強大(dà)到(dào)無法想象，Exc₩≥✘δel居然可(kě)以實現(xiàn)數(shù)據獲取和(hé)硬件(jiàn​'✔φ)實時(shí)控制(zhì)

近(jìn)日(rì)，小(xiǎo)編聽(tīng)聞，Excel還φ‍(hái)可(kě)以用(yòng)來(lái)作(zu÷♦δò)數(shù)據獲取和(hé)硬件(jiàn)實時(s♦✔‍♣hí)控制(zhì)……

What?

在驚歎之餘，更多(duō)的(de)是(shì)懷疑：Exπ αcel真能(néng)做(zuò)數(shù)據獲取和(hé)硬♥≤​♣件(jiàn)實時(shí)控制(zhì) ¶？即使能(néng)行(xíng)又(yòu)有(yǒu)什(s∞•hén)麽實用(yòng)價值？

帶著(zhe)驚歎和(hé)懷疑，小(xiǎo)編查到(dào÷∞δ↓)了(le)大(dà)量的(de)資料。

事(shì)實證實了(le)小(xiǎo©∏$≈)編的(de)out，Excel實現(xiàn'§​)這(zhè)些(xiē)功能(néng)>$☆全無壓力。

這(zhè)裡(lǐ)為(wèi)大(dà)家(jiā)分(↓ α£fēn)享其中一(yī)篇8年(nián)前發表在ISA Traε ™≈nsactions上(shàng)的(de)≠"文(wén)章(zhāng)，一(yī)起開(kāi)開(k ₽↔↑āi)眼界。

小(xiǎo)編相(xiàng)信，絕大(dà)多(duō)數(shù)讀('≠♦÷dú)者并不(bù)會(huì)有(yǒu)使用(yòng)Exc​>el進行(xíng)數(shù)據采集和(héσ♦)硬件(jiàn)控制(zhì)的(de)需求。此文(wén)的(de)₩÷價值在于給我們的(de)一(yī)個(gè)啓示：如(rú)此複雜(zá)‍>Ω的(de)功能(néng)都(dōu)能(néng)實現(xiàn)，日(rλ>♥​ì)常工(gōng)作(zuò)中還(hái←✔£)有(yǒu)什(shén)麽是(shì)不(bù)能(néng)通→✘↑(tōng)過Excel實現(xiàn)的(de)★✔？

原文(wén)參見(jiàn)ISA Transactions 49 (201↓"0) 264_269，文(wén)章(zhāng)标題《Data acquisition and real-tim♠π®‍e control using spreadsheets: Interfa§∏ ₽cing Excel with external hardware》。

文(wén)中介紹了(le)在馬德裡(lǐ)歐∏¶÷洲大(dà)學使用(yòng)的(de)兩款實驗↕≤σ室教學電(diàn)子(zǐ)表格，用(yòng)于進行(xín£•₩g)數(shù)據采集和(hé)硬件(jiàn)控制(zhì)的(de)演練，™♥‌λ幫助學生(shēng)直觀高(gāo)效地(dì)掌πε'握教學內(nèi)容。

表格功能(néng)通(tōng)過兩個(gè)插件(j$±Ωiàn)實現(xiàn)：Excel Daq數(shùβ☆₹")據獲取插件(jiàn)和(hé)Excel  ε‌®PID實時(shí)控制(zhì)插件(jià☆↕∑¶n)。

話(huà)不(bù)多(duō)說(sh₽​Ωuō)，直接上(shàng)工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)。

首先，插件(jiàn)開(kāi)發者使用(yòng)Excel VB₹£♥A語言編寫驅動程序，驅動程序通(tōng)過通(₩δtōng)訊協議(yì)在寄存器(qì)的÷≠←(de)信息讀(dú)取信息，從(cóng)而實現(xiàn)E¶"&&xcel和(hé)外(wài)部硬件(jiàn)的(de)©§ 數(shù)據傳輸。Excel工(gōng)作(zuò)表、VBA代碼、驅±£動程序和(hé)硬件(jiàn)之間(jiān)的(de←✔♣←)關系如(rú)下(xià)圖1所示：

