n 数据采集卡数据采集卡n的分类及应用的分类及应用1 12 2数据采集原理及应用数据采集原理及应用n n一、一、 数据采集卡的数据采集卡的分类分类n n二、二、 数据采集的数据采集的选择和应用选择和应用n n三、三、 数据采集卡的数据采集卡的控制控制3 3数据采集原理及应用数据采集原理及应用4 4一、一、数据采集卡的分类（接口）数据采集卡的分类（接口） ISA总线总线 PC-104PC-104总线总线总线总线 PCI总线总线 CPCI总线总线5 5PCI与与ISA识别识别6 6数据采集卡的分类（功能）数据采集卡的分类（功能） 模拟量输入（模拟量输入（AIAI） 模拟量输出模拟量输出(AO)(AO) 数字量数字量I/O (DI/DO)I/O (DI/DO) 计数计数/ /计频计频(COUNT)(COUNT)7 7数据采集卡实物数据采集卡实物8 8数采卡和传感器的连接数采卡和传感器的连接9 910101111二、二、 数据采集卡的选择和应用数据采集卡的选择和应用n模拟量输入模拟量输入AI n模拟量输出模拟量输出AOn数字量输入数字量输入/输出输出DI/DOn定时器定时器/计数器计数器T/C12121、模拟量输入、模拟量输入AIn n通道数目（通道数目（8、16）；）；n n分辨率（分辨率（12位，位，14位，位，16位等等）；位等等）；n n信号接入方式（单端接入差分接入）信号接入方式（单端接入差分接入）n n输入范围（增益）；输入范围（增益）；n n采样速率（采样速率（250k）；）；n n异步或同步采集异步或同步采集13131）、板卡）、板卡AI分辨率分辨率Accuracy/Resolution目前常见板卡目前常见板卡AD转换精度为转换精度为: 12bit / 14bit / 16bit1414【例例】计算板卡所需的计算板卡所需的ADAD转换精度转换精度n n已知位移传感器量程已知位移传感器量程已知位移传感器量程已知位移传感器量程 0 0 0 010mm10mm10mm10mmn n转换后输出电压范围为转换后输出电压范围为转换后输出电压范围为转换后输出电压范围为 0 0 0 010V10V10V10Vn n板卡板卡板卡板卡AIAIAIAI输入的电压范围为输入的电压范围为输入的电压范围为输入的电压范围为 0 01010V V V Vn n要求位移采样精度要求位移采样精度要求位移采样精度要求位移采样精度 0.0010.001mmmmmmmm0mm0.001mm100000mm2160.00015mm0mm2140.00061mm15151616、板卡的、板卡的A/D的采样频率的采样频率足够足够的采样率下的采样结果的采样率下的采样结果 过低过低采样率下的采样结果采样率下的采样结果 1717【例例】车轮圆周形状测量车轮圆周形状测量车轮直径车轮直径车轮直径车轮直径300-500mm300-500mm300-500mm300-500mm，电机转速，电机转速，电机转速，电机转速600600600600转转转转MINMINMINMIN圆周上每圆周上每圆周上每圆周上每0.10.1mmmmmmmm取得一个有效值取得一个有效值取得一个有效值取得一个有效值, , , ,计算所需板卡的采样频计算所需板卡的采样频计算所需板卡的采样频计算所需板卡的采样频率率率率（5003.140.1）（60060）=150k18181919）、AI输入范围与增益输入范围与增益n单极性与双极性单极性与双极性 双极性：双极性： e.x. -10V +10V (20V范围范围) 单极性：单极性： e.x. 0V+5V (5V范围范围) 跳线设置或编程设置跳线设置或编程设置n可编程增益可编程增益 对于大信号应用：对于大信号应用： 普通增益（普通增益（1,2,4,8） 对于小信号应用：对于小信号应用： 高增益高增益（1,10,100,1000）n例如：输入电压范围：例如：输入电压范围： +/-10V, 普通增益普通增益 可选择的输入电压范围：可选择的输入电压范围： +/-10V, +/-5V, +/-2.5V, +/-1.25V2020【例例】计算位移测量精度计算位移测量精度n n已知位移传感器量程已知位移传感器量程已知位移传感器量程已知位移传感器量程 0 010mm10mmn n转换后输出电压范围为转换后输出电压范围为转换后输出电压范围为转换后输出电压范围为 