofupgrades,andhardwarecanremainthesame.Thesystemgivefullplaytotheuseofcomputersandmeasuringinstrumentsofmutualcommunication,automationandtestadvantage.word多路數據采集與分析系統的設計及應用摘要：介紹了用一臺PC機和一臺測量儀表組成的 8路數據采集與分析系統。該系統可并行測多個產品，從而降低測試成本，提高工作效率。給出了系統硬件結構和軟件流程圖，并介紹了該系統在陀螺測試中應用。關鍵詞：通信端口；數據采集；陀螺；測試隨著計算機技術的發展和測量儀表的數字化，通常利用計算機和測量儀表相互通信進行數據的實時采集，并利用計算機強大的運算能力進行數據的分析處理。特別在數據量大、測量時間長的場合，如陀螺零位穩定性測試，利用計算機對測量儀表進行自動控制、自動數據采集分析顯得尤為重要，可節省大量人力和物力，提高工作效率，降低成本，常規的測試法通常一臺測量儀表在同一時間只能測試一個產品，即一臺計算機和一臺測量儀表組成的測試系統只能進行串行測試。若要同時測試多個產品，就需多個系統，在測試產品量較大時，工作效率低，如組成多套測試系統，增加了成本。先介紹一個用一臺PC機和一臺測量儀表組成的8路數據采集與分析系統，可同時進行多套產品的測試，在不增加成本的基礎上，充分發揮了計算機自動測試的優勢，提高了工作效率。1系統原理該系統有硬件系統和軟件系統組成。一臺PC機通過RS232端口和一臺測量儀表相連接，PC機并行端口（LPT）和一個8路通道選擇器相連，一個8路連接頭將通道選擇器分別與多個測試產品連接。系統的工作原理如圖 1所示。測試過程中，計算機通過并行端口控制 8路通道選擇器，分別打開不同的通道，各通道數據通過選擇器傳送到測量儀表中，測量儀表再通過RS232端口把數據發送到計算機中保存，在一個周期內完成所有通道的數據采集，這樣就實現了同時測試多個產品的功能。圖1系統工作原理框圖在整個測試過程中，所有的控制操作都有軟件自動完成，不需人為干預。2硬件設計該系統主要是用計算機自帶的 RS232通信端口和數字化測量儀表的通信端口連接通信，再利用LPT并行端口對一個8路通道選擇器進行通道控制。8路通道選擇器利用一個 8選1的模擬開關和相關電路組成，它的控制信號由計算機的并行端口提供，并滿足表 1所示。表1通道選擇器和通信端口輸出的對應關系通信端口輸出二進制碼通道選擇器選擇通道0000110012201033011441005510166110771118word8路通道選擇器業可使用單片機， 但需額外的控制，選擇RS232串口作為數據傳輸端口，是因為 RS232端口是計算機和測量儀表上的標準配置，相互通信不需額外的硬件，使用方便。另外，串行通信一次只傳 1個位，處理的數據電壓只有一個標準電位，因此較不易發生數據錯誤。并行端口可在一次的數據傳輸中傳輸8個位，數據傳輸速度快，但易發生數據干擾。在傳輸距離較短、傳輸的數據量較大的情況下，可采用并行端口（如 GPIB、LPT等）進行通信。另外，由于LPT端口可并行傳輸信號，因此適合用作通道選擇器的控制端口。系統工作過程中，通道控制好模塊和數據采集模塊的同步顯得特別重要， 因為不同通道的數據需要存儲在對應的數據緩沖池中，這由軟件進行控制。3 軟件設計軟件設計是整個系統中最重要的部分。軟件系統從下至上可分為通信協議層、功能模塊和用戶界面三層。在軟件設計中采用Windows多線程技術，此技術進行數據采集可有效加快程序的反應速度，增加執行的效率。該程序中采用一個單獨的線程進行數據采集，如此能量最大限度的保證采集的實時性；采用另一個線程同時進行數據處理，這樣避免了單線程程序同一時間只能執行一個功能的缺點。尤其當采集的數據量大、數據處理任務重時，采用多線程技術將極大地提高整個系統的工作效率。3.1數據采集模塊數據采集模塊把8個通道的數據在一個周期內全部采集到計算機中， 并保存在和通道號相應的數據緩沖器中。其程序框圖如圖 2所示。word圖2數據采集程序流程圖程序開始時，控制同代選擇器和存儲數據的緩沖器同時切換到相同的通道號，循環采集8路數據和進行指令判斷，在沒有接受到結束指令時，一直做循環采集。多通道數據采集過程易發生數據的相互干擾，特別是在通道的快速切換時，數據易發生波動，如圖3所示。這時若進行數據采集，將采集到錯誤的數據，故需在軟件中加入一些算法來避免這種情況發生。如我們開發的數據自動跟蹤算法能自動跟蹤每個通道的數據，判斷該通道是否處于穩定狀態，且只采集穩定狀態的數據，忽略其他的波動數據。另外，還可在軟件中加入一些濾波算法（如限幅濾波法等）過濾掉人為或其他干擾因素所造成的突變數據。限幅濾波算法為（1）圖3通道快速切換時出現的數據波動當新采集到的數據和前一個數據的差的絕對值超過一個給定的值時 ，認為該數據無效，而取前一個數據為當前數據。數據分析模塊在數據分析模塊中可以加如算法分析、圖表顯示和打印輸出等有用的功能，如陀螺零位穩定性標準差算法功能就可在測試過程中實時計算零位穩定性，并通過圖表顯示。零位穩定性計算式為：（2）先根據式（2）編寫出一個算法函數，然后在分析模塊中調用。分析模塊的程序框圖如圖4所示。word圖4數據分析程序流程圖由于系統采用了多線程技術，在分析循環運行時并不會影響采集模塊的運行。在該模塊中還可對其算法功能進行任意的擴充，形成一個算法程序庫以適應不同的數據分析。另外，在軟件設計中，一個友好的用戶界面是必須的，把從程序中的功能封裝起來，通過一個統一的界面提供給用戶，有利于降低操作難度，提高工作效率。4 系統測試結果圖5為8路數據采集于分析系統，同時進行2個三軸陀螺和1個單軸陀螺共7路數據的測試情況。其采集的數據精確，能同時進行數據分析，并通過圖表實時顯示，界面友好、操作方便。圖58路數據采集與分析系統5 結束語多路數據采集與分析系統對硬件的要求簡單， 容易組建，可應用在各種測試場合，它可同時測試多個產品，從而降低測試成本，提高工作效率。由于采用了多線程技術，該系統的數據采集速度只與硬件 （測量儀表）的響應速度和不斷口通信速度有關。而與軟件采集和分析算法無關。利用PAD編程工具可開發出具有數據采集、 數據分析、圖表顯示及打印輸出等強大功能和友好用戶界面的配套軟件。軟件按模塊化設計，易進行功能擴充，可根據不同數據分析算法的要求進行升級， 而硬件可保持不變。該系統充分發揮了利用計算機和測量儀表相互通信，進行自動化控