CN201698397U - 一种基于isa总线的数据采集卡 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种精度较高、成本低廉的基于ISA总线的数据采集卡，其包括：多路采集选择开关、与多路采集选择开关相连的缓冲放大器、与缓冲放大器相连的采样保持电路、与采样保持电路相连的A/D转换器、与A/D转换器相连的并行口、与并行口的输出端相连的用于与ISA总线实现数据收发的总线收发器、与ISA总线相连的地址比较器、与地址比较器相连的板地址选择模块、与总线收发器相连的通道锁存器、设于通道锁存器和ISA总线之间的用于完成地址译码的译码器；该译码器还与A/D转换器和并行口相连，通道锁存器的地址信号输出端与多路采集选择开关的地址信号输入端相连。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于将模拟电压信号转换成数字量信号输出的数据采集卡的技术领域，具体是一种基于ISA总线的数据采集卡。
背景技术
数据采集卡主要功能是将传感器或数据放大器送来的模拟电压信号转换成数字量，再送计算机处理。在虚拟仪器技术领域美国NI公司一直处于领先地位，他的许多高档数据采集卡都是基于PCI、PXI总线开发而成，广泛应用于数据采集和各类虚拟仪器中。目前国内的基于PCI、PXI总线的数据采集卡以国外产品居多，且价格较高。特别是采用PXI总线形式的测控系统，仅PXI总线型的机箱就需要花费数万元。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、精度较高、成本低廉的基于ISA总线的数据采集卡。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于ISA总线的数据采集卡，其包括：用于对16路差动或32路输入的模拟信号进行选择采集的多路采集选择开关、与多路采集选择开关的信号输出端相连的缓冲放大器、与缓冲放大器的信号输出端相连的采样保持电路、与采样保持电路的信号输出端相连的A/D转换器、与A/D转换器的数字信号输出端相连的并行口、与并行口的输出端相连的用于与ISA总线实现数据收发的总线收发器、与ISA总线相连的用于对上位机给出的地址和板卡地址进行比较的地址比较器、与地址比较器的板卡地址输入端相连的板地址选择模块、与总线收发器相连的用于锁存选定通道的地址信号的通道锁存器、设于通道锁存器和ISA总线之间的用于完成地址译码的译码器；该译码器还与A/D转换器和并行口相连，通道锁存器的地址信号输出端与多路采集选择开关的地址信号输入端相连。
本实用新型的积极效果：本实用新型基于ISA总线标准，提出了32个输入通道、16位A/D转换器的数据采集卡的设计方案，介绍了数据采集卡的工作原理，给出了硬件各组成部分的电路图，提供了部分采集程序。该数据采集卡可以实现对32路-10V-10V的模拟输入电压信号进行采集，具有测量精度高、线性度高、成本低、噪声低、漂移低的特点，同时该数据采集卡通过总线转接器也适合PCI总线。本实用新型的数据采集卡不仅能适用于ISA总线，而且通过总线转接还适用于PCI总线，可直接插接在工业控制计算机扩展槽中，采集卡具有测量精度高、成本低、速度适中的特点。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中图1为实施例中的基于ISA总线的数据采集卡的电路框图。
具体实施方式
见图1，本实施例的基于ISA总线的数据采集卡包括：用于对16路差动或32路输入的模拟信号进行选择采集的多路采集选择开关、与多路采集选择开关的信号输出端相连的缓冲放大器、与缓冲放大器的信号输出端相连的采样保持电路、与采样保持电路的信号输出端相连的A/D转换器、与A/D转换器的数字信号输出端相连的并行口、与并行口的输出端相连的用于与ISA总线实现数据收发的总线收发器、与ISA总线相连的用于对上位机给出的地址和板卡地址进行比较的地址比较器、与地址比较器的板卡地址输入端相连的板地址选择模块、与总线收发器相连的用于锁存选定通道的地址信号的通道锁存器、设于通道锁存器和ISA总线之间的用于完成地址译码的译码器；该译码器还与A/D转换器和并行口相连，通道锁存器的地址信号输出端与多路采集选择开关的地址信号输入端相连。
