多通道数据采集器

    在现有的农田数据采集器产品中，最突出的就是数据采集器对农田信息传感器的局限性。针对农田数据采集器所存在的问题，设计了一种多通道数据采集器。它可以同时采集7路电压(0~5V)或者电流信号(0~20mA)，一路弱小电压信号(mV)，以及两路数字信号，电压与电流信号可以通过外部的转换开关来选择。数据采集器采用CF卡(CompactFlashCard)作为存储器，它不但储存量大、体积小、掉电数据不丢失，而且可以灵活导出数据，携带方便。另外，数据采集器还利用现有的高新技术，使得数据能够无线传输给外部设备，从而做到了数据的双重备份。数据采集器还带有键盘和液晶显示，完成一些参数的设置，实现人机交互的作用。
    多通道数据采集器、土壤水分传感器和土壤水分含量数据采集通讯软件三部分可组成实时土壤水分测定仪。

    主要功能及特点
    1.分辩率：16bit;
    2.16或32模入通道;
    3.实用最高采样频率：100KHz(或200KHz);
    4.带有程控放大器，方便测量小信号;
    5.任意设定采样通道数,各通道自动扫描采集;
    6.32KB先进先出(FIFO)缓冲存储器,可实现自动数据块采集;
    7.软件或定时器触发采样,可任意设定采样频率;
    8.3～16路数字量I/O;
    9.可连续大数据量采集;
    10.带DC/DC隔离电源，精度稳定;
    11.便携式，方便使用;
    12.丰富的软件支持。
    技术指标
    1.A/D部分：
    分辩率：16bit
    精度：优于0.02%(满量程)
    最高实用采样频率：100KHz,(或200KHz)
    模入通道：16或32单端
    模入范围：±5V，±10V
    程控增益：1、2、4、8、16倍(可扩展到32、64、128、256倍)
    输入阻抗：>100MΩ
    触发方式：定时器触发，软件触发
    FIFO存储器:32KB
    2.数字量I/O：
    数字量I/O：3路(可扩至16路)
    可编程输入或输出
    TTL电平兼容
    3.定时计数器：
    3通道可编程定时计数起器(8254)
    字长：16bit
    卡上时钟：6MHz

    由微型计算机通过可编程I/O通信接口μP 8255的C通道及16通道译码器T333来控制多路模拟开关的接通与断开。当某一路模拟开关被软件选通时，输入的模拟信号就通过此开关加到采样保持器上。采样保持电路把输入信号的某一瞬时值记录在保持电容器上，以便提供给A/D转换器进行编码。时钟信号在打开采样保持开关的同时，经单稳(74123)延迟整形后，变成1μs宽度的脉冲，加到A/D转换器ADC-80AG-12上，作为起动转换的脉冲。在数据采集器中，要求采样时钟脉冲很稳定，故可使用1MHz的石英晶体振荡器，经分频后得到不同的采样频率。
    ADC-80AG-12是一个12位的逐次逼近式的A/D转换器。它在起动转换脉冲的驱动下，转换一组数据需要25μs的时间。ADC-80AG-12转换结束后，就由其EOC状态端给出一个低电平的状态信息，以示转换结束了。把这一状态信息直接连接到μP 8255的PCO端。微型计算机用软件来询问PCO是否为低电平，当它得到的回答是低电平时，微型计算机就通过μP 8255的A通道及B通道来取数。由于通常使用的是8位Z80微型计算机，所以对于一个连同符号为12位的A/D转换器的数据，要分两次输入微型计算机的CPU内。这样，微型计算机通过μP 8255的B通道的高4位取走数据的低4位，再通过A通道取走数据的88位。数据的最高位是符号位，这可通过软件从PA7的最高位来判断数据的正负号。取进内存的二进制数据可通过软件转换成十进制数据，从而在显示器上显示出来。也可用BASIC语言或汇编语言将数据放入内存中，以便作信号的实时分析和处理。

    多通道数据采集器是由一个多路模拟开关、采样保持电路、可编程I/O通信接口μP 8255及Z80微型计算机等组成。