數據采集卡工作原理

應用(yong)時，數(shu)(shu)(shu)據(ju)采(cai)集系統置于被監控(kong)(kong)的(de)設(she)備(bei)處，通(tong)(tong)過(guo)(guo)傳感器(qi)(qi)(qi)對(dui)設(she)備(bei)的(de)電壓或者(zhe)電流信號進行采(cai)樣、保持，并送入(ru)A/D轉(zhuan)(zhuan)換(huan)器(qi)(qi)(qi)變成數(shu)(shu)(shu)字信號，然(ran)后(hou)將該信號送到(dao)FIFO中。當FIFO中存(cun)放的(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)到(dao)了(le)一定數(shu)(shu)(shu)目時，由ARM7從FIFO中讀出(chu)，然(ran)后(hou)通(tong)(tong)過(guo)(guo)ARM7的(de)以太網接口或者(zhe)RS232送給上位機(ji)。考慮(lv)到(dao)要(yao)監控(kong)(kong)的(de)設(she)備(bei)可能會很多(duo)，所以設(she)計了(le)多(duo)路采(cai)集通(tong)(tong)道(dao)，他們經過(guo)(guo)模擬開關(guan)后(hou)再進入(ru)A/D轉(zhuan)(zhuan)換(huan)器(qi)(qi)(qi)。CPLD是整個系統的(de)控(kong)(kong)制核心，他控(kong)(kong)制采(cai)集通(tong)(tong)道(dao)的(de)切換(huan)、A/D轉(zhuan)(zhuan)換(huan)器(qi)(qi)(qi)的(de)啟/停、轉(zhuan)(zhuan)換(huan)后(hou)的(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)在(zai)FIFO中的(de)存(cun)放地址發生(sheng)器(qi)(qi)(qi)、產(chan)生(sheng)中斷請求以通(tong)(tong)知(zhi)ARM7讀取存(cun)放在(zai)FIFO中的(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)等(deng)。

運行時的(de)(de)數(shu)據(ju)并送給PC機(ji)，通過運行在PC機(ji)上的(de)(de)特(te)定軟件對(dui)這(zhe)些數(shu)據(ju)進行分析，以此(ci)判(pan)斷(duan)當前運行設備的(de)(de)狀(zhuang)況，進而采(cai)(cai)取(qu)相應措施。當前常用(yong)的(de)(de)數(shu)據(ju)采(cai)(cai)集裝置(zhi)(zhi)，在其系統(tong)軟件設計中，多采(cai)(cai)用(yong)單任(ren)務(wu)順序機(ji)制。這(zhe)樣就(jiu)存在系統(tong)安(an)全性差的(de)(de)問題(ti)。這(zhe)對(dui)于穩定性、實時性要求很高的(de)(de)數(shu)據(ju)采(cai)(cai)集裝置(zhi)(zhi)來說是不(bu)允許的(de)(de)，因此(ci)有必要引入(ru)嵌(qian)入(ru)式操作系統(tong)。下面以μC/OSII為(wei)操作系統(tong)平臺，基于ARM7系列處(chu)理器，對(dui)一種高性能(neng)的(de)(de)數(shu)據(ju)采(cai)(cai)集系統(tong)開發(fa)進行探索(suo)。

