虛擬儀器技術(shù)

1、虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第1頁第第4 4章章 DAQDAQ虛擬儀器硬件技術(shù)虛擬儀器硬件技術(shù)引言引言4.1 4.1 數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4.2 4.2 信號獲取與信號調(diào)理技術(shù)信號獲取與信號調(diào)理技術(shù)4.3 4.3 采樣保持與采樣保持與A/DA/D轉(zhuǎn)換技術(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)4.4 4.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù) 4.5 PCI4.5 PCI總線及其接口技術(shù)總線及其接口技術(shù) 4.6 4.6 多通道的組建方案多通道的組建方案4.7 4.7 多功能數(shù)據(jù)采集卡典型實(shí)例分析多功能數(shù)據(jù)采集卡典型實(shí)例分析虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第2頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第3頁虛擬儀器技術(shù)虛

2、擬儀器技術(shù)第4頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第5頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第6頁位 數(shù)級數(shù)1 LSB（滿度值的百分?jǐn)?shù)）1 LSB（10V滿度）82560.391%39.1mV1240960.0244%2.44mV16655360.0015%0.15mV2010485760.000095%9.53V24167772160.0000060%0.60V虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第7頁m a xm i n2 0 lgiiiVIVma xmi n2 0l gffAIA虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第8頁2223222123100%AAHAAA虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第9頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第10頁虛擬儀器技術(shù)

3、虛擬儀器技術(shù)第11頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第12頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第13頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第14頁oo1o2oi1i2i1i2o1o2()()()UUUUGUUUUUU111oigUUI R222oigUUI R12iiggUUIR121212gooiigRRRUUUUR虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第15頁6552146331oooRRRUUURRRR11212oiigURGUUR 虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第16頁ocicCMRR20lg(dB)UU虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第17頁ROR41133161632UIURRUR 3210O321044(2222)22RRUUUDDDD

4、D 虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第18頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第19頁REFO U T82VUD 虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第20頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第21頁1122 2iFScnduUtLSBdtcntf221虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第22頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第23頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第24頁分類方式類 型按器件工藝結(jié)構(gòu)1. 組件型A/D轉(zhuǎn)換器2. 混合（集成）電路A/D轉(zhuǎn)換器3. 單片式A/D轉(zhuǎn)換器 （1）雙極型（2）MOS型（3）雙極-MOS型按轉(zhuǎn)換器工作原理1. 間接型A/D轉(zhuǎn)換器（1）積分型（電壓-時(shí)間變換型）A/D轉(zhuǎn)換器（2）電壓-頻率變換型A/D轉(zhuǎn)換器（V-F變換器

5、）2. 比較型（直接型）A/D轉(zhuǎn)換器（1）反饋比較型（2）無反饋比較型3. 型A/D轉(zhuǎn)換器按轉(zhuǎn)換器精度1. 低精度（8位及8位以下） 2. 中精度（912位）3. 高精度（1316位） 4. 超高精度（16位以上）按轉(zhuǎn)換速率1. 低速（1ms） 2. 中速（1ms1s）3. 高速（1s0.01s） 4. 超高速（0.01s）虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第25頁類 型并聯(lián)比較式分級型逐次逼近式型積分式V/F型主要特點(diǎn)超高速高速速度精度價(jià)格等綜合性價(jià)比較高高分辨率高精度高精度，低成本高抗干擾能力低成本高分辨率分辨率（位）61081681616241216816轉(zhuǎn)換時(shí)間幾十ns幾十幾百ns幾幾十s幾幾十

6、ms 幾十幾百ms幾十幾百ms采樣頻率幾十MS/s幾MS/s幾十幾百kS/s幾十kS/s幾幾十S/s幾幾十S/s價(jià) 格高高中中低低主要用途超高超視頻處理視頻處理高速數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集工業(yè)控制音頻處理數(shù)字儀器數(shù)字儀器數(shù)字儀器簡易A/D虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第26頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第27頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第28頁409554.9988V4096虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第29頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第30頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第31頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第32頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第33頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第34頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第35頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀

