05 监控篇之PCI数据采集卡解析

对数据采集系统结构的发展起着重要作用。
数据采集系统概述
计算机技术的发展和普及提升了数据采
集系统的技术水平。在生产过程中，应用这
一系统可对生产现场的工艺参数进行采集、
监视和记录，为提高产品质量、降低成本提
供信息和手段；在科学研究中，应用数据采 集系统可获得大量的动态信息，是研究瞬间 物理过程的有力工具。总之，不论在哪个应 用领域中，数据的采集与处理越及时，工作
数据采集系统概述
2、现代数据采集系统的特点： 4）速度快，数据采集过程一般都具有“实时”特性。对 于通用数据采集系统一般希望有尽可能高的速度，以满足 更多的应用环境。 5）随着微电子技术的发展，电路集成度的提高，数据采
集系统的体积越来越小，可靠性越来越高，甚至出现了单
片数据采集系统。 6）总线在数据采集系统中的应用越来越广泛，总线技术
数据采集系统概述
数据采集系统的任务，就是传感器从被测对 象获取有用信息，并将其输出信号转换为计算机 能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的 处理，得出所需的数据。同时，将计算得到的数 据进行显示、储存或打印，以便实现对某些物理 量的监视，其中一部分数据还将被生产过程中的 计算机控制系统用来进行某些物理量的控制。 数据采集系统性能的好坏，主要取决于它的 精度和速度。在保证精度的条件下，应有尽可能 高的采样速度，以满足实时采集、实时处理和实 时控制对速度的要求。
组态控制技术—监控篇
数据采集卡
数据采集系统概述
1．数据采集系统的含义 在科研、生产和日常生活中，模拟量的测量 和控制是经常的。为了对温度、压力、流量、速 度、位移等物理量进行测量和控制，都要先通过 传感器把上述物理量转换成能模拟物理量的电信 号（即模拟电信号），再将模拟电信号经过处理 转换成计算机能识别的数字量，送入计算机，这 就是数据采集。用于数据采集的成套设备称为数 据采集系统（DAS，Data Acquisition System）。
数据采集系统概述
2、 现代数据采集系统的特点： 1）现代数据采集系统一般都内含有计算机系统， 这使得数据采集的质量和效率等大为提高，同时 显著节省了硬件投资。 2）软件在数据采集系统中的作用越来越大，增加 了系统设计的灵活性。 3）数据采集与数据处理相互结合得日益紧密，形 成了数据采集与处理相互融合的系统，可实现从 数据采集、处理到控制的全部工作。
数据采集卡的产生
为了满足PC机用于数据采集与控制的需要，国内外 许多厂商生产了各种各样的数据采集板卡（或 I/O 板 卡）。这类板卡均参照IBM-PC机的总线技术标准设计和 生产，用户只要把这类板卡插入 PC机主板上相应的 I/O 扩展槽中，就可以迅速方便地构成一个数据采集与处理 系统，从而大大节省了硬件的研制时间和投资，又可以 充分利用PC机的软硬件资源，还可以使用户集中精力对 数据采集与处理中的理论和方法进行研究、进行系统设 计以及程序的编制等。
数据采集系统概述
3．数据采集系统的功能
5）数据存储 数据存储就是按照一定的时间间隔，如1小时、1天、1 月等，定期将某些重要数据存储在外部存储器上。 6）打印输出 打印输出就是按照一定的时间间隔，如分钟、小时、月 的要求，定期将各种数据以表格或图形的形式打印出来。
7）人机联系 人机联系是指操作人员通过键盘、鼠标或触摸屏与数据 采集系统对话，完成对系统的运行方式、采样周期等参数和 一些采集设备的通信接口参数的设置。此外，还可以通过它 选择系统功能，选择输出需要的画面等。
数据采集系统概述
3．数据采集系统的功能
3）二次数据计算 通常把直接由传感器采集到的数据称为一次数据，把通 过对一次数据进行某种数学运算而获得的数据称为二次数据。 二次数据计算主要有求和、最大值、最小值、平均值、累计 值、变化率、样本方差与标准方差统计方式等。 4）数据显示 显示装置可把各种数据以方便于操作者观察的方式显示 出来，屏幕上显示的内容一般称为画面。常见的画面有：相 关画面、趋势图、模拟图、一览表等。
数据采集卡的种类
基于PC总线的板卡种类很多，其分类方法也有很多 种。按照板卡处理信号的不同可以分为模拟量输入板卡 (A/D卡)、模拟量输出板卡(D/A卡)、开关量输入板卡、开 关量输出板卡、脉冲量输入板卡、多功能板卡等。其中多 功能板卡可以集成多个功能，如数字量输入/输出板卡将 模拟量输入和数字量输入/输出集成在同一张卡上。根据 总线的不同，可分为PCI板卡和ISA板卡。
Hale Waihona Puke Baidu
数据采集系统概述
3．数据采集系统的功能 2）信号调理 信号调理是对从传感器输出的信号做进一步的 加工和处理，包括对信号的转换、放大、滤波、储 存、重放和一些专门的信号处理。另外，传感器输 出信号往往具有机、光、电等多种形式。而对信号 的后续处理往往采取电的方式和手段，因而必须把 传感器输出的信号进一步转化为适宜于电路处理的 电信号，其中包括电信号放大。通过信号的调理， 获得最终希望的便于传输、显示和记录，以及可做 进一步后续处理的信号。
数据采集卡的种类
按照板卡安装位置的不同，DAQ板卡产品可
以分为内插式（plug-in）板卡和外挂式板卡两类；
内插式板卡包括基于ISA、PCI、PCMCIA等各种
计算机内总线的板卡，外挂式DAQ板卡则包括 USB、IEEEl394、RS232/RS485和并口板卡。内 插式DAQ板卡速度快，但插拔不方便；外挂式 DAQ板卡连接使用方便，但速度相对交慢。
效率就越高，取得的经济效益就越大。
数据采集系统概述
3．数据采集系统的功能 由数据采集系统的任务可以知道，数据采 集系统具有以下几方面的功能。 1）数据采集 计算机按照预先选定的采样周期，对输入 到系统的模拟信号进行采样，有时还要对数 字信号、开关信号进行采样。数字信号和开 关信号不受采样周期的限制，当这类信号到 来时，由相应的程序负责处理。
还有其它一些专用I/O板卡，如智 能接口卡、虚拟存储板（电子盘）、信 号调理板、专用（接线）端子板等，这 些种类齐全、性能良好的I/O板卡与IPC
配合使用，使系统的构成十分容易。