数据采集卡的分类及具体应用
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– GATE：门控信号。只有当GATE为H时计数 – CLK：时钟。每输入一个脉冲计数值减1 – OUT：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
48
49
测量CLK端输入信号频率
– 设置计数初值N
– 将已知长度(T)的脉冲输入至GATE，待测信号 输至CLK
– 测量T时间中的计数，即可算得输入信号的频率
已知长度的脉冲 GATE
输入信号
CLK
N
OUT
50
1秒
输入信号
GATE
OUT
CLK N
计数器值N由3000减为1000
CLK端输入脉冲信号频率为2K
51
测量GATE输入脉冲信号宽度
设置计数初值N 将已知长度(t)的方波或脉冲输入至CLK，待测信号
输至GATE 测量脉冲过程中的计数，即可算得输入信号的时间
同步和轮询应用
温度采集 高速运转发动机曲轴的空间测量
26
６）、AI信号接入方式（单端接入）
27
６、AI信号接入方式（差分接入）
28
29
30
31
2、模拟量输出AO
分辨率（12位，16位等等）； 输出电压（0－5v/0－10v）； 通道数目（1、2）； 驱动能力(<20mA)； 输出频率
存在通道转换时间
23
A/D多通道采集---轮询采样
轮询采样
模拟 信号
多
路
+
选
_
A/D n 数据
转换器
缓冲区
择
A/D 触发信号
中断信号
24
A/D多通道采集--同步板卡
A/D触发信号
同步采样
模拟
+
信号
_
模拟
+
信号
_
A/D n 转换器
A/D n 转换器
数据 缓冲区
…
模拟
+
信号
_
A/D n 转换器
25
（500×3.14／0.1）×（600／60）=150k
17
18
３）、AI输入范围与增益
单极性与双极性 双极性： e.x. -10V ~ +10V (20V范围) 单极性： e.x. 0V~+5V (5V范围) 跳线设置或编程设置
可编程增益 对于大信号应用： 普通增益（1,2,4,8） 对于小信号应用： 高增益（1,10,100,1000
AO运用－交流电机速度控制
15000转／212＝3.7转
０－１０V
变频器
０－15000转
M
36
37
3、数字量输入输出DI/DO
通道数目（16、32）； 隔离/非隔离； 输入电压范围和输出驱动能力
38
信号的输入DI
39
非隔离输入DI
40
隔离输入DI
外部隔离输入
1.2K Ohm
板卡内部
１0mm／0.001mm＝10000 １0mm／214＝0.00061mm １0mm／216＝0.00015mm14
15
２、板卡的A/D的采样频率
足够的采样率下的采样结果
过低采样率下的采样结果
16
【例】车轮圆周形状测量
车轮直径300-500mm，电机转速600转／MIN 圆周上每0.1mm取得一个有效值,计算所需板卡的采样频率
PC814
41wk.baidu.com
信号的输出DO
42
非隔离输出DO
内部电源
负+ 载
43
隔离输出DO
内部电源
外部电源
负+ 载
44
45
4、计数器输入/输出
通道数目； 分辨率（16位，32位）； 基准时钟（10M）；
46
47
T/C基本定义
GATE
CLK N
OUT
Timer / Counter — 82C54
输入信号
GATE
OUT
已知长度的脉冲 CLK
N
52
输入信号
GATE
CLK N
OUT
频率：1K
计数器值N由3000减为1000
GATE端输入信号宽度为2000ms
53
数据采集卡说明书解读
54
55
56
四、 数据采集板卡编程控制
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：DOS、WINDOW95/98/2000/XP 支持的编程语言：VC++、VB、C++Builder、Delphi、TC 提供操作函数与控件（DLL） 支持的软件工具：Labview、Mathworks、MATLAB、组太王
12
1）、板卡AI分辨率 Accuracy/Resolution
目前常见板卡AD转换精度为: 12bit / 14bit / 16bit
13
【例】计算板卡所需的AD转换精度
已知位移传感器量程
0－10mm
转换后输出电压范围为 0－10V
板卡AI输入的电压范围为 0－10V
要求位移采样精度
0.001mm
模拟量输出(AO)
数字量I/O (DI/DO)
计数/计频(COUNT)
6
数据采集卡实物
7
数采卡和传感器的连接
8
9
10
二、 数据采集卡的选择和应用
模拟量输入AI 模拟量输出AO 数字量输入/输出DI/DO 定时器/计数器T/C
11
1、模拟量输入AI
