数据采集与处理技术_完整版本ppt课件.ppt

1 教学内容 第8章数据的接口板卡采集 2 第8章数据采集接口板卡 8 1概述 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 本章教学内容 8 4Windows98数据采集板卡编程 8 5数据采集的新技术 3 第8章数据采集接口板卡 8 1概述 4 8 1概述 本节教学目标 掌握数据采集系统的构建 掌握数据采集板卡的类型及特征 5 8 1概述 数据采集板卡 在一块印刷电路板上集成了模拟多路开关 程控放大器 采样 保持器 A D转换器等芯片而构成的器件 1 数据采集板卡的定义 6 8 1概述 优点 将数据采集板插入计算机主板上的扩展槽 就能迅速组成一个数据采集系统 7 8 1概述 2 微型计算机的分类 以CPU的体系分类 X86体系 Intel AMD 联想 HP Dell 非X86体系 PowerPC Apple 8 8 1概述 X86体系微型计算机的类型 计算机类型 商用PC机 工业计算机 IPC 9 8 1概述 商 家 用PC计算机 10 8 1概述 工业计算机 IPC 生产厂商 研华 研祥等 11 8 1概述 3 主板总线扩展槽的类型 商用P4机主板 PCI插槽 CNR插槽 AGP插槽 12 8 1概述 工业计算机主板 13 8 1概述 4 数据采集板卡的类型 ISA数据采集板卡 PCI数据采集板卡 板卡类型 14 8 1概述 40芯插座 ISA数据采集板卡 15 8 1概述 PCI数据采集板卡 16 8 1概述 ISA数据采集板卡 PCI数据采集板卡 区别 1 插排长 金手指间距宽 2 需要自设定板卡地址 1 插排短 金手指间距窄 2 不需要自设定板卡地址 3 数据总线为16位 地址总线24位 3 总线为32位 64位 17 8 1概述 数据采集板卡插入ISA插槽 5 数据采集系统的构建 18 8 1概述 板卡插入计算机ISA扩展槽的过程 19 8 1概述 计算机的ISA扩展槽 模拟信号 连接模拟信号 20 8 1概述 板卡安装I 内存条 CPU卡 21 8 1概述 板卡安装II 数据采集板卡 8255板卡 开关量输出板卡 22 8 1概述 实际接线情况 23 第8章数据采集接口板卡 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 24 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 本节教学目标 能够正确写出数据采集板卡的地址 能够编写出模拟信号采集程序 能够正确设置数据采集板卡的工作方式 25 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 1 特点 该卡适用于符合PC ISA总线标准的PC机 该卡采用三总线光电隔离技术 使被测量系统与计算机之间完全电气隔离 适用于恶劣环境的工业现场数据采集以及必须保证人身安全的人体信号采集 26 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 2 主要技术指标 A D通道数 输入信号范围 最大允许输入电压 15V 输入阻抗 100M 共模抑制比 典型值 单端32路 双端16路 0V 10V 5V 10V 90dB G 1 110dB G 10 130dB G 100 27 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 放大器可选增益 A D转换器位数 12位 A D转换时间 10 s 系统最快采样速率 15kHz 系统综合误差 0 2 FSR 1倍时 A D启动方式 程序启动 外触发启动 A D工作方式 程序查询 中断请求 1 10 100 1000 倍 28 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 A D转换输出码制 隔离形式 隔离电压 500V 电源功耗 5V 10 900mA 双极性 偏移二进制码 单极性 二进制码 三总线光电隔离型 29 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 3 模入接口卡工作原理 图8 1模入接口卡工作原理 D0 D4 A0 A1 IOW IOR RESET IRQn D0 D7 D7 A4 A9 模拟信号 STS 30 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 40芯插座 PC 6319光电隔离模入接口卡 31 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 板卡组成 光电隔离器 多路开关 4片八选一模拟开关 高性能放大器 AD620 A D转换芯片 AD1674 内部自带采样 保持器 精密基准电源 接口控制逻辑 DC DC电源电路 32 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 4 使用与操作 器件的调整 主要可调整器件的位置见图8 2 33 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 图8 2PC 6319接口卡可调元件的位置 34 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 I O基地址选择 I O基地址选择 开关拨至ON ON 1 2 3 4 5 6 7 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 相应位为0 反之为1 设置地址开关 K1 35 地址的选择范围一般为 0210H 02FFH 0300H 036FH 0100H 01FFH 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 图8 3I O基地址选择举例 ON 1 2 3 4 5 6 7 