以微機(jī)為基礎(chǔ)的多通道同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

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1、IEEE電子工業(yè)匯報,V0LIE-31,1984年11月4日以微機(jī)為基礎(chǔ)的多通道同步數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)G?SRIDHARAN大部分抽象的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都是使用一個連續(xù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法。因此，模擬信號的采樣瞬間在時間上是分散的。然而，當(dāng)數(shù)據(jù)是必學(xué)的對于研究系統(tǒng)識別標(biāo)志的時候，或者當(dāng)快速的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換對于大量的模擬通道是有關(guān)的時候，同步信號才可以滿足需要的。一個對于以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的8通道同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有成本效益的技術(shù)在這里被提出來。當(dāng)使用單板機(jī)的SDK-85的吋候，完整的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和提取存儲在RAM屮的值只需要93微秒的CPU時間。作為A/D轉(zhuǎn)換器（ADC's）是一個內(nèi)存映射

2、的操作模式，該系統(tǒng)幾乎可以無限期地擴(kuò)大。同時該電路也可處理的12位的A/D轉(zhuǎn)換器。I.引言多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，往往需要在數(shù)字化測量和控制上應(yīng)用。它們總是涉及A/D轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換器（ADC）是先于模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)（MUX閑采樣保持器（S/H）的⑴當(dāng)ADC轉(zhuǎn)換時間相對于采樣間隔非常小，時分多路轉(zhuǎn)換方法（TDM）將是適當(dāng)?shù)摹５?，如果釆樣時間小而且很多通道有對象了，TDM的方法是不合適的。此外，如果數(shù)據(jù)采集成為系統(tǒng)辨識實(shí)驗(yàn)裝置的一部分，那么各種各樣的信號像輸入，輸出，和狀態(tài)是需要同時采樣的。例如，一個活躍的磁懸浮的參數(shù)估計(jì)在四位集合輸入和輸出信號將要被用于測量采樣間隔小于一毫秒

3、的時候，我們發(fā)現(xiàn)了TDM技術(shù)的不精確。這是因?yàn)?，對于一個20（毫秒/通道）的采集時間，8通道轉(zhuǎn)換活動將跨越近百分之二十的釆樣間隔。各種輸入和輸出沒有一致的釆樣可能導(dǎo)致估計(jì)失誤。其他的研究人員也已經(jīng)表達(dá)了對同吋的A/D轉(zhuǎn)換識別系統(tǒng)環(huán)境的渴望［6］。在本論文中，我們提出了一個同步常識8通道的微機(jī)接口數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)的原始方案。它只需要數(shù)據(jù)總線和一些地址和接口控制線，并致力于存儲器映射的設(shè)備。在一個零時文件里從開始轉(zhuǎn)換到存儲了8個字節(jié)，這軟件只用了大約93毫秒。這一經(jīng)濟(jì)有效的方法可以更容易被擴(kuò)展去處理更多的模擬通道。在這篇論文里，電路細(xì)節(jié)和運(yùn)算控制程序都被解釋了。投稿日期1984

4、年3月14B,修訂1984年6月12日.作者與國防冶金研究實(shí)驗(yàn)室，P.O.Kanchanbagh,海得拉巴,500258,印度II.多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分類如圖1所示，描述了一些實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集功能的方法，以及它們的硬件要求。各種模擬信號的連續(xù)A/D轉(zhuǎn)化用TDM方法是最簡單的。如果模擬信號的時間常數(shù)按ADC的轉(zhuǎn)換時間的比例很大，那么S/H放大器可以忽略。器件有ADC,模擬多路復(fù)用器和S/H放大器，全部組合在一個包里，可供選擇」同步數(shù)據(jù)采集是更復(fù)雜的。一種方法是使用一個ADC,S/H放大器和模擬開關(guān)結(jié)合，用來完成功能。S/H放大器和模擬多路復(fù)用通道一樣多，因?yàn)檫@里將需要模

5、擬信號。每個模擬信號進(jìn)行采樣都有獨(dú)特的S/H放大器。多路轉(zhuǎn)換器，S/H放大器的運(yùn)用時與ADC-個一個按順序連接的。這種方法可稱為一個假同步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，因?yàn)?，抽樣是同步的，?shí)際的A/D轉(zhuǎn)換是受單個ADC的影響，和各種模擬信號抑制S/H設(shè)備是被TDM挑選出來的。在這里，整段轉(zhuǎn)換時期內(nèi)每個S/H器件是保持連接到ADC輸入線，此外S/H設(shè)備須在“持有”模式，直至整個轉(zhuǎn)換活動結(jié)朿。因此，地址總線的簡單編碼，可能不足以產(chǎn)生必要的控制信號。相反，一個專用輸出端口將是必要的。為了推斷出能夠證明有利性超過上述的方法，接下來的設(shè)計(jì)目的就被確定了。1）數(shù)據(jù)釆集應(yīng)該是在性質(zhì)上真正同步。這可以通過

6、分配一個獨(dú)立的ADC給每個模擬通道可以簡單的實(shí)現(xiàn)。有趣的是，這個因素使得它比圖1的方法的成本劃算彳2）微機(jī)有效的在微機(jī)內(nèi)存系統(tǒng)上運(yùn)用地址總線，數(shù)據(jù)總線和一些控制輸入，將操作在內(nèi)存地圖模式和界面上。3）它應(yīng)該能夠擴(kuò)大，以支持大量的模擬通道的能力。1Burr-BrownResearchCorportation的SDM853和SDM857,以及AnalogDevices,Inc?的AD363,都是一些例子。2在H前的市場價格，低成木的采樣/保持放大器AD582成本消耗比CMOS8位A/D轉(zhuǎn)換器AD7574約1?6倍。多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（N■通道）按時間劃分的多通道(TDM)A

7、BADC+S/HAMP內(nèi)部+MUXADC-MUX&S/H同步的ADC+N-S/HN-ADCZS(被捉AMPZS+MUX議的技術(shù)）CD圖1多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分類，各種方法的需求設(shè)備的說明III?推薦的方法為了說明這個方法，一個8通道，8位同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在這里被選出來。在這方而，CMOS單片器件，AD7574[7],在單片機(jī)SDK-85⑻，⑼軟件控制之下，完成A/D轉(zhuǎn)換。AD7574是一個8位單片微機(jī)兼容的ADC,轉(zhuǎn)換吋間是15毫秒。它的數(shù)據(jù)線采用三態(tài)邏輯，允許直接了連接到微機(jī)數(shù)據(jù)總線。因此，它作為一個內(nèi)存印象圖裝置時很界面的。通過CS非