通道数目（8、16）； 分辨率（12位，14位，16位等等）； 信号接入方式（单端接入／差分接入） 输入范围（增益）； 采样速率（250k）； 异步或同步采集
数据采集卡的分类 及具体应用
1
数据采集原理及应用
一、 数据采集卡的分类 二、 数据采集的选择和应用 三、 数据采集卡的控制
2
数据采集原理及应用
3
一、数据采集卡的分类（接口）
PCI总线 PC-104总线
ISA总线 CPCI总线4
PCI与ISA识别
5
数据采集卡的分类（功能）
模拟量输入（AI）
例如：输入电压范围： +/-10V, 普通增益 可选择的输入电压范围： +/-10V, +/-5V, +/-2.5V, +/-1.25V
19
【例】计算位移测量精度
已知位移传感器量程 0－10mm
转换后输出电压范围为 0－５V
板卡AI输入的电压范围为 0－10V
板卡AI转换精度为
16bit
１0mm／32768＝0.00030mm
32
【例】板卡AO通道输出范围0－10V, 分辨率为 12/16位，求输出的最小单位电压大小。
10V/212=10V/4096=0.002441V=2.441mv 10V/216=10V/65536=0.00015V=0.15mv 分辨率越高，可以改变输出的电压就越小
33
分辨率－－输出频率
34
35
20
４）、板卡AI的通道个数
根据模拟量的输入数量确定. 常见的通道数量为１６／３２ 如仓库温度控制
21
22
５）、AD板卡多通道采样同步与轮 询
– 同步采样
板卡采用多个A/D芯片，不同通道采用同一时钟 保证不同通道的采样时间相同（信号同步）
– 轮询采样
只采用一个A/D芯片，通过多路转换开关实现不同 通道的切换
态。状态的改变由工作方式决定
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测量CLK端输入信号频率
– 设置计数初值N
– 将已知长度(T)的脉冲输入至GATE，待测信号 输至CLK
– 测量T时间中的计数，即可算得输入信号的频率
已知长度的脉冲 GATE
输入信号
CLK
N
OUT
50
1秒
输入信号
GATE
OUT
CLK N
计数器值N由3000减为1000
CLK端输入脉冲信号频率为2K
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测量GATE输入脉冲信号宽度
设置计数初值N 将已知长度(t)的方波或脉冲输入至CLK，待测信号
输至GATE 测量脉冲过程中的计数，即可算得输入信号的时间
同步和轮询应用
温度采集 高速运转发动机曲轴的空间测量
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６）、AI信号接入方式（单端接入）
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６、AI信号接入方式（差分接入）
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2、模拟量输出AO
分辨率（12位，16位等等）； 输出电压（0－5v/0－10v）； 通道数目（1、2）； 驱动能力(<20mA)； 输出频率
存在通道转换时间
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A/D多通道采集---轮询采样
轮询采样
模拟 信号
多
路
+
选
_
A/D n 数据
转换器
缓冲区
择
A/D 触发信号
中断信号
24
A/D多通道采集--同步板卡
A/D触发信号
同步采样
模拟
+
信号
_
模拟
+
信号
_
A/D n 转换器
A/D n 转换器
数据 缓冲区
…
模拟
+
信号
_
A/D n 转换器
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（500×3.14／0.1）×（600／60）=150k
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３）、AI输入范围与增益
单极性与双极性 双极性： e.x. -10V ~ +10V (20V范围) 单极性： e.x. 0V~+5V (5V范围) 跳线设置或编程设置
可编程增益 对于大信号应用： 普通增益（1,2,4,8） 对于小信号应用： 高增益（1,10,100,1000
AO运用－交流电机速度控制
15000转／212＝3.7转
０－１０V
变频器
０－15000转
M
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37
3、数字量输入输出DI/DO
通道数目（16、32）； 隔离/非隔离； 输入电压范围和输出驱动能力
38
信号的输入DI
39
非隔离输入DI
40
隔离输入DI
外部隔离输入
1.2K Ohm