7、器技術(shù)第36頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第37頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第38頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第39頁C/BE#3C/BE#2C/BE#1C/BE#0命令類型0000中斷響應(yīng)0001特殊周期0010I/O讀0011I/O寫0110內(nèi)存讀0111內(nèi)存寫1010配置讀1011配置寫1100內(nèi)存重復(fù)讀1101雙周期1110高速緩存讀1111高速緩存寫虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第40頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第41頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第42頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第43頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第44頁設(shè)備ID廠商ID00H狀態(tài)命令04H類型碼版本ID08HDIST頭域類型延時(shí)計(jì)數(shù)器Ca

8、tch行0CH基地址寄存器10H保留28H保留2CH擴(kuò)展ROM基地寄存器30H保留34H保留38HMax-LatencyMin-Latency中斷引腳中斷線3CH虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第45頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第46頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第47頁maxd11LSBd22 2FScnUUtt1maxdd2FSncUUtt虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第48頁maxdcos|dmUUtt過零處2mmUf UFS22ncmUftU虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第49頁FS1maxAPdd2nUUttFS1maxAPdd2nUUtt虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第50頁FSAP50kHz,10V,3ns,1

9、1sfUtnsf)/(5 . 01)(81. 0)(3)(44. 2maxsVfUsVnsmVdtdUsFS)/(11)(81.0)(3)(44.2maxsVfUsVnsmVdtdUsFSsfsfsf虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第51頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第52頁AC3 st APc3ns,40 sttmaxTH11.39kHz2ffmaxTH11.39kHz2ff而根據(jù)孔徑誤差確定的信號上限頻率為 FSmax1APm1036(kHz)22nUftU由于 maxmaxff信號的上限頻率取決于每路信號的吞吐時(shí)間，而非孔徑誤差 。虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第53頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第54頁虛擬

10、儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第55頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第56頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第57頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第58頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第59頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第60頁引腳信號名方向參考說 明1-8ACHAIAGNDA/D通道模擬輸入通道07。9AISENSE/AIGNDI/OAGND模擬輸入傳感/模擬輸入地在RSE模式中接AGND，在NRSE模式中接模擬輸入傳感。10DAC0OUTAOAGNDD/A通道模擬輸出通道0。11AGNDN/AN/A模擬輸出地模擬輸出電壓的參考地，差分測量中的偏置電流返回點(diǎn)。12DAC1OUTAOAGNDD/A通道模擬輸出通道1。13，50DGN

11、DN/AN/A數(shù)字地?cái)?shù)字信號和+5V電源的參考地。14-21PADIODGND數(shù)字I/O端口端口A的雙向數(shù)據(jù)線，A7至A0。PA7為高位，PA0為低位。22-29PBDIODGND數(shù)字I/O端口端口B的雙向數(shù)據(jù)線，B7至B0。PB7為高位，PB0為低位。30-37PCDIODGND數(shù)字I/O端口端口C的雙向數(shù)據(jù)線，C7至C0。PC7為高位，PC0為低位。38EXTTRIGDIDGND外部觸發(fā)觸發(fā)DAQ操作的外部控制信號。39EXTUPDATE*DIDGND外部更新更新DAQ輸出的外部控制信號。虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第61頁40EXTCONV*DIODGND外部轉(zhuǎn)換定時(shí)A/D轉(zhuǎn)換（DI）和使用

12、SCXI時(shí)驅(qū)動(dòng)SCANCLK（DO）的外部控制信號。41OUTB0DODGNDB0輸出計(jì)數(shù)器B0的數(shù)字輸出信號。42GATB0DIDGNDB0門控計(jì)數(shù)器B0的門控外部控制信號。43OUTB1DIODGNDB1輸出計(jì)數(shù)器B1的數(shù)字輸出信號，定時(shí)掃描間隔的外部控制信號。44GATB1DIDGNDB1門控計(jì)數(shù)器B1的門控外部控制信號。45CLKB1DIDGNDB1時(shí)鐘計(jì)數(shù)器B1的外部控制時(shí)鐘信號。46OUTB2DODGNDB2輸出計(jì)數(shù)器B2的數(shù)字輸出信號。47GATB2DODGNDB2門控計(jì)數(shù)器B2的門控外部控制信號。48CLKB2DIDGNDB2時(shí)鐘計(jì)數(shù)器B2的外部控制時(shí)鐘信號。49+5VDODG