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 0100H 1 2 3 4 5 6 7 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 0280H 1 2 3 4 5 6 7 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 0318H ON ON 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 0100H A2A1A0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 A9A8A7A6A5A4A3 0280H 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 8 2 37 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 跨接插座的用法 单 双端输入方式选择 K2 K3为单 双端输入方式选拔跨接插座 二者应共同使用 38 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 图8 4单 双输入方式选择 a 单端输入方式 b 双端输入方式 放大器增益选择 K4为放大器增益选择插座 请看书 自习 39 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 转换码制的选择 K5为转换码制的选择插座 应根据输入信号的极性进行选择 选择方法如图8 5所示 a 双极性偏移码 b 单极性原码 40 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 输入信号接口定义 接口卡采用40芯插座作为输入信号接口 插座各脚的信号定义见图8 8 41 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 图8 8输入信号插座定义 用户可根据实际需要选择连接 单端接法 例如 CH1 CH2 双端接法 CH1与CH17为一组 CH2与CH18为一组 例如 42 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 注意 为了减少信号通道之间的串扰和保护通道开关 凡不使用的信号端均应与模拟地短接 43 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 计算机的ISA扩展槽 传感器输出的模拟信号 模拟信号输入 44 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 实际接线情况 45 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 控制口地址与有关数据格式 控制端口的操作地址与功能 46 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 表8 1端口地址与功能 注 BASE为I O基地址 端口操作地址 操作命令 功能 BASE 0 写通道代码 选通道 BASE 1 启动A D转换 写入任意数值 BASE 2 查询A D转换状态 读高4位转换结果 BASE 3 读A D低8位转换结果 清A D转换状态及中断标志 47 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 查询A D转换状态数据格式 表8 2A D转换状态数据格式 表示任意 操作命令 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A D转换状态 1 正在转换 0 转换结束 1 27 0 26 0 25 0 24 0 23 0 22 0 21 0 20 128 A D正在转换的十进制数据 48 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 通道代码数据格式 通道代码数据格式见表8 3 49 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 表8 3通道代码数据格式 50 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 A D转换结果数据格式 表8 4A D转换结果数据格式 端口地址 操作命令 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 意义 基地址 2 0 0 0 0 DB11 DB10 DB9 DB8 高4位数据 基地址 3 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 低8位数据 51 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 5 模入码制以及数据与模拟量的对应关系 单极性方式工作 输入信号的电压为0V 10V时 转换后的12位数码为二进制码 此12位数码表示一个正数码 其数码与模拟电压值的对应关系为 模拟电压值 数码 12位 10 4096 V 即1LSB 2 44mV 52 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 双极性方式工作 转换后的12位数码为二进制偏移码 此时12位数码最高位 DB11 为符号位 0 表示负 1 表示正 输入信号为 5V 5V时 模拟电压值 数码 10 4096 5 V 即1LSB 2 44mV 53 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 输入信号为 10V 10V时 模拟电压值 数码 20 4096 10 V 即1LSB 4 88mV 9 编程举例 用BASIC程序控制A D转换 54 