图1中由二片型号为AD7506的芯片组成32通道输入的选择开关，用于对16路差动或者32路输入的模拟信号进行选择；缓冲放大器是为了减小多路开关导通电阻对输入信号的影响，放大倍数是一倍；为了保证A/D转换期间信号稳定，由型号为LF398的芯片组成采样保持电路；用型号为ADC71的16位分辨率的芯片组成A/D转换器，实现从选定的模拟量到数字量的转换，转换结束后由并行口输出；用二片型号为74LS245的芯片组成总线收发器，实现并行口输出与ISA总线的数据传送；用型号为74LS273的芯片组成通道锁存器，用于锁存选定的通道的地址信号；用型号为74LS688的芯片组成板卡地址选择模块可以对板卡的地址进行设定；地址比较器完成由上位机给出的地址和板卡地址的比较；用型号为74LS138的译码器完成地址译码功能。
缓冲放大器电路连接在多路开关后级，输入阻抗50MΩ。型号为AD7506的多路开关芯片具有300欧姆导通电阻，此电阻受温度影响较大，后级加高输入阻抗的缓冲放大器是为了减小多路开关导通电阻对输入信号的影响。
采样保持器电路设置在A/D转换器之前，A/D转换器对输入的模拟量信号进行量化与编码时需要一定的时间，即在转换时间内，需要保持转换开始时的信号数值不变，才能保证转换精度。采样保持器选用LF398。
LF398是二个采样保持器集成在一个芯片上，采样保持电容大小与采样频率及精度要求有关。一股采样频率越高，电容值越小。但在电容上电压下降速率也快，保持精度低。
A/D转换器是数据采集卡的关键部件，整个版卡的转换的速率、精度主要取决于A/D转换器，考虑到精度和经济性我们选用AD公司或BB公司生产的ADC71。ADC71是16位逐位比较式，转换数据可并行输出也可串行输出，所有输入和输出信号均与TTL兼容。
计算机向数据采集卡发送控制字和接收数据是通过板选信号。计算机地址总线连到一个地址比较器74LS688上，它是一个8位数值比较器(等值检测器)，可对两个8位字码进行逐位比较并且指示它们是否相等。当两组值相等时，输出端为低电平，允许端可用来实现几块电路间的级连，从而允许比较大于8位的字码。
板选信号电路中，计算机地址引线接地址比较器74LS688的八位P0-P7，地址比较器74LS688的另八位Q0-Q7接板地址设置开关。板地址选择地址设置开关事先设好，开关接上为0，断开为1。当计算机发出地址信号和开关设置地址号符合时，地址比较器74LS688的19脚输出低电平，该板被选中。又利用计算机地址总线的低三位，接型号为74LS138的三八译码器，加上板选信号就可译出8个口地址信号以控制板卡不同的部件。
口地址信号以控制板上不同的工作，电路中AEN信号是计算机总线释放信号，当计算机有DMA控制时AEN高电平，禁止其它板卡使用计算机总线。
若要想将此板用于PCI总线则可以通过CH365接口芯片实现由ISA总线转换成PCI总线形式。
本实施例的基于ISA总线的16位数据采集板卡，经实验验证精度达到0.02％，数据采集板通过ISA总线插入工控机的ISA插槽中，在硬件电路设计中采取了相应抗干扰措施，使用LabWindos/CVI作为开发环境，将原始数据转换成有意义的信息。利用Measurement Studio分析界面可以使用各种信号处理和分析工具对数据进行分析处理。该板卡精度高、价格低，在低速风洞测量控制系统中的应用效果好。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。
Claims (1)
1.一种基于ISA总线的数据采集卡，其特征在于包括：用于对16路差动或32路输入的模拟信号进行选择采集的多路采集选择开关、与多路采集选择开关的信号输出端相连的缓冲放大器、与缓冲放大器的信号输出端相连的采样保持电路、与采样保持电路的信号输出端相连的A/D转换器、与A/D转换器的数字信号输出端相连的并行口、与并行口的输出端相连的用于与ISA总线实现数据收发的总线收发器、与ISA总线相连的用于对上位机给出的地址和板卡地址进行比较的地址比较器、与地址比较器的板卡地址输入端相连的板地址选择模块、与总线收发器相连的用于锁存选定通道的地址信号的通道锁存器、设于通道锁存器和ISA总线之间的用于完成地址译码的译码器；该译码器还与A/D转换器和并行口相连，通道锁存器的地址信号输出端与多路采集选择开关的地址信号输入端相连。
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