13、ND+5V電壓范圍+4.65V+5.25V，電流為時(shí)熔斷。虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第62頁參數(shù)組態(tài)模擬輸出CHO極性雙極性5V（復(fù)位態(tài)）單極性0至10V模擬輸出CHI極性雙極性5V（復(fù)位態(tài)）單極性0至10V模擬輸入極性雙極性5V（復(fù)位態(tài)）單極性0至10V模擬輸入模式有參數(shù)的單端（RSE）（復(fù)位態(tài)）無參數(shù)的單端（NRSE）差分（DIFF）虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第63頁輸入方式說明RSERSE方式提供了8個(gè)單端輸入（它們通過多路器接測量放大器的正輸入端），其儀用測量器的負(fù)輸入端是參考模擬地。NRSENRSE方式提供了8個(gè)單端輸入（經(jīng)多路器接測量放大器的正輸入端），其測量放大器的負(fù)輸入端接AI S

14、ENSE/AI GND 端，而不接地。DIFFDIFF方式提供了4個(gè)差分輸入，其選用的通道對分別為（0，1）、（2，3）、（4，5）或（6，7）。測量放大器的正輸入端接通道0、2、4或6，而負(fù)輸入端接通道1、3、5或7。虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第64頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第65頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第66頁 增益倍數(shù)雙極性輸入范圍單極性輸入范圍125102050100-5.04.99756V-2.52.49878V-1.00.99951V-500499.756mV-250249.877mV-10099.951mV-5049.975mV09.99756V04.99878V01.99951

15、V0999.756mV0499.877mV0199.951mV099.975mV虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第67頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第68頁輸入方式信號源類型浮空信號源（與固定地?zé)o連接）有參考地信號源例子： 不接地?zé)犭婑?；帶隔離輸出的信號調(diào)理；電池組設(shè)備；例子：非隔離輸出的插入式儀器差分（DIFF）單端有地參考（RSE）單端無地參考（NRSE）AIGNDRAISENSEACHV1AIGNDAISENSEACHV1AIGNDACH(-)ACH(+)V1RAIGNDACH(-)ACH(+)V1AIGNDACHV1+ Va -ACHV1地環(huán)泄漏Vg將混入被測信號中不推薦虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第

16、69頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第70頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第71頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第72頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第73頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第74頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第75頁 虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第76頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第77頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第78頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第79頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第80頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第81頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第82頁可 編 程工作方式A組B組PC7PC6PC5PC4PC3PC2PC1PC0方式0I/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/O方式1(輸入)I/OI/OIBFASTB*AIN

17、TRASTB*BIBFBINTRB方式1(輸出)OBF*AACK*AI/OI/OINTRAACK*BOBF*BINTRB方式2OBF*AACK*AIBFASTB*AINTRAI/OI/OI/O 虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第83頁信號名類型說 明STB*輸入選通輸入為低時(shí)將數(shù)據(jù)裝入輸入鎖存器。IBF輸出輸入緩沖滿為高表示數(shù)據(jù)已裝入輸入鎖存器。這是一個(gè)主要的輸入確認(rèn)信號。ACK*輸入確認(rèn)輸入為低表示寫入某一端口的數(shù)據(jù)已被接受。該信號是接收PCI-1200卡的數(shù)據(jù)的外部設(shè)備發(fā)出的響應(yīng)。 OBF*輸出輸出緩沖滿為低表示數(shù)據(jù)已被寫入某一輸出端口。INTR輸出中斷請求當(dāng)82C55A在數(shù)據(jù)傳送期間請求服務(wù)時(shí)變高。設(shè)置合適的中斷使能信號來產(chǎn)生該信號。RD*內(nèi)部讀信號該信號是由PCI接口電路產(chǎn)生的讀信號。WR*內(nèi)部寫信號該信號是由PCI接口電路產(chǎn)生的寫信號。DATA雙向某一端口的數(shù)據(jù)線該信號表示某一端口數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)什么時(shí)候有效或?qū)⒂行?。虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第84頁 虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第85頁虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)第86頁