0 0V Vn n板卡板卡板卡板卡AIAI输入的电压范围为输入的电压范围为输入的电压范围为输入的电压范围为 0 010V10Vn n板卡板卡板卡板卡AIAI转换精度为转换精度为转换精度为转换精度为16bit16bit0mm327680.00030mm2121）、板卡）、板卡AI的通道个数的通道个数n n根据模拟量的输入数量确定根据模拟量的输入数量确定.n n常见的通道数量为常见的通道数量为n n如仓库温度控制如仓库温度控制22222323）、AD板卡多通道采样同步与轮板卡多通道采样同步与轮询询同步采样同步采样同步采样同步采样n n板卡采用多个板卡采用多个板卡采用多个板卡采用多个A/DA/D芯片，不同通道采用同一时钟芯片，不同通道采用同一时钟芯片，不同通道采用同一时钟芯片，不同通道采用同一时钟n n保证不同通道的采样时间相同（信号同步）保证不同通道的采样时间相同（信号同步）保证不同通道的采样时间相同（信号同步）保证不同通道的采样时间相同（信号同步）轮询采样轮询采样轮询采样轮询采样n n只采用一个只采用一个只采用一个只采用一个A/DA/D芯片，通过多路转换开关实现不同芯片，通过多路转换开关实现不同芯片，通过多路转换开关实现不同芯片，通过多路转换开关实现不同通道的切换通道的切换通道的切换通道的切换n n存在通道转换时间存在通道转换时间存在通道转换时间存在通道转换时间2424A/D多通道采集多通道采集-轮询采样轮询采样多多路路选选择择+_A/D转换器转换器模拟模拟信号信号A/D 触发信号触发信号数据数据缓冲区缓冲区n轮询采样轮询采样中断信号中断信号2525A/D多通道采集多通道采集-同步板卡同步板卡模拟模拟信号信号 A/D触发信号触发信号数据数据缓冲区缓冲区+_A/D转换器转换器n+_A/D转换器转换器n+_A/D转换器转换器n模拟模拟信号信号模拟模拟信号信号同步采样同步采样2626同步和轮询应用同步和轮询应用n n温度采集温度采集n n高速运转发动机曲轴的空间测量高速运转发动机曲轴的空间测量2727）、AI信号接入方式（单端接入）信号接入方式（单端接入）2828、AI信号接入方式（差分接入）信号接入方式（差分接入）29293030313132322、模拟量输出、模拟量输出AOn n分辨率（分辨率（12位，位，16位等等）；位等等）；n n输出电压（输出电压（05v/010v）；）；n n通道数目（通道数目（1、2）；）；n n驱动能力驱动能力(20mA)；n n输出频率输出频率3333【例】板卡板卡AO通道输出范围通道输出范围010V, 分辨率为分辨率为12/16位，求输出的最小单位电压大小。位，求输出的最小单位电压大小。10V/212=10V/4096=0.002441V=2.441mv分辨率越高，可以改变输出的电压就越小分辨率越高，可以改变输出的电压就越小10V/216=10V/65536=0.00015V=0.15mv3434分辨率输出频率分辨率输出频率35353636AO运用交流电机速度控制运用交流电机速度控制变频器MV15000转转15000转转2123.7转转373738383、数字量输入输出数字量输入输出DI/DOn n通道数目（通道数目（16、32）；）；n n隔离隔离/非隔离；非隔离；n n输入电压范围和输出驱动能力输入电压范围和输出驱动能力3939信号的输入信号的输入DI4040非隔离输入非隔离输入DI4141隔离输入隔离输入DI1.2K Ohm外部隔离输入PC814板卡内部4242信号的输出信号的输出DO4343非隔离输出非隔离输出DO+负载内部电源4444+负载内部电源外部电源隔离输出隔离输出DO454546464 4、计数器输入计数器输入/ /输出输出n n通道数目；通道数目；n n分辨率（分辨率（16位，位，32位）；位）；n n基准时钟（基准时钟（10M）；）；47474848T/C基本定义基本定义n nTimer / Counter 82C54GATEGATE：门控信号。只有当门控信号。只有当门控信号。只有当门控信号。只有当GATEGATE为为为为HH时计数时计数时计数时计数CLKCLK：时钟。每输入一个脉冲计数值减时钟。每输入一个脉冲计数值减时钟。每输入一个脉冲计数值减时钟。每输入一个脉冲计数值减1 1OUTOUT：计数输出。当计数到一定值时改变状计数输出。