履帶式多用工程車是一種新型工程機(jī)械，主要用于鋪筑路基、清除路面障礙物、起吊重物、搶救遇險(xiǎn)車輛等。該設(shè)備機(jī)械化和自動(dòng)化程度較高，作業(yè)操縱較復(fù)雜，訓(xùn)練難度大，且不易掌握。因此，研制履帶式多用工程車模擬器具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。它可有效提高訓(xùn)練效果，節(jié)省訓(xùn)練費(fèi)用，降低設(shè)備訓(xùn)練損耗。該模擬器主要由操縱仿真系統(tǒng)、視景仿真系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)仿真模型、動(dòng)力仿真模型、訓(xùn)練考核模型和數(shù)字式音響仿真系統(tǒng)等組成。其中，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)是該模擬器的重要組成部分，它是駕駛訓(xùn)練人員、操縱系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行信息交流的重要環(huán)節(jié)，直接影響訓(xùn)練效果。本文應(yīng)用VB6.0編制該數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)軟件，縮短了開發(fā)周期，簡化了程序設(shè)計(jì)，達(dá)到了省時(shí)、省力、高效的目的。
　　1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　在該數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)中主要是對(duì)工程車轉(zhuǎn)向、換檔、加油、推土、制動(dòng)等駕駛操縱信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、采集，并轉(zhuǎn)換為易于后續(xù)處理的電信號(hào)，再把電信號(hào)送人數(shù)據(jù)采集卡，經(jīng)放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理后通過接口送人計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)對(duì)接口送人的各種有關(guān)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，把結(jié)果傳送到工程車動(dòng)力及運(yùn)動(dòng)仿真模型，計(jì)算出工程車瞬間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)把處理的數(shù)據(jù)（如速度、轉(zhuǎn)速等）發(fā)送到虛擬儀表盤卜，驅(qū)動(dòng)儀表顯示；并產(chǎn)生激振器、電磁離合器以及聲音的控制數(shù)據(jù)，模擬變速桿的換檔感覺．驅(qū)動(dòng)音響仿真系統(tǒng)生成工程車行駛過程中的音響效果。受訓(xùn)人員再根據(jù)工程車的反饋信息采取相應(yīng)的操縱動(dòng)作，從而進(jìn)行模擬訓(xùn)練。該數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　2、系統(tǒng)硬件構(gòu)成
　　工程車模擬器的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的硬件部分主要包括傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)以及顯示器、音箱等。傳感器是系統(tǒng)對(duì)環(huán)境和被測(cè)對(duì)象的感知部分，它能將被測(cè)非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的電量，其分辨率和精度對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的工作影響很大。數(shù)據(jù)采集卡是整個(gè)系統(tǒng)的核心，選擇一款性能穩(wěn)定、功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集卡不僅可以提高整個(gè)系統(tǒng)的性能，而且可以縮短研究周期，提高工作效率。
　　2.1傳感器
　　工程車模擬器操縱臺(tái)的主要裝置包括：左右操縱桿、變速桿（有6個(gè)擋位）、下車手柄、加油踏板、腳制動(dòng)器踏板、主離合器踏板、手加油桿、傳動(dòng)箱操縱桿、下車作業(yè)儀表盤以及駕駛員配電盒等。通過分析可知，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)總共需采集9路模擬信號(hào)和18路開關(guān)信號(hào)，開關(guān)量輸出有激振器和電磁離合器的控制信號(hào)。根據(jù)設(shè)計(jì)需要，模擬量輸入所需傳感器選用了上海新躍儀表廠生產(chǎn)的WDD35D-4型精密導(dǎo)電塑料電位器；對(duì)于開關(guān)量選用的是接觸式開關(guān)傳感器，有按鈕和各種帶觸點(diǎn)的自動(dòng)開關(guān)。
　　2.2數(shù)據(jù)采集卡
　　在該系統(tǒng)中所需采集的模擬量和開關(guān)量較多，滿足要求的采集卡種類少，且價(jià)格昂貴，考慮到數(shù)據(jù)采集卡的性能/價(jià)格比以及系統(tǒng)精度等要求，選擇西安達(dá)泰公司生產(chǎn)的DTE1612B型USB接口數(shù)據(jù)采集卡采集模擬量和輸出開關(guān)量，北京中泰研創(chuàng)科技有限公司生產(chǎn)的PCI-8405光隔離開關(guān)量輸入接口卡采集開關(guān)量。
　　DTE1612B數(shù)據(jù)采集卡體積小、攜帶方便，可經(jīng)USB電纜接人各種計(jì)算機(jī)，具有即插即用的特點(diǎn)。其主要特性為：12位分辨率，單通道最高采樣頻率為80kHz；16路單端模擬輸入通道，16路開關(guān)量輸出通道；模入范圍為0-5V、0-10V、±5V、±10V；16KBFIFO存儲(chǔ)器。該卡工作原理如圖2所示。PCI-8405開關(guān)量輸入卡采用了光電隔離技術(shù)，提高了計(jì)算機(jī)與本卡在工作中的抗干擾能力和抗損毀能力，其主要特性為：32路開關(guān)量輸入（前8路具有中斷捕獲功能），其輸入信號(hào)低端共地；輸入信號(hào)電平范圍為TTL-48V；輸入信號(hào)與接口卡之間的隔離電平大于等于500V。

　　3、系統(tǒng)軟件
　　根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，本文選擇了VB6.0這一界面友好的開發(fā)工具，并采用MeasurementStudio為VB提供的ActiveX控件進(jìn)行虛擬儀表的開發(fā)，這樣既提高了應(yīng)用軟件的開發(fā)效率，又充分利用了各自的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)軟件主要完成測(cè)控參數(shù)輸入、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、虛擬儀表顯示等功能，根據(jù)需要將其劃分為傳感器標(biāo)定、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、虛擬儀表顯示4個(gè)模塊，其功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。

　　3.1傳感器標(biāo)定模塊
　　系統(tǒng)中的模擬量通過高精度導(dǎo)電塑料電位器分壓后進(jìn)人數(shù)據(jù)采集卡。系統(tǒng)給出的電壓為5V，即模擬量理論上的值為0-5V，但由于實(shí)際傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所限，電位器的分壓值是不確定的，即它的范圍在0-5V之間，因此必須對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的電位器的初值和末值進(jìn)行標(biāo)定。系統(tǒng)共有22個(gè)位置需要標(biāo)定，為系統(tǒng)維護(hù)方便起見，對(duì)每個(gè)模擬量采樣通道分別設(shè)計(jì)了相應(yīng)的標(biāo)定程序。傳感器標(biāo)定界面如圖4所示。

　　3.2數(shù)據(jù)采集模塊
　　數(shù)據(jù)采集模塊是系統(tǒng)軟件的重要組成部分，其主要功能是完成DTE1612B型USB接口數(shù)據(jù)采集卡和PCI-8405光隔離輸入接口卡的初始化，控制它們的開啟/關(guān)閉，以及模數(shù)的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)狀態(tài)的檢測(cè)等。
　　3.2.1初始化數(shù)據(jù)采集卡
　　應(yīng)用程序必須通過驅(qū)動(dòng)程序才能與數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行交互，所以對(duì)采集卡初始化時(shí)首先要與數(shù)據(jù)采