[教育]張樹文油氣儲運系統(tǒng)自動化第一章2節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1、第2節(jié) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),2.1 概 述,微型計算機廣泛應用于測量和控制，形成了各種各樣的通用或專用微機測控系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能把模擬的物理參數(shù)的真實世界與數(shù)字處理和數(shù)字控制的仿真世界連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉換與傳送的功能。,,,一般來說，在微機測控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括：模擬信號的輸入輸出和數(shù)字信號的輸入輸出，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入稱為數(shù)據(jù)收集，輸出稱之為數(shù)據(jù)分配。 數(shù)據(jù)收集是將來自各種各樣傳感器的模擬量實

2、時地、準確地測量或匯集起來，送到后續(xù)的計算機進行實時處理，并輸出以實現(xiàn)對物理系統(tǒng)的控制，或記錄存儲起來以供事后的分析之用。圖 2.1.1是數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的一般組成框圖。,,,數(shù)據(jù)收集系統(tǒng),數(shù)據(jù)分配是數(shù)據(jù)收集的逆向轉換，在計算機化的反饋控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)收集作為系統(tǒng)的輸入，計算機通過數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)輸出控制功能來閉合過程控制回路。 由于計算機的控制輸出是數(shù)字數(shù)據(jù)，因而必須轉換成模擬信號以驅動過程。 轉換采用D/A轉換器，

3、每個D/A轉換器是通過緩沖鎖存器與計算機數(shù)據(jù)總線相連接，鎖存器的操作是由計算機控制的地址譯碼與控制邏輯來完成。,圖3.1.2 數(shù)據(jù)分配系統(tǒng),,閥門,設計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基本問題如下： ①輸入輸出通道的分辨率及精度； ②輸入輸出通道數(shù)及多通道的結構配置； ③輸入通道的采樣速率及數(shù)據(jù)吞吐率； ④輸出通道的穩(wěn)定時間； ⑤輸入模擬信號的調理； ⑥輸出負載

4、特性及驅動問題； ⑦與微機接口時尋址和控制方式； ⑧成本因素。,建立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方式有兩種：其一，選用標準集成電路自行設計所需要的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這就是芯片級設計。其二，選用通用模塊板，通過標準總線的連接構成所要求的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這就是板級設計，也稱之為系統(tǒng)集成。,前者經(jīng)濟合理，對設計者要求高，且周期長；后者可擴展性好，周期短，但成本遠高于前者，對特殊要求的應用不能完全適用。,2.2 數(shù)據(jù)采集原理,

5、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)分配的綜合系統(tǒng)，既具有模擬信號轉換為數(shù)字信號的功能，又具有數(shù)字信號轉換為模擬信號的功能。 可以說數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是實現(xiàn)信號變換并進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募嬎銠C、模數(shù)轉換與數(shù)模轉換于一體的混合系統(tǒng)。,A/D--模擬信號轉換為數(shù)字信號的過程是采樣過程與量化過程的結合，采樣的實質是將連續(xù)信號離散化，量化的過程是將已離散的信號進行編碼變換成數(shù)字碼的過程。 D/A--數(shù)字信號轉換為模擬信號的過程是將已采樣信號

6、恢復的過程。,采樣――利用采樣脈沖序列，從信號中抽取一系列離散值，使之成為采樣信號x(nTs)的過程。 Ts稱為采樣間隔，或采樣周期，1/Ts = fs 稱為采樣頻率。 由于后續(xù)的量化過程需要一定的時間τ，對于隨時間變化的模擬輸入信號，要求瞬時采樣值在時間τ內(nèi)保持不變，這樣才能保證轉換的正確性和轉換精度，這個過程就是采樣保持。正是有了采樣保持，實際上采樣后的信號是階梯形的連續(xù)函數(shù)。,1、A/D轉換,,§2.2.

