數據采集卡工作原理

應用(yong)時(shi)，數據(ju)(ju)(ju)采(cai)(cai)集系統置于被監(jian)(jian)控(kong)的(de)(de)(de)(de)設(she)(she)備處，通(tong)(tong)過(guo)傳感器(qi)對(dui)設(she)(she)備的(de)(de)(de)(de)電壓或者電流(liu)信號進(jin)(jin)行(xing)采(cai)(cai)樣、保持，并送入A/D轉換(huan)器(qi)變(bian)成數字信號，然后將該信號送到FIFO中。當FIFO中存(cun)(cun)放的(de)(de)(de)(de)數據(ju)(ju)(ju)到了(le)一定數目時(shi)，由ARM7從(cong)FIFO中讀(du)出，然后通(tong)(tong)過(guo)ARM7的(de)(de)(de)(de)以太(tai)網接口(kou)或者RS232送給(gei)上(shang)位機。考慮(lv)到要監(jian)(jian)控(kong)的(de)(de)(de)(de)設(she)(she)備可能(neng)會(hui)很多，所以設(she)(she)計(ji)了(le)多路采(cai)(cai)集通(tong)(tong)道，他們經(jing)過(guo)模(mo)擬(ni)開關后再進(jin)(jin)入A/D轉換(huan)器(qi)。CPLD是(shi)整個系統的(de)(de)(de)(de)控(kong)制核心(xin)，他控(kong)制采(cai)(cai)集通(tong)(tong)道的(de)(de)(de)(de)切(qie)換(huan)、A/D轉換(huan)器(qi)的(de)(de)(de)(de)啟/停、轉換(huan)后的(de)(de)(de)(de)數據(ju)(ju)(ju)在(zai)FIFO中的(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)放地址發(fa)生器(qi)、產生中斷請求以通(tong)(tong)知ARM7讀(du)取存(cun)(cun)放在(zai)FIFO中的(de)(de)(de)(de)數據(ju)(ju)(ju)等(deng)。

運行時的(de)數據(ju)并(bing)送給PC機，通過運行在PC機上的(de)特定軟件對(dui)這(zhe)些數據(ju)進(jin)行分(fen)析，以此判斷當(dang)前運行設備的(de)狀(zhuang)況，進(jin)而采(cai)取相應措施。當(dang)前常用的(de)數據(ju)采(cai)集裝置，在其系(xi)統軟件設計中，多采(cai)用單任務(wu)順序機制。這(zhe)樣就(jiu)存在系(xi)統安全性(xing)差的(de)問(wen)題(ti)。這(zhe)對(dui)于穩定性(xing)、實時性(xing)要(yao)求很高(gao)的(de)數據(ju)采(cai)集裝置來說(shuo)是不允許的(de)，因此有必(bi)要(yao)引(yin)入嵌入式(shi)操作(zuo)系(xi)統。下面(mian)以μC/OSII為操作(zuo)系(xi)統平臺，基于ARM7系(xi)列處理器(qi)，對(dui)一(yi)種高(gao)性(xing)能的(de)數據(ju)采(cai)集系(xi)統開(kai)發(fa)進(jin)行探索。

