基于虚拟仪器技术的多功能无纸记录仪

　　（6）数据管理功能：①显示各通道记录信号平均值、瞬时峰值、谷值等；②显示流量累积的班平均值、日平均值、月平均值；③显示流量累积的班累积值、日累积值、月累积值、年累积值；④提供常用数理统计工具，方便调用分析。

　　（7）打印功能：可连接通用打印机，随时打印任意时刻历史数据，打印单通道和多通道趋势曲线、报警信息、流量累积值等。

　　（8）流量温压补偿功能：包括对蒸汽、天然气、液体等各类流体的温压补偿。根据每种流体不同的测试方法，通过参数设置画面，以实现合适的测量与补偿功能。

　　（9）通讯功能：可选择使用RS-232C、RS-485通道接口与计算机联网，进行远距离通讯，可多台仪表组网实现集中管理。

　　（10）主要技术参数：

　　·显示精度：工程量实时显示精度为±0.3%FS（满量程），曲线棒状图显示及追忆精度为±0.5%FS；

　　·存储时间：仅受硬盘容量限制，一般16路模拟信号值可保存三年以上；

　　·通讯接口：提供RS-232C/RS-485两个串行通讯接口。

　　以上技术指标和系统功能定义是多功能无纸记录仪软、硬件配置与设计的基本依据。

　　3多功能无纸记录仪的硬件平台与软件开发

　　3.1硬件方案

　　目前无纸记录仪的硬件平台的架构大致分为两类：第一类采用通用型单片机（MCS51系列、MCS96系列、MCS196系列等）或专用掩膜电路，并辅以外围I/O通道、存储电路等，具有成本低廉的特点，但开发周期长、存储容量小、软件通用性差；第二类是采用ALL-IN-ONE结构模板，构成嵌入式PC机系统，具有结构紧凑、功能强大、可靠性高、兼容性好、应用灵活方便、支持自开发、开发周期短等特点。

　　PC/104总线的嵌入式工控模板是针对工业应用环境的恶劣条件而设计的，与PC机完全兼容，硬件接口均符合PC机标准可直接驳接硬盘、软驱、显示器、键盘、鼠标等外部设备，共享PC机的设备驱动程序和其它基于PC的成熟软件。

　　本机采用了PC/104家族中的PCM-3335模板，其配置为386SX-40CPU、板载4MRAM、一个ATA硬盘接口、一个1.44MB软驱接口、一个VGA接口、一个平板显示器接口、一个打印机并口和RS-232串口。

　　除PCM-3335模板外，构成硬件平台的其它部件有：

　　·一个1GB硬盘驱动器和1.44MB软盘驱动器，用于记录数据、历史数据、组态文件的存储和转储。

　　·一个分辨率为320×RGB×240的6″彩色液晶显示器，自带控制器和显示缓冲区VRAM，用于图形、图表、数据的显示，允许数据并行传输。

　　·２×３薄膜数字键盘，主要用于人工设定或功能切换等操作。

　　·16路12位A/D转换模板，可编程信号增益为１～16，A/D转换速率达30kHz，用于对模拟信号的采样和转换。

　　·热电偶转换卡可编程增益为0.5～500，板上自带冷端补偿电路；热电阻转换卡可接铂、铜电阻，测量范围为-200℃～+500℃；热电偶、热电阻转换卡与A/D转换模板配合可直接接收热电偶或热电阻的温度信号。

　　·48路开关量输入／输出模板，24×２通道TTLDIC为8255方式0，可通过软件设置来决定某一路的输入或输出状态。

　　·开关电源，提供+5V／7A、-5V／1A、+12V／3A、-12V/1A四组电源供各模板使用，PC/104模板大多只需+5V单一电源，且具有先进的电源管理功能、功耗低，从而降低了系统对电源的要求。

　　上述部件通过标准插件联接，实现了模块化仪表结构设计，根据需要可更换部分模件，配以相应的软件，即可方便地组成适用各种应用场合的记录型智能仪表。

　　多功能无纸记录仪硬件配置示意图见图２。本记录仪开发无需专用开发环境，只需在本配置上外接VGA显示器和一个标准键盘，即可实现系统开发。

　　3.2软件设计与功能实现

　　由于PC/104模板与PC机系统完全兼容，为软件开发带来了极大的方便，无需编写专门的硬件驱动程序。

　　本机软件采用通用编程语言TURBOC2.0编制，运行在DOS6.22操作系统平台上，主要由采样中断服务程序、键盘扫描中断服务程序和主控程序组成。

　　采样中断服务程序主要是对各路模拟输入信号进行定时采集、数值滤波、工程量变换、信号补偿、报警判断、流量累计、数据存储等，中断周期为100～1000ms可调。

　　主控程序包括对各部分程序的初始化、设置参数的读入、实时数据的动态刷新、画面切换、实时趋势显示、历史趋势显示、流量累计显示、报警显示及输出、数据的软盘转存、RS232或RS485通讯及数据、趋势、报警信息的打印等子程序模块。

　　系统开机后首先进行系统参数初始化和模拟量板、开关量板、RS232口等硬件的初始化，然后开辟内存数据区，设置实时中断，进入画面显示状态。系统共设置九类画面，根据按键判断调用不同的画面功能子程序，以实现趋势、棒图、实时数据、历史趋势、数据转存、RS232通讯、报警、打印等画面的切换功能。