圖1：Excel與硬件(jiàn)接口連接結構圖

Excel Daq與Advantech PCI數(shù)∑©據采集闆共同完成數(shù)據采集的(de)工(gōng)作(zuò←± )。

一(yī)方面，使用(yòng)特定的(de)VBA代碼作(zuò‍¥)為(wèi)驅動程序的(de)前端來(lái)控≤•‌ 制(zhì)數(shù)據采集闆。另一(yī)方面，通(tōng)過VBA開(kāi)發定制(zhì)程序，将測量數(shù)<¥©★據直接導入到(dào)Excel工(gōng)作(zuò)表中，&♥§執行(xíng)任務。如(rú):篩選獲得(de)的(de)數(shù)據、執行(xíng★γ¶)控制(zhì)器(qì)代碼并将命令發送給執行(xíng♥λδ•)器(qì)，以及自(zì)動繪制(zhì)圖表→¥。

通(tōng)過VBA控件(jiàn)的(de)組合設計£∞​(jì)，實現(xiàn)與用(yòng)戶的€↕©(de)交互。如(rú)圖2所示，Excel Daq用(yò←∞∞ng)戶界面有(yǒu)一(yī)個(gè)簡單的∏∑π☆(de)對(duì)話(huà)框，通(tōng)過啓用(yòng)通π≤(tōng)道(dào)、選擇增益和(hé)采樣§←速率來(lái)配置數(shù)據采集闆。

圖2：Excel-Daq應用(yòng)程序用(∞∏©yòng)戶界面

圖3為(wèi)Excel測試程序的(de)界面，該實用(yòn±↑λg)程序允許對(duì)硬件(jiàn)功能(néng)進行('♦xíng)驗證，并進行(xíng)簡單的(de)  ✘數(shù)據采集試驗。通(tōng)過用(yòn"∞©g)戶界面，用(yòng)戶可(kě)以選擇輸入通(tōng)道(∑>"dào)、電(diàn)壓範圍、并設置采樣周期。該工(gōng)具還(hγ★Ωái)允許選擇輸入正弦、正方形和(hé)<÷♣↔鋸齒波形，其中的(de)最大(dà)值和(hé)最小(☆&xiǎo)值可(kě)以通(tōng)過滑塊進行(xí♣π$φng)調整。

圖3：Excel設備測試工(gōng)具

當構建完模拟輸入和(hé)輸出功能(néng)後，下(xià)一(↕±&yī)步則是(shì)在Excel 中建立循環執行(xín >∞g)控制(zhì)。

在實時(shí)控制(zhì)中，輸入輸出和(hé)任務控制(zhì)是φ§(shì)需要(yào)一(yī)定的(de)同 ¥ε 步性和(hé)實時(shí)性，同步通(tōng₹™≥γ)常通(tōng)過使用(yòng)輪詢技(jì)術(shù)、外(wài)εγ 部中斷和(hé)軟件(jiàn)定時(shí)器(qì)來(lái)>₩•實現(xiàn)。由軟件(jiàn)定時(shí)器(qì)驅∞>ε→動的(de)控制(zhì)任務遵循圖4所示的(de)方案。

圖4:定時(shí)驅動器(qì)控制(zhì)任務

計(jì)時(shí)器(qì)根據編程的(de)采樣間(jiān)隔周期性地(dì)觸發一(yī)∏δσ個(gè)回調函數(shù)，用(yòng€α÷)于讀(dú)取輸入、運行(xíng)控制(zhì)器(qì)代$÷碼和(hé)命令輸出。使用(yòng)同樣的(de)方式，完成與用(yòng)‍π™"戶的(de)交互。Excel-PID應用(yòng)程序用(yònδ>₩‍g)戶界面如(rú)圖5所示：

圖5：Excel-PID應用(yòng)程序用(yòng)戶界面

在完成所有(yǒu)數(shù)據采集和(hé)設備控制('∏&zhì)程序開(kāi)發後，下(xià)一(yī)步則将所有(yǒu£↕)組件(jiàn)整合在一(yī)起，使用(yòng)圖形化(huà)界面來γ₽✘(lái)控制(zhì)程序即可(kě)。

原文(wén)包含代碼等更詳細的(de)內(nèi)容，感興趣的(de‍≠π∞)讀(dú)者可(kě)以查閱。

強大(dà)到(dào)無法想象，Excel值得(de)學好(hǎo)、用""γ(yòng)好(hǎo)！