板卡内部
１0mm／0.001mm＝10000 １0mm／214＝0.00061mm １0mm／216＝0.00015mm14
15
２、板卡的A/D的采样频率
足够的采样率下的采样结果
过低采样率下的采样结果
16
【例】车轮圆周形状测量
车轮直径300-500mm，电机转速600转／MIN 圆周上每0.1mm取得一个有效值,计算所需板卡的采样频率
PC814
41wk.baidu.com
信号的输出DO
42
非隔离输出DO
内部电源
负+ 载
43
隔离输出DO
内部电源
外部电源
负+ 载
44
45
4、计数器输入/输出
通道数目； 分辨率（16位，32位）； 基准时钟（10M）；
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T/C基本定义
GATE
CLK N
OUT
Timer / Counter — 82C54
输入信号
GATE
OUT
已知长度的脉冲 CLK
N
52
输入信号
GATE
CLK N
OUT
频率：1K
计数器值N由3000减为1000
GATE端输入信号宽度为2000ms
53
数据采集卡说明书解读
54
55
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四、 数据采集板卡编程控制
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：DOS、WINDOW95/98/2000/XP 支持的编程语言：VC++、VB、C++Builder、Delphi、TC 提供操作函数与控件（DLL） 支持的软件工具：Labview、Mathworks、MATLAB、组太王
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1）、板卡AI分辨率 Accuracy/Resolution
目前常见板卡AD转换精度为: 12bit / 14bit / 16bit
13
【例】计算板卡所需的AD转换精度
已知位移传感器量程
0－10mm
转换后输出电压范围为 0－10V
板卡AI输入的电压范围为 0－10V
要求位移采样精度
0.001mm
模拟量输出(AO)
数字量I/O (DI/DO)
计数/计频(COUNT)
6
数据采集卡实物
7
数采卡和传感器的连接
8
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二、 数据采集卡的选择和应用
模拟量输入AI 模拟量输出AO 数字量输入/输出DI/DO 定时器/计数器T/C
11
1、模拟量输入AI
通道数目（8、16）； 分辨率（12位，14位，16位等等）； 信号接入方式（单端接入／差分接入） 输入范围（增益）； 采样速率（250k）； 异步或同步采集
数据采集卡的分类 及具体应用
1
数据采集原理及应用
一、 数据采集卡的分类 二、 数据采集的选择和应用 三、 数据采集卡的控制
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数据采集原理及应用
3
一、数据采集卡的分类（接口）
PCI总线 PC-104总线
ISA总线 CPCI总线4
PCI与ISA识别
5
数据采集卡的分类（功能）
模拟量输入（AI）
例如：输入电压范围： +/-10V, 普通增益 可选择的输入电压范围： +/-10V, +/-5V, +/-2.5V, +/-1.25V
19
【例】计算位移测量精度
已知位移传感器量程 0－10mm
转换后输出电压范围为 0－５V
板卡AI输入的电压范围为 0－10V
板卡AI转换精度为
16bit
１0mm／32768＝0.00030mm
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【例】板卡AO通道输出范围0－10V, 分辨率为 12/16位，求输出的最小单位电压大小。
10V/212=10V/4096=0.002441V=2.441mv 10V/216=10V/65536=0.00015V=0.15mv 分辨率越高，可以改变输出的电压就越小
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分辨率－－输出频率
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35
20
４）、板卡AI的通道个数
根据模拟量的输入数量确定. 常见的通道数量为１６／３２ 如仓库温度控制
21
22
５）、AD板卡多通道采样同步与轮 询
– 同步采样
板卡采用多个A/D芯片，不同通道采用同一时钟 保证不同通道的采样时间相同（信号同步）
– 轮询采样
只采用一个A/D芯片，通过多路转换开关实现不同 通道的切换