基于U120816卡的数据采集软件设计
样的效果，而不必增加采样保持电路。这种方法一定时间间隔扫描输入通道，用脉冲来计算各通道两次扫描的时间间隔。
(3) 分辨率
ADC的位数越多，分辨率就越高，可区分的电压就越小。例如，三位转化器把模拟电压分成2’(8位)段，每段用二进制代码在000到In之间表示，因而数字并不能真实反映原始信号，因为一部分信息被漏掉了。如果增加到16位，代码增加到655536，这样就可以得到较为精确地反映原始信号的数字信号。
(4) 电压范围
电压范围指ADC能扫描到最高和最低电压。一般情况下，由于DAQ卡的电压范围可以调节，所以将信号电压范围调到与微机相匹配以便利用其可靠的分辨率范围。范围、增益、分辨率决定了可分辨的最小电压变化，它表示ILSB。例如，某DAQ板的分辨率为16位，范围取0一 1OV，增益取 100，则有 1LSB=(10/100xZ’6)=1.5协v，这样一来，在数字化的过成中，一位的分辨率为1.spv。
(5) 模拟输出
模拟输出电路通常是为DAQ板的系统提供激励电压或电流。DAQ输出信号由停滞、转换率、分辨率等构成。停滞时间和转换率决定了输出信号幅值改变的快慢。
(6) 定时I/0
许多场合都要用到定时器，如数字脉冲定时、产生方波等。定时器包括三个重要信息:门限信号、计时信号、输出。门限信号实际上是触发信号一使它工作或不工作;计时信号也就是信号源，它提供了继续其操作的时间基准;输出是在输出线上产生方波和脉冲。他们最重要的参数是分辨率和时钟频率。高分辨率意味着计数器可以计更多的数，时钟频率决定了产生数据信号输入的快慢，频率越高，计数增长得越快，因而输入端的信号频率高，就可以产生高频的脉冲波和方波。
4 驱动软件
没有软件，甚至没有好的软件，数据采集硬件系统不可能发挥很大的作用。数据系统一个主要方面是驱动软件的使用。驱动软件是直接对数据采集硬件系统来进行设计的软件层，管理着系统的操作以及和计算机资源的组合，比如CPU中断、DMA传送、存储器等。驱动软件在保持高性能、提高给用户易于理解的基础的同时，隐藏了复杂、详细的硬件及程序设计。N工一DAQ就是N1公司高性能数据采集及驱动程序。数据采集技术是电子测量仪器的基础，当然也是虚拟仪器的基础。只有当数据采集部分正确工作，整个虚拟仪器系统才能正确工作。
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3.2数据采集系统的设计
数据采集系统简称 DAS(DataAequisitionSyst。m)是信息科学的重要分支，它不仅应用在现代智能检测系统中，而且在现代工业生产、国防军事及科学研究等方面都得到广泛应用，无论是过程控制状态检测、还是故障诊断、质量检测，都离不开数据采集系统。数据采集系统是计算机、智能仪器与外界物理世界联系的桥梁，是获取信息的重要途径。其核心是计算机，它对整个系统进行控制和数据处理。它所处理的是数字信号，因此输入的模拟信号必须进行模数(A/D)转换，将模拟信号量化:，变成数字信号。数据采集系统的原理框图如图3.1所示，它由多路开关、采样/保持器、放大器、A/D转换器、计算机等组成。数据采集要经过采样和量化两个必要步骤。采样过程是将被测的连续信号离散化，从连续信号中抽取采样时刻的信号值，由多路开关、采样/保持器完成。如果被测信号变化缓慢，也可以不用采样/保持器。多路开关将各路信号轮流切换到输入端，对各路信号分时采样。A/D转换器将采样信号量化，将转换成的数字信号输入到计算机中。放大器、滤波器可根据被测信号的大小及干扰的强弱选用。有的系统不采用公用放大器，而根据信号特点单独配置。
传感 传 感 。 。 传感
3.2.1采样/保持器的工作原理
在实际系统中用到A/D转换时，如果模拟信号变换较快，那么，为了保证转换精度，就要在A/D转换之前加上采样/保持电路，使得在A/D转换期间输入的模拟信号保持不变。采样/保持电路有两种工作方式，即采样方式和保持方式。在采样方式下，采样/保持器的输出必须跟踪模拟输入电压:在保持方式下，采样/保持器的输出将保持采样命令发出时刻的电压输入值，直到保持命令结束为止。图4一3为采样/保持器的原理电路。从图中可以看到，采样/保持器由输入缓冲放大器、输出缓冲放大器、保持电容和控制开关组成。
多路开关 大器 放样保持器 采A/D 转 换 器 算机 计
图 3.1 数据采集卡结构