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數據采集卡主要類型

在(zai)工(gong)(gong)業(ye)現場(chang)，我(wo)們會安裝很多的(de)(de)(de)(de)各種類(lei)型的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器，如(ru)壓力(li)的(de)(de)(de)(de)、溫(wen)度的(de)(de)(de)(de)、流(liu)量的(de)(de)(de)(de)、聲音的(de)(de)(de)(de)、電參數(shu)的(de)(de)(de)(de)等等，受現場(chang)環境的(de)(de)(de)(de)限制(zhi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器信(xin)號(hao)如(ru)壓力(li)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器輸出的(de)(de)(de)(de)電壓或者(zhe)電流(liu)信(xin)號(hao)不能(neng)遠(yuan)(yuan)(yuan)傳(chuan)(chuan)(chuan)或者(zhe)因(yin)為傳(chuan)(chuan)(chuan)感器太(tai)多布線復雜，我(wo)們就(jiu)會選用分布式或者(zhe)遠(yuan)(yuan)(yuan)程(cheng)的(de)(de)(de)(de)采集(ji)卡(ka)（模塊）在(zai)現場(chang)把信(xin)號(hao)較高(gao)精度地轉(zhuan)換(huan)成數(shu)字量，然后通(tong)過各種遠(yuan)(yuan)(yuan)傳(chuan)(chuan)(chuan)通(tong)信(xin)技術（如(ru)485、232、以(yi)太(tai)網、各種無線網絡）把數(shu)據傳(chuan)(chuan)(chuan)到(dao)計算機或者(zhe)其他控(kong)制(zhi)器中進行處理。這種也算作數(shu)據采集(ji)卡(ka)的(de)(de)(de)(de)一種，只是(shi)它對環境的(de)(de)(de)(de)適應能(neng)力(li)更(geng)強，可(ke)以(yi)應對各種惡劣(lie)的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)業(ye)環境。

如(ru)果是(shi)在(zai)比較好的(de)現場(chang)或者實(shi)驗室，如(ru)學(xue)校的(de)實(shi)驗室，就可(ke)以使(shi)用(yong)(yong)USB/PCI這種采(cai)集(ji)(ji)卡(ka)。和(he)常見的(de)內置(zhi)采(cai)集(ji)(ji)卡(ka)不同，外置(zhi)數據(ju)采(cai)集(ji)(ji)卡(ka)一般采(cai)用(yong)(yong)USB接口(kou)和(he)1394接口(kou)，因此，外置(zhi)數據(ju)采(cai)集(ji)(ji)卡(ka)主要(yao)指USB采(cai)集(ji)(ji)卡(ka)和(he)1394采(cai)集(ji)(ji)卡(ka)。

數據采集(ji)(ji)卡，絕大多數集(ji)(ji)中(zhong)在采集(ji)(ji)模擬量、數字量、熱電(dian)阻、熱電(dian)偶，其中(zhong)熱電(dian)阻可以認(ren)為(wei)是(shi)非電(dian)量（其實本質(zhi)上還(huan)是(shi)要用電(dian)流驅動來(lai)采集(ji)(ji)）其中(zhong)模擬量采集(ji)(ji)卡和(he)數字量采集(ji)(ji)卡用得是(shi)最廣泛的。

市場上新出一(yi)種二(er)(er)合(he)一(yi)采集(ji)卡。二(er)(er)合(he)一(yi)，指的是數(shu)字(zi)(zi)模擬采集(ji)卡，AV+DV采集(ji)卡，數(shu)字(zi)(zi)、模擬二(er)(er)合(he)一(yi)，數(shu)字(zi)(zi)輸入輸出，模擬接口輸入(DV/AV/S-video)。

最后(hou)雖然說是(shi)采(cai)(cai)集(ji)卡，但實(shi)際應(ying)用中經常需(xu)要它(ta)輸(shu)出控(kong)制(zhi)信號。采(cai)(cai)集(ji)卡廣泛應(ying)用于安(an)防監控(kong)、教(jiao)育課(ke)件錄制(zhi)、大屏拼接、多媒體錄播錄像(xiang)(xiang)、會(hui)議錄制(zhi)、虛擬演(yan)播室(shi)、虛擬現實(shi)、安(an)檢X光(guang)機、雷(lei)達圖像(xiang)(xiang)信號、VDR紀(ji)錄儀(yi)、醫療X光(guang)機、CT機、胃腸(chang)機、陰道鏡、工業檢測(ce)、智(zhi)能(neng)交通、醫學影像(xiang)(xiang)、工業監控(kong)、儀(yi)器儀(yi)表(biao)、機器視覺等領域。