多通道數據採集器是USB接口數據採集產品，SZSC-16S為16通道，SZSC-32S為32通道，它們可與帶USB接口的各種台式計算機、筆記本電腦、工控機連線構成高性能的數據採集測量系統。
基本介紹
- 中文名：多通道數據採集器
- 外文名：Multichannel data collector
- 性質：科學
- 類別：物理
- 套用 ：科學實驗, 工業測量等
定義,系統結構,工作原理,系統軟體,中斷處理,USR函式的分支,基本的採樣程式,SZSC-N多通道數據採集器,主要功能及特點,技術指標,套用,
定義
多通道數據採集器是USB接口數據採集產品，SZSC-16S為16通道，SZSC-32S為32通道，它們可與帶USB接口的各種台式計算機、筆記本電腦、工控機連線構成高性能的數據採集測量系統。
系統結構
工作原理
由微型計算機通過可程式I/O通信接口μP 8255的C通道及16通道解碼器T333來控制多路模擬開關的接通與斷開。當某一路模擬開關被軟體選通時，輸入的模擬信號就通過此開關加到採樣保持器上。採樣保持電路把輸入信號的某一瞬時值記錄在保持電容器上，以便提供給A/D轉換器進行編碼。時鐘信號在打開採樣保持開關的同時，經單穩（74123）延遲整形後，變成1μs寬度的脈衝，加到A/D轉換器ADC-80AG-12上，作為起動轉換的脈衝。在數據採集器中，要求採樣時鐘脈衝很穩定，故可使用1MHz的石英晶體振盪器，經分頻後得到不同的採樣頻率。
ADC-80AG-12是一個12位的逐次逼近式的A/D轉換器。它在起動轉換脈衝的驅動下，轉換一組數據需要25μs的時間。ADC-80AG-12轉換結束後，就由其EOC狀態端給出一個低電平的狀態信息，以示轉換結束了。把這一狀態信息直接連線到μP 8255的PCO端。微型計算機用軟體來詢問PCO是否為低電平，當它得到的回答是低電平時，微型計算機就通過μP 8255的A通道及B通道來取數。由於通常使用的是8位Z80微型計算機，所以對於一個連同符號為12位的A/D轉換器的數據，要分兩次輸入微型計算機的CPU內。這樣，微型計算機通過μP 8255的B通道的高4位取走數據的低4位，再通過A通道取走數據的88位。數據的最高位是符號位，這可通過軟體從PA7的最高位來判斷數據的正負號。取進記憶體的二進制數據可通過軟體轉換成十進制數據，從而在顯示器上顯示出來。也可用BASIC語言或彙編語言將數據放入記憶體中，以便作信號的實時分析和處理。
系統軟體
多路數據採集器在微型計算機的控制下，通過軟體程式來進行工作。先送控制字以及通道編碼，然後，判斷狀態，詢問ADC-80是否被轉換完畢，當已轉換完時，就從A通道、B通道採集數據，然後進行數據處理或螢幕顯示。
下面討論在軟體程式的控制下，如何進行通道選擇，數據的高速採集、低速採集與實時處理，以及數據的存儲問題等。
中斷處理
Z 80-PCU有三種禁止中斷方式，即方式0、方式1和方式2，而其中方式1使外部設備的中斷邏輯最簡單。這種方式是PCU自動轉向ROM中的0038H單元，我們可以利用方式1來進行系統的相對中斷處理。具體的分三種情況討論：
（2）利用實時鐘的中斷與外部設備進行通信實時鐘每25ms中斷一次，可以利用它作為採樣頻率。它的中斷程式中用詢問方式與外部設備進行通信聯繫。在低速的採樣或過程控制時，可利用這種方法來工作。
（3）既要對實時鐘進行中斷處理，又要對其他外部設備進行中斷處理。這對於一些不存在中斷優先權硬體的微型計算機來說，所有中斷申請都是同級的。因此CPU在一個時刻只能回響一個中斷申請，一旦中斷回響了，便自動關閉中斷。我們可以對每一個外部設備都設定狀態位，並鎖存起來，以便檢查是哪一個外部設備來的中斷申請。找到某一個外部設備來的中斷，便轉到該外設的中斷服務程式去執行。