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图 3.2 采样/保持器
3.2.2多路转换模拟开关
模拟开关是数据采集系统中主要部件之一，它的作用是切换各路输入信号。在测控系统中，被测量经常是几个或者几十个，为了降低成本和减小面积，系统通常使用公共的放大器、采样/保持器以及A/D转换器，因此需要使用多路开关轮流把各路被测信号分时的与这些公用器件连通。
图 3.3 多路转换模拟开关
为了满足不同需要，现己开发出各种集成模拟开关，按输入信号的连接方式可以分为单端输入和差动输入。图3.3为LF13508单端8通道多路模拟开关原理框图，它有三个二进制控制输入端口。三个二进制控制信号经过三八译码器后，选择51-58个输入通道中的一个通道与输出端D接通。EN为使能端，当EN=0时，通道断开，禁止模拟量输入;当EN=1时，通道接通，允许控制输入端选中的模拟量输入，并和输出通道相连。在实际数据采集系统中，有时采样点数不止八路，因此需要使用多个集成模拟开关进行通到扩展，以满足要求。
3.3 U120816的基本组成
3.3.1 U120816数据采集卡简介
USB技术是1980年串口和并口技术出现以来，最重要的计算机外设互联标准
之一，它追求的是外设的通用性。为了把外围设备连接PC机上，USB提供了一
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种低成本的解决方案，设备连接后由USB自动检测，并且由软件自动配置，完成后即可使用，不需要用户干涉。USB定义了一种简单的连接器，它可以用来连接任何一个USB设备，多个连接器可以通过USB集成器连接。每个USB总线支持127个设备的连接，USB支持三种设备传输速率：1.5Mbps，12Mbps,和480Mbps传输速率。外围设备能够直接通过总线供电，USB总线提供最大5V电压，500mA的电流。USB设备不像ISA，EISA设备，它不需要内存和I/0地址
空间，也不需要中断请求线路。USB事务处理包括错误检测机制。
图3.4 U120816-USB数据采集卡
U120816具有基本的数据采集功能，其应用范围包括简单的数据记录、便携式测量和学术机构的实验室试验。其强大的功能足以用于更为复杂的测量应用。 USBDAQ– U120816全速多功能数据采集卡,由8路模拟输入,16路双向数字I/O线,两个10位PWM脉宽调制输出口,一个16位计数器,多个iUSBDAQ可以联接于一台计算机。（如下图3.4) U120816 是一个USB数据采集卡，功能强大，应用范围广。带八路放大器的USB2.0数据采集卡可以直接对桥式传感器,如压力,称重传感器和热电偶温度传感器等的信号进行采集,是基于iUSBDAQ– U120816模块上加一信号调理器的,应用更范围。
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Vbus 外部电源 USB微控制器 8通道 12/14位ADC 12位ADC 12位ADC 图 3.5
设备控制模型 PC控制模式参数特征:
AO 0 +5V/200mA 全速接口 USBUSB P1 数字I/O接口 1. 1. USB 2.0/1.1 全速界面(full speed interface) 2. 通过CE标准认证
3. USB 电缆线供电(Bus Powered)
4. 8个 单端(Single-Ended), 12-Bit 模拟输入(Analog Inputs), 100Ks/s ADC.
5. 0-4.096 V 模拟输入电压范围(Analog Input Range ), 解析度为1mv. 6. 支持扫描模式 (Scan Mode, 软件定时)和连续流模式(STREAMING Mode,硬件定时)的数据 采集模式. 采集频率可设.在连续STREAMING模式下能实时将数据不间断的采集到PC, 总通过 率多至 64kSamples/sec, 单通道的通过率也能多至64kSamples/second for StreamingMode采集输入. 7. 一个外部触发线供给STREAMING模式下数据采集 8. 一个video/Log 触发输出线
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SPI P0 +2.5v/CAL AI 模拟I/O接口 AO 1