基于VB的磁滯回線實驗儀改造

韓立立 韓立峰

(1.中國石油大學(華東)物理實驗中心，青島266580；2.中國石油大學(華東)網絡及教育技術中心，青島 266580)

0 引言

磁滯回線組合實驗儀完成一次測量需要手動按鍵近一千多次實現數據采集，得出的兩百組數據完全靠手工記錄，不僅慢而且容易出現記錄數據錯誤。通過改造單片機的外圍電路，并在計算機安裝多串口卡，將多臺儀器組成由計算機管理的智能網絡，然后，用計算機通信實現數據采集和處理以及圖形的處理，將原測量方法中繁瑣的手工數據記錄和圖像處理改由計算機自動完成。

1 磁滯回線實驗組合儀原理

圖1是智能磁滯回線測試儀原理框圖，該測試儀與實驗儀配合使用，可以快速、定量地測量磁性材料的磁滯回線以及有關的參數，如矯頑力Hc、剩余磁感應強度Br、飽合磁感應強度Bm和磁滯損耗(BH)等。根據用戶操作可將數據及圖形顯示于示波器上。這也是該測量方法有待改進之處，因為，測量磁滯回線過程中繁瑣的數據記錄，圖像的不可保存、不可打印等缺陷，故應采用軟件實現數據、圖像的計算機處理、顯示和保存。

圖1 智能磁滯回線測試儀原理框圖

2 磁滯回線儀通信電路改造

采用MAX232芯片把單片機輸出的TTL電平信號轉換成串口可識別的信號，采用RS-232串口，實現測試儀與計算機之間的數據通信.通信電路的核心是MAX232芯片和光電耦合隔離技術，將MAX232芯片的13腳、14腳與單片機相聯，MAX232芯片的7腳、8腳與COM口相連[1]，通過此芯片，單片機發送的TTL信號(TXD)將會變成RS-232信號輸出(C_TXD)，同樣，外部輸入的RS-232信號(C_RXD)通過此芯片將會被變成標準的TTL信號引入單片機。RS232串口是一個9針接插件，可通過此種類型的接插件與外部設備進行聯接。此接插件只用到了其中的2、3、5三個管腳，而其余的管腳沒有使用。上述電路與計算機多串口卡的端口相連，既實現TTL和232信號的轉換，又保護了低電壓側的電路。

3 多臺磁滯回線儀智能網絡的搭建

通過在計算機側安裝PCI多串口卡以及在多串口卡和磁滯回線儀之間加裝外圍通訊電路，實現用一臺PC機作為工控機來對多臺實驗儀進行數據采集與圖形處理。多串口卡是一種可分配多個串/并行端口供終端連接的設備，每個終端可以通過它與主機進行通訊。使用多串口卡可實現計算機與多臺外部設備之間進行數據通信，從而實現用一臺PC機作為工控機來對多臺磁滯回線測試儀進行數據采集與圖形處理[3]。對于超過14臺以上的儀器組成的網絡可使用串口服務器，取代多串口卡。

4 數據采集處理程序設計

VB MSComm通信控件提供了一系列標準通信命令的接口，它允許上位機與其他通信設備(如Modem)建立串口連接，還可以發送命令、進行數據交換以及監視和響應在通信過程中可能發生的各種錯誤和事件，從而可以利用它創建高效實用的串行通信程序[4-5]。數據采集和處理程序的流程圖如圖2。

圖2 數據采集處理程序流程圖

圖3、圖4、圖5均為程序截圖，圖3是采集數據模擬示例，圖4、圖5表示用已得到數據進行處理。通過該處理不難發現，相對于傳統的測磁滯回線法，圖像由計算機繪制，當然更加準確，并且可以及時保存在計算機磁盤目錄中，方便打印。鼠標放在圖上時呈現十字形，從而Hm、Bm、Hr、Br的取值更加準確[6]。從圖4中取得特殊點并加以保存，點擊數據處理進入圖5界面。相對于實驗方法記錄繁多的數據還有查找不方便的特點，該界面上設置了數據查詢，只要輸入要查第幾個數據，馬上就會顯示在窗口上。相對于在實驗報告上復雜的數據運算，這里的實驗數據處理只要鼠標點擊“取得數據”、“計算結果”兩個按紐，便可給出數據，點左下方的“保存結果”，該結果就放在計算機D盤下一個.txt文本中。

圖3 數據采集程序界面

圖4 圖像處理程序界面

圖5 數據處理程序界面

5 結語

相對于傳統的磁滯回線測量實驗方法，實驗儀智能網絡有幾大改進：在操作準確性和方便性方面有更好的表現，只要用鼠標取值，結果都可以保存到電腦上；編制的測量程序既能與示波器一樣顯示磁滯回線，又能保存處理數據、保存圖像，而且處理數據的精度更高，花費時間更少。

[1] 柴學寧.利用VB實現計算機與單片機的串口通信.電腦編程技巧與維護，2005(12)

[2] 黃興琦，陳初開，劉二軍.單片機與Windows下PC機的串口通信研究.儀器儀表用戶，2007，14(5)

[3] 張崇智.基于VB的串口實時數據采集.機電工程技術.2005，34(10)

[4] 季青.用VB實現基于GPIB的自動測試系統.計量技術，2008(8)

[5] 韓構.基于單片機的數據采集系統研究.計量技術，2011(11)

[6] 李鋒，曾德良，于湘濤，等.基于VB 6.0的串口通訊程序設計.現代電子技術，2002，11(10)