7、1 模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A),編碼―將離散幅值經(jīng) 過量化以后變?yōu)槎M制數(shù)的過程,4位A/D: XXXX,X(1) ? 0101,X(2) ? 0011,X(3) ? 0000,量化―把采樣信號經(jīng)過舍入或截尾的方法變?yōu)橹挥杏邢迋€有效數(shù)字的數(shù)，稱為量化。,x(1)=5x(2)=4x(3)=0x(4)=0,x(5)=4x(6)=5x(7)=1x(8)=0,信號的六等份量化過程,§2.2.1 模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D

8、/A),2) A/D轉換器的技術指標,(1) 分辨率 用輸出二進制數(shù)碼的位數(shù)表示。位數(shù)越多，量化誤差越小，分辨力越高。常用有8位、10位、12位、16位等。(2) 轉換速度 指完成一次轉換所用的時間，如:1ms(1kHz)； 10us(100kHz) (3) 模擬信號的輸入范圍 如，5V， +/-5V，10V，+/-10V等。,,§2.2.1 模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A),2) A/D

9、轉換器的技術指標,(4) 轉換精度 A/D轉換器中采用分辨率和轉換誤差來描述轉換精度。 a) 分辨率用來說明A/D轉換器對輸入信號的分辨能力，有n位輸出的A/D轉換器能區(qū)分2n個不同等級，因此分辨率=VImax/2n，式中，VImax是輸入模擬信號的最大值。 b) A/D轉換器的轉換誤差通常以輸出誤差的最大值形式給出，它表示實際輸出數(shù)字量和理論上應得到的

10、數(shù)字量之間的差別，通常規(guī)定應小于＋1/2LSB。,,§2.2.1 模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A),2、D/A轉換過程和原理,D/A轉換器是把數(shù)字信號轉換為電壓或電流信號的裝置。,D/A轉換器一般先通過T型電阻網(wǎng)絡將數(shù)字信號轉換為模擬電脈沖信號，然后通過零階保持電路將其轉換為階梯狀的連續(xù)電信號。只要采樣間隔足夠密，就可以精確的復現(xiàn)原信號。為減小零階保持電路帶來的電噪聲，還可以在其后接一個低通濾波器。,§2.2.1 模數(shù)

11、(A/D)和數(shù)模(D/A),D/A轉換器的技術指標,(1) 分辨率 D/A轉換器的分辨力用可用輸入的二進制數(shù)碼的位數(shù)來表示。位數(shù)越多，則分辨力也就越高。常用的有8位、10位、12位、16位、24位、32位等。12位D/A轉換器的分辨率為1/212 =0.024%。,§2.2.1 模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A),D/A轉換器的技術指標,(2) 轉換精度 轉換精度定義為實際

12、輸出與期望輸出之比。以全程的百分比或最大輸出電壓的百分比表示。理論上D/A轉換器的最大誤差為最低位的1/2，10位D/A轉換器的分辨率為1/210，約為0.1%，它的精度為0.05%。如10位D/A轉換器的滿程輸出為10V，則它的最大輸出誤差為10V×0.0005=5mV。,§2.2.1 模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A),D/A轉換器的技術指標,(3) 轉換速度 轉換速度是指完成一次D/A轉換所

13、用的時間。轉換時間越長，轉換速度就越低。,§2.2.1 模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A),A/D、D/A轉換過程中的量化誤差實驗：,§2.2.1 模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A),一、信號采樣,采樣是將采樣脈沖序列p(t)與信號x(t)相乘，取離散點x(nt)值的過程。,§2.2.2 采樣定理,一個連續(xù)信號經(jīng)過理想采樣以后，它的頻譜將沿著頻率軸每隔一個采樣頻率ωs ,重復出現(xiàn)一次，即其頻譜產(chǎn)生了周期延拓，其幅值

14、被采樣脈沖序列的傅立葉系數(shù)（Cn=1/Ts)所加權，其頻譜形狀不變。,一、信號采樣,§2.2.2 采樣定理,1 頻混現(xiàn)象,,,,（a）采樣頻率等于信號頻率，正弦信號離散后得到直流信號,（b）采樣頻率等于信號頻率的2倍，正弦信號離散后得到三角波信號,（c）采樣頻率小于信號頻率的2倍，正弦信號離散后得到更低頻率的正弦信號,§2.2.2 采樣定理,當采樣信號的頻率低于被采樣信號的最高頻率時，采樣所得的信號中混入了虛假的低頻