当计数到一定值时改变状计数输出。当计数到一定值时改变状计数输出。当计数到一定值时改变状态。状态的改变由工作方式决定态。状态的改变由工作方式决定态。状态的改变由工作方式决定态。状态的改变由工作方式决定NGATECLKOUT49495050测量测量CLK端输入信号频率端输入信号频率设置计数初值设置计数初值设置计数初值设置计数初值NN将已知长度将已知长度将已知长度将已知长度( (T)T)的脉冲输入至的脉冲输入至的脉冲输入至的脉冲输入至GATEGATE，待测信号待测信号待测信号待测信号输至输至输至输至CLKCLK测量测量测量测量T T时间中的计数，即可算得输入信号的频率时间中的计数，即可算得输入信号的频率时间中的计数，即可算得输入信号的频率时间中的计数，即可算得输入信号的频率NGATECLKOUT输入信号已知长度的脉冲5151NGATECLKOUT输入信号1秒n n计数器值计数器值N由由3000减为减为1000n nCLK端输入脉冲信号频率为端输入脉冲信号频率为2K5252测量测量GATE输入脉冲信号宽度输入脉冲信号宽度uu设置计数初值设置计数初值设置计数初值设置计数初值NNuu将已知长度将已知长度将已知长度将已知长度( (t)t)的方波或脉冲输入至的方波或脉冲输入至的方波或脉冲输入至的方波或脉冲输入至CLKCLK，待测信号待测信号待测信号待测信号输至输至输至输至GATEGATEuu测量脉冲过程中的计数，即可算得输入信号的时间测量脉冲过程中的计数，即可算得输入信号的时间测量脉冲过程中的计数，即可算得输入信号的时间测量脉冲过程中的计数，即可算得输入信号的时间NGATECLKOUT输入信号已知长度的脉冲5353NGATECLKOUT输入信号频率：1Kn n计数器值计数器值N由由3000减为减为1000n nGATE端输入信号宽度为端输入信号宽度为2000ms5454数据采集卡说明书解读数据采集卡说明书解读555556565757四、 数据采集板卡编程控制数据采集板卡编程控制支持的操作系统：支持的操作系统：DOS、WINDOW95/98/2000/XP提供如下系统的测试工具与例程：提供如下系统的测试工具与例程：DOS、WINDOW95/98/2000/XP支持的编程语言：支持的编程语言：VC+、VB、C+Builder、Delphi、TC提供操作函数与控件（提供操作函数与控件（DLL）支持的软件工具：支持的软件工具：Labview、Mathworks、MATLAB、组太王、组太王58585959WINDOWS下测试下测试安装驱动安装驱动6060选择所安装的板卡型号选择所安装的板卡型号6161WINDOWSWINDOWS下测试下测试硬件的安装硬件的安装 第一步：关掉计算机，将您的板卡插入到计第一步：关掉计算机，将您的板卡插入到计算机里面空闲的算机里面空闲的PCIISA插槽中插槽中（ 注意：在您手持板卡之前触摸一下计算机注意：在您手持板卡之前触摸一下计算机的金属机箱壳以免手上的静电损坏板卡。）的金属机箱壳以免手上的静电损坏板卡。）6262第二步：检查板卡是否安装正确第二步：检查板卡是否安装正确6363第二步：打开测试软件第二步：打开测试软件Advantech Device Manager 6464模拟输入功能测试模拟输入功能测试 6565模拟输出功能测试模拟输出功能测试 6666数字量输入功能测试数字量输入功能测试 6767数字量输出功能测试数字量输出功能测试 6868计数器功能测试计数器功能测试 6969选择合适的软件开发工具选择合适的软件开发工具7070你会在工程目录中看到你会在工程目录中看到Driver.h中中定义了定义了API函数的格式函数的格式7171常见工控厂商名录常见工控厂商名录7272研华研华 advantechn n1983年创立，研华公司，总部中国台北年创立，研华公司，总部中国台北7373凌华科技凌华科技 ADLINKn n1995年立，总部中国台北。年立，总部中国台北。7474控创集团控创集团 Kontronn n控创集团控创集团(Kontron)成立成立1962年，总部德国。年，总部德国。7575华北工控华北工控 NORCOn n华北顺通科技有限公司（简称华北工控）华北顺通科技有限公司（简称华北工控）始创于始创于1991年。年。7676研祥研祥 EVOCn n成立于成立于1993，总部中国深圳，总部中国深圳