專利名稱：一種基于isa總線的數(shù)據(jù)采集卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號輸出的數(shù)據(jù)采集卡的技 術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于ISA總線的數(shù)據(jù)采集卡。
背景技術(shù)：
數(shù)據(jù)采集卡主要功能是將傳感器或數(shù)據(jù)放大器送來的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字 量，再送計(jì)算機(jī)處理。在虛擬儀器技術(shù)領(lǐng)域美國NI公司一直處于領(lǐng)先地位，他的許多高檔 數(shù)據(jù)采集卡都是基于PCI、PXI總線開發(fā)而成，廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集和各類虛擬儀器中。目 前國內(nèi)的基于PCI、PXI總線的數(shù)據(jù)采集卡以國外產(chǎn)品居多，且價(jià)格較高。特別是采用PXI 總線形式的測控系統(tǒng)，僅PXI總線型的機(jī)箱就需要花費(fèi)數(shù)萬元。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、精度較高、成本低廉的基 于ISA總線的數(shù)據(jù)采集卡。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種基于ISA總線的數(shù)據(jù)采集卡，其包 括用于對16路差動或32路輸入的模擬信號進(jìn)行選擇采集的多路采集選擇開關(guān)、與多路采 集選擇開關(guān)的信號輸出端相連的緩沖放大器、與緩沖放大器的信號輸出端相連的采樣保持 電路、與采樣保持電路的信號輸出端相連的A/D轉(zhuǎn)換器、與A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號輸出端相 連的并行口、與并行口的輸出端相連的用于與ISA總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)的總線收發(fā)器、與ISA 總線相連的用于對上位機(jī)給出的地址和板卡地址進(jìn)行比較的地址比較器、與地址比較器的 板卡地址輸入端相連的板地址選擇模塊、與總線收發(fā)器相連的用于鎖存選定通道的地址信 號的通道鎖存器、設(shè)于通道鎖存器和ISA總線之間的用于完成地址譯碼的譯碼器；該譯碼 器還與A/D轉(zhuǎn)換器和并行口相連，通道鎖存器的地址信號輸出端與多路采集選擇開關(guān)的地 址信號輸入端相連。本實(shí)用新型的積極效果本實(shí)用新型基于ISA總線標(biāo)準(zhǔn)，提出了 32個(gè)輸入通道、 16位A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)采集卡的設(shè)計(jì)方案，介紹了數(shù)據(jù)采集卡的工作原理，給出了硬件各 組成部分的電路圖，提供了部分采集程序。該數(shù)據(jù)采集卡可以實(shí)現(xiàn)對32路-10V-10V的模 擬輸入電壓信號進(jìn)行采集，具有測量精度高、線性度高、成本低、噪聲低、漂移低的特點(diǎn)，同 時(shí)該數(shù)據(jù)采集卡通過總線轉(zhuǎn)接器也適合PCI總線。本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集卡不僅能適用于 ISA總線，而且通過總線轉(zhuǎn)接還適用于PCI總線，可直接插接在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽中， 采集卡具有測量精度高、成本低、速度適中的特點(diǎn)。

為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實(shí)施例并結(jié)合附 圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中圖1為實(shí)施例中的基于ISA總線的數(shù)據(jù)采集卡 的電路框圖。
具體實(shí)施方式
見圖1，本實(shí)施例的基于ISA總線的數(shù)據(jù)采集卡包括用于對16路差動或32路輸 入的模擬信號進(jìn)行選擇采集的多路采集選擇開關(guān)、與多路采集選擇開關(guān)的信號輸出端相連 的緩沖放大器、與緩沖放大器的信號輸出端相連的采樣保持電路、與采樣保持電路的信號 輸出端相連的A/D轉(zhuǎn)換器、與A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號輸出端相連的并行口、與并行口的輸出 端相連的用于與ISA總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)的總線收發(fā)器、與ISA總線相連的用于對上位機(jī)給 出的地址和板卡地址進(jìn)行比較的地址比較器、與地址比較器的板卡地址輸入端相連的板地 址選擇模塊、與總線收發(fā)器相連的用于鎖存選定通道的地址信號的通道鎖存器、設(shè)于通道 鎖存器和ISA總線之間的用于完成地址譯碼的譯碼器；該譯碼器還與A/D轉(zhuǎn)換器和并行口 相連，通道鎖存器的地址信號輸出端與多路采集選擇開關(guān)的地址信號輸入端相連。圖1中由二片型號為AD7506的芯片組成32通道輸入的選擇開關(guān)，用于對16路差 動或者32路輸入的模擬信號進(jìn)行選擇；緩沖放大器是為了減小多路開關(guān)導(dǎo)通電阻對輸入 信號的影響，放大倍數(shù)是一倍；為了保證A/D轉(zhuǎn)換期間信號穩(wěn)定，由型號為LF398的芯片組 成采樣保持電路；用型號為ADC71的16位分辨率的芯片組成A/D轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)從選定的模 擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束后由并行口輸出；用二片型號為74LS245的芯片組成總線 收發(fā)器，實(shí)現(xiàn)并行口輸出與ISA總線的數(shù)據(jù)傳送；用型號為74LS273的芯片組成通道鎖存 器，用于鎖存選定的通道的地址信號；用型號為74LS688的芯片組成板卡地址選擇模塊可 以對板卡的地址進(jìn)行設(shè)定；地址比較器完成由上位機(jī)給出的地址和板卡地址的比較；用型 號為74LS138的譯碼器完成地址譯碼功能。緩沖放大器電路連接在多路開關(guān)后級，輸入阻抗50ΜΩ。