15、分量，這種現(xiàn)象叫做頻率混疊。,采樣頻率合適的情況下復原信號；采樣頻率過低的情況下，復原的是一個虛假的低頻信號。,1 頻混現(xiàn)象,§ §2.2.2 采樣定理,頻混現(xiàn)象又稱頻譜混疊效應，它是由于采樣信號頻譜發(fā)生變化，而出現(xiàn)高、低頻成分發(fā)生混淆的一種現(xiàn)象。,1 頻混現(xiàn)象,§2.2.2 采樣定理,1 頻混現(xiàn)象,信號x(t)的傅里葉變換為X(ω)，其頻帶范圍為

16、 -ωm~ωm；當采樣周期Ts較小時，ωs＞2ωm，周期譜圖相互分離如圖中(b)所示；當Ts較大時，ωs＜2ωm，周期譜圖相互重疊，即譜圖中高頻與低頻部分發(fā)生重疊，如圖中(c)所示，此即頻混現(xiàn)象，這將使信號復原時丟失原始信號中的高頻信息。,§2.2.2 采樣定理,2 采樣定理,為保證采樣后信號能真實地保留原始模擬信號信息，信號采樣頻率必須至少為原信號中最高頻率成分的2倍。這是采樣的基本法則，稱為采樣定理，亦

17、稱仙農(nóng)定理。,fs ＞ 2 fmax,§2.2.2 采樣定理,注意：滿足采樣定理，只保證不發(fā)生頻率混疊，而不能保證采樣信號能真實地反映原信號x(t)。工程實際中采樣頻率通常大于信號中最高頻率成分的3~5倍。,2 采樣定理,§2.2.2 采樣定理,A/D采樣前的抗混迭濾波：,2 采樣定理,§2.2.2 采樣定理,為便于數(shù)學處理，對截斷信號做周期延拓，得到虛擬的無限長信號。,用計算機進行測試信號處理時，不可

18、能對無限長的信號進行測量和運算，而是取其有限的時間片段進行分析，這個過程稱信號截斷。,§2.2.2 采樣定理,周期延拓后的信號與真實信號是不同的，下面從數(shù)學的角度來看這種處理帶來的誤差情況。,設有余弦信號x(t)，用矩形窗函數(shù)w(t)與其相乘，得到截斷信號：y(t) =x(t)w(t),將截斷信號譜 XT(ω)與原始信號譜X(ω)相比較可知，它已不是原來的兩條譜線，而是兩段振蕩的連續(xù)譜. 原來集中在f0處的能量被分散到兩個較寬

19、的頻帶中去了，這種現(xiàn)象稱之為頻譜能量泄漏。,§2.2.3 信號的截斷、能量泄露,周期延拓信號與真實信號是不同的：,,能量泄漏誤差,§2.2.3 信號的截斷、能量泄露,克服方法之一：信號整周期截斷,,§2.2.3 信號的截斷、能量泄露,為了減少頻譜能量泄漏，可采用不同的截取函數(shù)對信號進行截斷，截斷函數(shù)稱為窗函數(shù)，簡稱為窗。泄漏與窗函數(shù)頻譜的兩側旁瓣有關，如果兩側瓣的高度趨于零，而使能量相對集中在主瓣，就可以較

20、為接近于真實的頻譜。,克服方法之二：窗函數(shù),§2.2.3 信號的截斷、能量泄露,常用窗函數(shù)： (1) 冪窗——采用時間變量某種冪次的函數(shù)，如矩形、三角形、梯形或其它時間(t)的高次冪； (2) 三角函數(shù)窗——應用三角函數(shù)，即正弦或余弦函數(shù)等組合成復合函數(shù)，例如漢寧窗、海明窗等； (3) 指數(shù)窗——采用指數(shù)時間函數(shù)，如e-st形式，例如高斯窗等．,克服方法之二：窗函數(shù),§2.2.3 信號的截斷

21、、能量泄露,1. 矩形窗,矩形窗屬于時間變量的零次冪窗，函數(shù)形式為,相應的窗譜為：,矩形窗使用最多，習慣上不加窗就是使信號通過了矩形窗,優(yōu)點：主瓣比較集中缺點：旁瓣較高，并有負旁瓣，導致變換中帶進了高頻干擾和泄漏，甚至出現(xiàn)負譜現(xiàn)象。,§2.2.3 信號的截斷、能量泄露,2. 三角窗,三角窗亦稱費杰(Fejer)窗，是冪窗的一次方形式：,相應的窗譜為：,三角窗與矩形窗比較，主瓣寬約等于矩形窗的兩倍，但旁瓣小，而且無負旁瓣。,&