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 例 以单极性方式对通道1连续采样100次 程序启动A D转换 程序查询取数 QuickBASIC程序如下 CLS 清屏 ADDER H300 板卡基地址设为0300H A INP ADDER 3 清转换及中断标志 CH 0 选择通道1 OUTADDER CH 送通道代码 FORI 1TO300 NEXTI 延时 等待多路开关稳定 55 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 FORI 0TO99 设采样次数 OUTADDER 1 0 启动A D转换 80IFINP ADDER 2 128THEN80 查询A D转换状态 H INP ADDER 2 读高4位结果 L INP ADDER 3 读低8位结果 100U H 256 L 10 4096 PRINT U U V NEXTI END 56 8 2PC 6319光电隔离模入接口卡 注意 如果是双极性信号 则100行改为 100U H 256 L 10 4096 5 由于高4位数据是通过数据总线的D3 D0传送 因此 在合成12位数据时 必须 将高4位各位均上移8位 十进制为256 故100语句行中的 H 256 完成高4位上 移8位的操作 57 第8章数据采集接口板卡 8 4Windows98数据采集板卡编程 58 8 4Windows98数据采集板卡编程 本节教学目标 了解Windows98数据采集板卡编程方法 59 8 4Windows98数据采集板卡编程 背景情况 自上世纪90年代以来 PC计算机的操作系统已由DOS转移到Windows 软件编程技术也由 面向过程 发展到 面向对象 出现了多种可视化高级编程语言 如 VisualBasic VisualC Delphi C Builder 60 8 4Windows98数据采集板卡编程 使用中的问题 在Windows98环境下 CPU运行于保护模式且统一管理硬件资源 不支持应用程序直接访问硬件 这一机制确保系统的安全 32位的Delphi5以上版本均不再支持硬件端口操作 61 8 4Windows98数据采集板卡编程 解决问题的希望 Delphi的宿主语言是TurboPascal 仍然可以像TurboPascal一样 在Delphi中使用嵌入汇编语言 这就为在Windows98环境下开发数据采集程序提供了基础 62 8 4Windows98数据采集板卡编程 使用Delphi内嵌汇编语言编写了读写数据采集板卡的Port pas单元文件 实现对数据采集板卡的读写操作 解决问题的方法 63 8 4Windows98数据采集板卡编程 具体的编程方法和Port pas的源代码如下 unitport interfaceusesWindows SysUtils Dialogs WinSvc procedureOutp Port Data dword functionInp Port dword dword implementation 64 8 4Windows98数据采集板卡编程 procedureOutp Port dword Data dword beginasmmovedx Port eax ebx edx为32moveax data 位通用寄存器outdx al dx为16位通用寄存器end al为低8位通用寄存器end 65 8 4Windows98数据采集板卡编程 functionInp Port dword dword varI integer beginasmmovedx Port xoreax eax inal dx movi eax end 66 8 4Windows98数据采集板卡编程 result i end end 只需在调用Port pas的单元文件的Implementation行下面加入 usesPort 就可以在应用程序中直接对数据采集板卡进行操作 67 8 4Windows98数据采集板卡编程 以PC 6319板卡为对象 对任意通道进行采样 相应的Delphi数据采集程序界面可设计如图8 19所示 示例 图8 19数据采集程序界面 68 8 4Windows98数据采集板卡编程 用Delphi5 0语言编写的数据采集程序清单如下 unitPortTest1 interfaceusesWindows Messages SysUtils Classes Graphics Controls Forms Dialogs StdCtrls ExtCtrls procedureCaiJi varCH Integer varavu Real 69 8 4Windows98数据采集板卡编程 typeTForm1 class TForm Panel1 TPanel Edit1 TEdit Label1 TLabel Label2 TLabel Button1 TButton Button2 TButton procedureButton2Click Sender TObject procedureButton1Click Sender TObject 70 8 4Windows98数据采集板卡编程 private Privatedeclarations public Publicdeclarations end varForm1 TForm1 Implementationusesport 调用Port pas单元文件 R DFM 71 8 4Windows98数据采集板卡编程 procedureCaiJi varCH Integer varavu Real vari j address integer u sum Real a h l Integer beginsum 0 0 address 100 a Inp address 3 Outp address CH fori 1to1500do 72 8 4Windows98数据采集板卡编程 forj 1to5dobeginOutp address 1 0 whileInp address 2 128do forI 1to1500d