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數據采集卡主要類型

在工業現場(chang)(chang)，我們(men)會安裝很多的(de)(de)(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)類型的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)，如(ru)壓(ya)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)、溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)、流量的(de)(de)(de)(de)、聲音的(de)(de)(de)(de)、電參數(shu)的(de)(de)(de)(de)等(deng)等(deng)，受現場(chang)(chang)環(huan)境的(de)(de)(de)(de)限制傳(chuan)感(gan)器(qi)信號如(ru)壓(ya)力(li)(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)輸出(chu)的(de)(de)(de)(de)電壓(ya)或者(zhe)電流信號不(bu)能(neng)遠傳(chuan)或者(zhe)因(yin)為傳(chuan)感(gan)器(qi)太多布(bu)線(xian)復雜，我們(men)就會選(xuan)用分(fen)布(bu)式(shi)或者(zhe)遠程的(de)(de)(de)(de)采集卡（模塊）在現場(chang)(chang)把信號較高精度(du)地轉換成數(shu)字量，然(ran)后通過各(ge)(ge)種(zhong)遠傳(chuan)通信技(ji)術（如(ru)485、232、以(yi)太網、各(ge)(ge)種(zhong)無線(xian)網絡(luo)）把數(shu)據(ju)傳(chuan)到計算(suan)機或者(zhe)其(qi)他控制器(qi)中進行(xing)處(chu)理。這種(zhong)也算(suan)作數(shu)據(ju)采集卡的(de)(de)(de)(de)一種(zhong)，只是它對環(huan)境的(de)(de)(de)(de)適應(ying)(ying)能(neng)力(li)(li)更強，可以(yi)應(ying)(ying)對各(ge)(ge)種(zhong)惡(e)劣的(de)(de)(de)(de)工業環(huan)境。

如(ru)(ru)果是在比較(jiao)好的現(xian)場或(huo)者(zhe)實驗室，如(ru)(ru)學校的實驗室，就(jiu)可以使(shi)用(yong)USB/PCI這(zhe)種采(cai)集(ji)(ji)卡。和常見的內(nei)置(zhi)(zhi)采(cai)集(ji)(ji)卡不同，外(wai)置(zhi)(zhi)數據采(cai)集(ji)(ji)卡一般采(cai)用(yong)USB接(jie)口(kou)和1394接(jie)口(kou)，因此，外(wai)置(zhi)(zhi)數據采(cai)集(ji)(ji)卡主要指(zhi)USB采(cai)集(ji)(ji)卡和1394采(cai)集(ji)(ji)卡。

數(shu)據采(cai)(cai)集卡(ka)，絕大多數(shu)集中(zhong)在采(cai)(cai)集模(mo)擬量、數(shu)字(zi)量、熱電(dian)阻、熱電(dian)偶，其(qi)中(zhong)熱電(dian)阻可以認為(wei)是(shi)非(fei)電(dian)量（其(qi)實(shi)本質上還是(shi)要用(yong)電(dian)流驅(qu)動(dong)來采(cai)(cai)集）其(qi)中(zhong)模(mo)擬量采(cai)(cai)集卡(ka)和數(shu)字(zi)量采(cai)(cai)集卡(ka)用(yong)得是(shi)最(zui)廣泛的。

市場(chang)上新出(chu)一種二(er)合(he)一采(cai)(cai)集(ji)(ji)卡(ka)。二(er)合(he)一，指的是數字模擬采(cai)(cai)集(ji)(ji)卡(ka)，AV+DV采(cai)(cai)集(ji)(ji)卡(ka)，數字、模擬二(er)合(he)一，數字輸(shu)入輸(shu)出(chu)，模擬接口輸(shu)入(DV/AV/S-video)。

最(zui)后(hou)雖(sui)然說是采(cai)集(ji)(ji)卡，但實際應用中經常需要(yao)它輸出(chu)控制信號(hao)。采(cai)集(ji)(ji)卡廣泛應用于安(an)防監(jian)(jian)控、教育課件錄(lu)(lu)制、大屏(ping)拼接、多媒體錄(lu)(lu)播錄(lu)(lu)像、會議錄(lu)(lu)制、虛擬演播室、虛擬現(xian)實、安(an)檢(jian)X光(guang)機(ji)、雷達圖像信號(hao)、VDR紀錄(lu)(lu)儀(yi)(yi)、醫(yi)療X光(guang)機(ji)、CT機(ji)、胃腸機(ji)、陰道鏡、工業檢(jian)測、智能(neng)交通、醫(yi)學(xue)影像、工業監(jian)(jian)控、儀(yi)(yi)器(qi)儀(yi)(yi)表、機(ji)器(qi)視覺等領域。