22、#167;2.2.3 信號的截斷、能量泄露,,3. 漢寧(Hanning)窗,漢寧窗又稱升余弦窗，其時域表達式為：,相應的窗譜為：,與矩形窗對比，漢寧窗主瓣加寬并降低，旁瓣則顯著減小。漢寧窗的旁瓣衰減速度也較快。比較可知，從減小泄漏觀點出發(fā)，漢寧窗優(yōu)于矩形窗。但漢寧窗主瓣加寬，相當于分析帶寬加寬，頻率分辨力下降。,§2.2.3 信號的截斷、能量泄露,2.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結構原理,2.3.1 模擬信號輸入通道的基本結構 1

23、. 特征指標 在考慮模擬信號輸入通道系統(tǒng)結構時必須注意以下特征指標： （1）輸入信號電平，一般將1V以上的電壓信號和1mA以上的電流信號作為高點平信號，電壓小于1mV和電流小于1mA的信號作為低電平信號。,（2）輸入容量，它是指能接收的模擬信號的點數(shù)，即通道數(shù)。 （3）采樣轉換速度，它是指總的模擬輸入通道將模擬信號轉換為數(shù)字信號并傳送至微機或存儲單元的速度，一般以每秒點數(shù)為標志。

24、 （4）系統(tǒng)總精度，一般為1.0～0.01%。 （5）共模抑制比。,系統(tǒng)采樣速度和信號電平是區(qū)分系統(tǒng)結構的主要標志。按采樣轉換速度快慢分為低速、中速和高速，且在低電平和高電平下具有不同的意義。模擬信號輸入通道速度分類(點/秒),2. 結構形式 1）分時多通道數(shù)據(jù)收集結構圖3.3.1分時多通道數(shù)據(jù)收集系統(tǒng),傳感器輸出的單端或雙端信號經(jīng)端子板輸入給信號調理電路進行調理，調理的內(nèi)容取決于

25、傳感器的電特性和信號用途，典型的調理包括：電的隔離、阻抗變換、放大、濾波、線性化以及各種各樣的計算等。 經(jīng)過調理的模擬信號達到數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的標準信號范圍（如電壓為0～±5V，電流為4～20mA），再輸出給模擬多路選通開關。,在控制器的控制指令控制下。某一通道被選通，便進入采樣保持放大器。采樣保持放大器的輸出接A/D轉換器，在計算機的控制下完成模擬信號到數(shù)字信號的轉換。 當傳感器輸出高電平信號時，

26、輸入端子板只需從機械方面考慮接線端的問題。,若傳感器輸出低電平信號時，輸入端子板不但要從機械方面考慮接線端的問題，還必須從電的方面加以考慮，特別要注意熱電勢及共模電壓引起的誤差，且信號調理電路必須有足夠的增益，以使低電平信號滿量程放大到后續(xù)的A/D轉換器的滿量程。,2）偽同步多通道數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)圖3.3.2 偽同步多通道數(shù)據(jù)收集,這種系統(tǒng)結構的主要特點是每個通道加了采樣保持放大器，可使各輸入通道的信號被同時采樣，消除了分時

27、采樣帶來的時間歪斜誤差。但由于A/D轉換器只有一個，轉換過程仍是分時進行的，在這一過程中由于各采樣保持放大器在保持時間內(nèi)的被保持信號的變化量不同，因此這種方式并不是真正同步的，故稱之為偽同步或準同步。,3）同步多通道數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)圖3.3.3 同步多通道數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)結構,這是完全與實際自然時間同步的多通道數(shù)據(jù)收集結構。不但采樣同步，消除了分時采集的歪斜誤差，而且轉換也是同步的，因此各通道轉換值完全瞬時對應。

28、 上述三種結構目前均有應用，究竟采用那一種結構，一般根據(jù)被采集信號的頻率范圍確定，對于緩變信號一般采用分時收集結構，對于中頻范圍的信號采用準同步收集結構，而對于動態(tài)范圍大的信號或高頻信號應采用同步結構。,2.3.2 模擬信號輸出通道的基本結構 1. 特征指標 在考慮模擬信號輸出通道結構時必須注意以下特征指標： ①輸出信號是電壓還是電流，還是兩者均有，是否有電隔離要求； ②輸出容量，這是