上述三種中斷方式各有各的優點，在實際套用中，可以根據具體情況來進行選擇。
USR函式的分支
在Z 80微型計算機中，若不用磁碟BASIC，而在LEVELI BASIC控制下，可用USR函式調用彙編語言寫的分程式，但只能調用一個。而在實際處理中，由於主機與幾個外設交換信息，例如，數據採集器、模擬磁帶機等等。這樣在BASIC主程式中，就需要幾個不同功能的彙編語言的分程式。
基本的採樣程式
多路數據採集程式中採用一個數據的流程中，因為ADC-80轉換後的數據以偏移二進制碼形式表示，因此要把它變為相應的二進制碼。
晶片μP8255有四個地址，除了一個作為控制字的輸入口以外，還有A、B、C三個口地址作數據輸入輸出。它們的地址設定，分別取0F8H~0FBH。我們把A口和B口作為A/D轉換後的數據輸出，而C口的高4位作為通道選擇的輸入。這樣最多可以選擇16通道。C口的低4位作為狀態輸出。
SZSC-N多通道數據採集器
北京聲振研究所的SZSC-N多通道數據採集器是USB接口數據採集產品，SZSC-16S為16通道，SZSC-32S為32通道，它們可與帶USB接口的各種台式計算機、筆記本電腦、工控機連線構成高性能的數據採集測量系統.。該產品採用美國新型16位A/D轉換晶片，設計講究，測量精度高，速度快，編程簡便，且具有USB設備體積小巧，連線方便，無需外接電源，即插即用，可帶電拔插等特有優點。可廣泛套用於科學實驗，工業測量控制領域。
主要功能及特點
1.分辯率：16bit;
2.16或32模入通道;
3.實用最高採樣頻率：100KHz（或200KHz）;
4.帶有程控放大器，方便測量小信號;
5.任意設定採樣通道數, 各通道自動掃描採集;
6.32KB先進先出(FIFO)緩衝存儲器, 可實現自動數據塊採集;
7.軟體或定時器觸發採樣, 可任意設定採樣頻率;
8.3～16路數字量I/O;
9.可連續大數據量採集;
10.帶DC/DC隔離電源， 精度穩定;
11.攜帶型，方便使用;
12.豐富的軟體支持。
技術指標
1.A/D部分：
分辯率：16bit
精度：優於0.02%(滿量程)
最高實用採樣頻率：100KHz,（或 200KHz ）
模入通道：16或32 單端
模入範圍： ±5V，±10 V
程控增益：1、2、4、8、16倍（可擴展到32、64、128、256倍）
輸入阻抗： >100MΩ
觸發方式：定時器觸發， 軟體觸發
FIFO存儲器: 32KB
2.數字量I/O：
數字量I/O：3路(可擴至16路)
可程式輸入或輸出
TTL電平兼容
3.定時計數器：
3通道可程式定時計數起器(8254)
字長：16bit
卡上時鐘： 6MHz
套用
在現有的農田數據採集器產品中，最突出的就是數據採集器對農田信息感測器的局限性。針對農田數據採集器所存在的問題，設計了一種多通道數據採集器。它可以同時採集7路電壓（0~5V）或者電流信號（0~20mA），一路弱小電壓信號（mV），以及兩路數位訊號，電壓與電流信號可以通過外部的轉換開關來選擇。數據採集器採用CF卡（Compact Flash Card）作為存儲器，它不但儲存量大、體積小、掉電數據不丟失，而且可以靈活導出數據，攜帶方便。另外，數據採集器還利用現有的高新技術，使得數據能夠無線傳輸給外部設備，從而做到了數據的雙重備份。數據採集器還帶有鍵盤和液晶顯示，完成一些參數的設定，實現人機互動的作用。
多通道數據採集器、土壤水分感測器和土壤水分含量數據採集通訊軟體三部分可組成實時土壤水分測定儀。
