【數據采集卡】數據采集卡的工作原理 數據采集卡的種類

【資料圖】

數據采集(DAQ)，是指從傳感器和其它待測設備等模擬和數字被測單元中自動采非電量或者電量信號，送到上位機中進行分析，處理。數據采集系統是結合基于計算機或者其他專用測試平臺的測量軟硬件產品來實現靈活的、用戶自定義的測量系統。數據采集卡，即實現數據采集(DAQ)功能的計算機擴展卡，可以通過 USB 、PXI、PCI、PCI Express、火線(IEEE1394)、PCMCIA、ISA、Compact Flash、485、232、以太網、各種無線網絡等總線接入個人計算機。

數據采集卡主要類型

在工業現場，我們會安裝很多的各種類型的傳感器，如壓力的、溫度的、流量的、聲音的、電參數的等等，受現場環境的限制傳感器信號如壓力傳感器輸出的電壓或者電流信號不能遠傳或者因為傳感器太多布線復雜，我們就會選用分布式或者遠程的采集卡（模塊）在現場把信號較高精度地轉換成數字量，然后通過各種遠傳通信技術（如485、232、以太網、各種無線網絡）把數據傳到計算機或者其他控制器中進行處理。這種也算作數據采集卡的一種，只是它對環境的適應能力更強，可以應對各種惡劣的工業環境。

如果是在比較好的現場或者實驗室，如學校的實驗室，就可以使用USB/PCI這種采集卡。和常見的內置采集卡不同，外置數據采集卡一般采用USB接口和1394接口，因此，外置數據采集卡主要指USB采集卡和1394采集卡。

數據采集卡，絕大多數集中在采集模擬量、數字量、熱電阻、熱電偶，其中熱電阻可以認為是非電量（其實本質上還是要用電流驅動來采集）其中模擬量采集卡和數字量采集卡用得是最廣泛的。

市場上新出一種二合一采集卡。二合一，指的是數字模擬采集卡，AV+DV采集卡，數字、模擬二合一，數字輸入輸出，模擬接口輸入(DV/AV/S-video)。

最后雖然說是采集卡，但實際應用中經常需要它輸出控制信號。采集卡廣泛應用于安防監控、教育課件錄制、大屏拼接、多媒體錄播錄像、會議錄制、虛擬演播室、虛擬現實、安檢X光機、雷達圖像信號、VDR紀錄儀、醫療X光機、CT機、胃腸機、陰道鏡、工業檢測、智能交通、醫學影像、工業監控、儀器儀表、機器視覺等領域。

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數據采集卡工作原理

應用時，數據采集系統置于被監控的設備處，通過傳感器對設備的電壓或者電流信號進行采樣、保持，并送入A/D轉換器變成數字信號，然后將該信號送到FIFO中。當FIFO中存放的數據到了一定數目時，由ARM7從FIFO中讀出，然后通過ARM7的以太網接口或者RS232送給上位機?？紤]到要監控的設備可能會很多，所以設計了多路采集通道，他們經過模擬開關后再進入A/D轉換器。CPLD是整個系統的控制核心，他控制采集通道的切換、A/D轉換器的啟/停、轉換后的數據在FIFO中的存放地址發生器、產生中斷請求以通知ARM7讀取存放在FIFO中的數據等。

運行時的數據并送給PC機，通過運行在PC機上的特定軟件對這些數據進行分析，以此判斷當前運行設備的狀況，進而采取相應措施。當前常用的數據采集裝置，在其系統軟件設計中，多采用單任務順序機制。這樣就存在系統安全性差的問題。這對于穩定性、實時性要求很高的數據采集裝置來說是不允許的，因此有必要引入嵌入式操作系統。下面以μC/OSII為操作系統平臺，基于ARM7系列處理器，對一種高性能的數據采集系統開發進行探索。