29、指輸出通道數(shù)； ③輸出精度； ④輸出穩(wěn)定時間。,2. 結構形式 1）數(shù)字分配分時轉換結構 這種結構是每個通道配置一套輸出數(shù)據(jù)鎖存器和D/A轉換器，計算機處理的結果數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線分時地選通至各通道輸出鎖存器，與此同時，D/A轉換器立即實現(xiàn)數(shù)字數(shù)據(jù)到模擬信號的轉換。各通道的輸出部分一般都設有信號調理電路，以完成V/I或I/V轉換、輸出信號標度變換，必要時進行信號濾波或電氣隔

30、離。,圖3.3.4 數(shù)字分配分時轉換結構,2）數(shù)字分配同步轉換結構圖3.3.5 數(shù)字分配同步轉換結構,這種結構在分時轉換結構的基礎上增設了一級鎖存器，計算機將分時處理后的數(shù)據(jù)分時鎖存入第一級鎖存器，待每個通道的鎖存器均已鎖存完畢后，再發(fā)出控制信號，將第一級鎖存器中的數(shù)據(jù)同步鎖存入第二級鎖存器，再由后續(xù)D/A轉換器同步轉換輸出。,3）分時轉換多通道模擬分配結構圖3.3.6 分時轉換多通道模擬分配結構,這種結

31、構的特點是各通道共用一個D/A轉換器和一個數(shù)據(jù)輸出鎖存器。計算機處理的結果數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線依通道順序分時傳送至輸出鎖存器并進行D/A轉換，產(chǎn)生相應通道的模擬輸出值，而每個模擬輸出通道在進行D/A轉換的同時，計算機選通相應通道的采樣保持器進行跟隨，當該通道轉換完成并接至下一個通道進行D/A轉換時，該通道的采樣保持器進入保持狀態(tài)。,顯然，正在進行 D/A轉換的通道，采樣保持器是跟隨狀態(tài)，而其它通道的采樣保持器都處在保持狀態(tài)。這種結構的優(yōu)點是

32、成本低，但是其缺點是在保持期間模擬輸出值由于采樣保持器的“漏電”會發(fā)生變化，如果每一輪的輸出周期較長，這種由于“漏電”造成的輸出誤差就較大。為保證輸出精度，對同一數(shù)據(jù)要進行“刷新”操作，從而加大了軟件的復雜性。,2.3.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制結構原理1. 編址技術 模擬信號輸入輸出的控制采用兩種不同的接口編址技術。即I/O專用編址和存儲器統(tǒng)一編址。使用那一種方法，將影響模擬信號輸入輸出系統(tǒng)的效率和軟件。不論什么編址方法

33、。模擬信號輸入輸出接口系統(tǒng)中都必須有一個硬件地址譯碼設備，以便計算機系統(tǒng)對接口系統(tǒng)實施有序管理。,1） I/O專用編址技術 I/O專用編址是指I/O的地址空間與存儲器的地址空間是互相獨立的，微處理器設有專門的輸入、輸出指令，I/O系統(tǒng)與CPU的數(shù)據(jù)交換是通過輸入輸出指令進行的。80X86微處理器系統(tǒng)采用的就是這種編址技術。,2）存儲器統(tǒng)一編址技術 這種方法不設專門的I/O地址空間，而是在存儲器空間中劃出一

34、個區(qū)域作為模擬I/O子系統(tǒng)的尋址區(qū)，不設立專門的輸入輸出指令，而是使用計算機指令系統(tǒng)中存儲器指令對I/O系統(tǒng)進行操作。51系列單片機采用的就是這種編址技術。,2. 控制方式 計算機對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制通常采用下面三種控制方式： 1）程序通道I/O傳送 最基本的控制結構包括查詢和中斷，都是程序通道I/O傳送方式。其特點是：模擬I/O子系統(tǒng)的全部功能都是在計算機CPU的程序控制下實現(xiàn)的。,(a