型號為AD7506的多路開 關(guān)芯片具有300歐姆導(dǎo)通電阻，此電阻受溫度影響較大，后級加高輸入阻抗的緩沖放大器 是為了減小多路開關(guān)導(dǎo)通電阻對輸入信號的影響。采樣保持器電路設(shè)置在A/D轉(zhuǎn)換器之前，A/D轉(zhuǎn)換器對輸入的模擬量信號進(jìn)行量 化與編碼時(shí)需要一定的時(shí)間，即在轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)，需要保持轉(zhuǎn)換開始時(shí)的信號數(shù)值不變，才能 保證轉(zhuǎn)換精度。采樣保持器選用LF398。LF398是二個(gè)采樣保持器集成在一個(gè)芯片上，采樣保持電容大小與采樣頻率及精 度要求有關(guān)。一股采樣頻率越高，電容值越小。但在電容上電壓下降速率也快，保持精度低。A/D轉(zhuǎn)換器是數(shù)據(jù)采集卡的關(guān)鍵部件，整個(gè)版卡的轉(zhuǎn)換的速率、精度主要取決于 A/D轉(zhuǎn)換器，考慮到精度和經(jīng)濟(jì)性我們選用AD公司或BB公司生產(chǎn)的ADC71。ADC71是16位 逐位比較式，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)可并行輸出也可串行輸出，所有輸入和輸出信號均與TTL兼容。計(jì)算機(jī)向數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送控制字和接收數(shù)據(jù)是通過板選信號。計(jì)算機(jī)地址總線連 到一個(gè)地址比較器74LS688上，它是一個(gè)8位數(shù)值比較器(等值檢測器)，可對兩個(gè)8位字 碼進(jìn)行逐位比較并且指示它們是否相等。當(dāng)兩組值相等時(shí)，輸出端為低電平，允許端可用來 實(shí)現(xiàn)幾塊電路間的級連，從而允許比較大于8位的字碼。板選信號電路中，計(jì)算機(jī)地址引線接地址比較器74LS688的八位P0-P7，地址比較 器74LS688的另八位Q0-Q7接板地址設(shè)置開關(guān)。板地址選擇地址設(shè)置開關(guān)事先設(shè)好，開關(guān) 接上為0，斷開為1。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)出地址信號和開關(guān)設(shè)置地址號符合時(shí)，地址比較器74LS688 的19腳輸出低電平，該板被選中。又利用計(jì)算機(jī)地址總線的低三位，接型號為74LS138的三八譯碼器，加上板選信號就可譯出8個(gè)口地址信號以控制板卡不同的部件?？诘刂沸盘栆钥刂瓢迳喜煌墓ぷ?，電路中AEN信號是計(jì)算機(jī)總線釋放信號，當(dāng) 計(jì)算機(jī)有DMA控制時(shí)AEN高電平，禁止其它板卡使用計(jì)算機(jī)總線。若要想將此板用于PCI總線則可以通過CH365接口芯片實(shí)現(xiàn)由ISA總線轉(zhuǎn)換成 PCI總線形式。本實(shí)施例的基于ISA總線的16位數(shù)據(jù)采集板卡，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證精度達(dá)到0. 02%， 數(shù)據(jù)采集板通過ISA總線插入工控機(jī)的ISA插槽中，在硬件電路設(shè)計(jì)中采取了相應(yīng)抗 干擾措施，使用LabWindos/CVI作為開發(fā)環(huán)境，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有意義的信息。利用 Measurement Studio分析界面可以使用各種信號處理和分析工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。該 板卡精度高、價(jià)格低，在低速風(fēng)洞測量控制系統(tǒng)中的應(yīng)用效果好。上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對本實(shí)用新型 的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出 其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。
權(quán)利要求一種基于ISA總線的數(shù)據(jù)采集卡，其特征在于包括用于對16路差動或32路輸入的模擬信號進(jìn)行選擇采集的多路采集選擇開關(guān)、與多路采集選擇開關(guān)的信號輸出端相連的緩沖放大器、與緩沖放大器的信號輸出端相連的采樣保持電路、與采樣保持電路的信號輸出端相連的A/D轉(zhuǎn)換器、與A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號輸出端相連的并行口、與并行口的輸出端相連的用于與ISA總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)的總線收發(fā)器、與ISA總線相連的用于對上位機(jī)給出的地址和板卡地址進(jìn)行比較的地址比較器、與地址比較器的板卡地址輸入端相連的板地址選擇模塊、與總線收發(fā)器相連的用于鎖存選定通道的地址信號的通道鎖存器、設(shè)于通道鎖存器和ISA總線之間的用于完成地址譯碼的譯碼器；該譯碼器還與A/D轉(zhuǎn)換器和并行口相連，通道鎖存器的地址信號輸出端與多路采集選擇開關(guān)的地址信號輸入端相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種精度較高、成本低廉的基于ISA總線的數(shù)據(jù)采集卡，其包括多路采集選擇開關(guān)、與多路采集選擇開關(guān)相連的緩沖放大器、與緩沖放大器相連的采樣保持電路、與采樣保持電路相連的A/D轉(zhuǎn)換器、與A/D轉(zhuǎn)換器相連的并行口、與并行口的輸出端相連的用于與ISA總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)的總線收發(fā)器、與ISA總線相連的地址比較器、與地址比較器相連的板地址選擇模塊、與總線收發(fā)器相連的通道鎖存器、設(shè)于通道鎖存器和ISA總線之間的用于完成地址譯碼的譯碼器；該譯碼器還與A/D轉(zhuǎn)換器和并行口相連，通道鎖存器的地址信號輸出端與多路采集選擇開關(guān)的地址信號輸入端相連。
文檔編號G06F3/05GK201698397SQ20102026282
公開日2011年1月5日 申請日期2010年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月19日
發(fā)明者宋偉, 羅印升, 邢紹邦, 陳太洪, 高倩 申請人:江蘇技術(shù)師范學(xué)院