35、) (b) 圖3.3.7 程序通道I/O傳送結構原理 (a) 查詢 (b) 中斷,不論采用哪種編址方法，它們都是在計算機的讀/寫命令的控制下，進行選擇通道號、啟動轉換，取 A/D轉換結果值或送D/A數(shù)據(jù)等操作。 由于模擬I/O子系統(tǒng)對CPU而言是一種外圍設備，因此，在程序通道I/O傳送中，既允許采用查詢方式也允許

36、采用中斷方式進行數(shù)據(jù)傳輸。因此在模擬I/O子系統(tǒng)中一般都設有供查詢的狀態(tài)標志和有關中斷控制電路。,2）直接存儲器存?。―MA結構） 在程序通道I/O傳送方式中，數(shù)據(jù)交換是在CPU與RAM之間進行的，CPU發(fā)出地址及讀/寫信號，并經(jīng)過數(shù)據(jù)總線傳送信號。此時外設與RAM交換信息必須借助I/O指令和并行或串行I/O通道，通過CPU的累加器與RAM交換信息。,用這種控制方式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，速度較慢，不適用于高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，高速

37、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般采用 DMA結構，其工作過程如下： 首先，CPU根據(jù)一定的要求對DMA進行編程（初始化），設置傳送字節(jié)數(shù)內(nèi)存地址， DMA處于準備狀態(tài)。當A/D轉換器轉換完一個數(shù)據(jù)，即向DMA發(fā)出一個準備好信號，送到DMA的READY輸入端。,DMA檢測到READY信號有效，便向CPU發(fā)出總線請求信號BUSRQ，CPU接到BUSRQ信號后，向 DMA發(fā)回答B(yǎng)USACK信號，表示準備出讓總線控制權，DMA接到該信號后，即開

38、始實行總線控制。這時CPU被掛起來，所有數(shù)據(jù)總線、地址總線和部分控制總線均由 DMA管理，并按規(guī)定的時序進行數(shù)據(jù)的讀/寫操作。DMA傳送數(shù)據(jù)一結束，便自動撤消向CPU提出的總線請求信號， CPU重新控制總線。,3）通道表結構 圖3.3.8 通道表結構框圖,通道表結構可以對各個模擬輸入通道的采樣率、增益和通道順序用列表的形式預先選擇，解決了在隨機增益和通道輸入條件下進行高速數(shù)據(jù)采集的問題。 在初始狀態(tài)，先由

39、用戶編制好采樣表，采樣表由若干控制字組成，控制字的內(nèi)容是每次采樣轉換的通道和相應的增益，控制字的長度依據(jù)通道數(shù)和增益的擋數(shù)而定，一般一個字節(jié)的長度即可滿足要求。,采樣表編制完成后由控制程序通過控制邏輯控制地址計數(shù)器寫入采樣表RAM。采樣表裝入完成后，RAM轉入讀出狀態(tài)，在控制邏輯的控制下依次讀出控制字，開始按照預定的采樣順序和增益進行數(shù)據(jù)采集。 這種結構的優(yōu)點在于數(shù)據(jù)采集的格式可以任意改變，既適用于低、中速數(shù)據(jù)采集，也適

40、用于高速數(shù)據(jù)采集，還可勝任遙測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集。,2.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計,2.4.1 方案設計2.4.2 設備選型2.4.3 程序選擇,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的典型結構,計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的測量，依賴于各種類型的傳感器。傳感器的輸出 信號 可分為三類：開關信號：兩個狀態(tài)的信號。如電機的運轉與停車；開關的合與斷；以及各種開關型傳感器的輸出信號等。開關信號只用一位二進制表示。因此8位機可以同時處理8個開關信號。,數(shù)字信號：

41、用二進制數(shù)形式表示的數(shù)。數(shù)字信號可以是數(shù)字電壓表、鍵盤、數(shù)字輸出的裝置輸出的信息，也可以是頻率輸出型傳感器的輸出信息。微機可以直接接收數(shù)字信號。8位微機一次只能接收8位二進制表示的數(shù)字量，超過8位時，必須分幾次來接收。模擬信號，指在連續(xù)時間內(nèi)，對信號的幅值可以在某范圍內(nèi)連續(xù)任意取值。我們所討論的微機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要處理的即是這一類信號。模擬信號微機不能直接接收和處理，常要通過模數(shù)轉換器（A/D）將模擬量轉換成微機能處理的數(shù)字信號。,,