基于PC的两通道数据采集和处理系统。方案、说明

双通道基于PC的数据采集和处理系统。无线电电子电气工程百科全书

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文章的作者曾经需要获取火焰燃烧的特征（光谱的两个窄带中的辐射强度、强度之间的比率及其随时间的变化，具体取决于空气运动的速度、可燃物质的体积等）。数字示波器可以完成这项任务，但它不可用。我必须紧急开发一个数据采集和处理系统，该系统可以在每个通道中每秒至少进行 100 次测量，并且相同样本之间的时间延迟不超过 0,5 毫秒。输出信息是每个通道中的信号电压、电平比以及每个通道中前后信号样本之间的差值。

当然，许多读者不太可能需要解决同样的问题，但是，所提出的硬件和软件系统可以被视为构建可行的数据收集系统的示例，并且可以作为开发自己的数据收集系统的初始动力。

所描述的系统由用于收集和传输数据的设备（我们称之为DDD）和PC软件组成。图1（其上通常未示出光电转换器）。它基于 ATMEL AT90S4433-8PI (DDI) 闪存微控制器，其中包括一个带模拟多路复用器的 10 位 ADC。然而，在这种情况下，使用集成键DA1上的外部通道开关。这似乎更方便，因为它允许在具有可变增益 Ku 的运算放大器 DA3 上使用一个缓冲放大器。后者取决于 DA4.1 键的状态：如果打开，Ku = (R8/R6)+1，如果关闭，Ku = [R8/(R6||R7)]+1（这里 R6||R7 是电阻器 R6 和 R7 并联的阻值）。

（点击放大）

运算放大器DA3的输入级采用MOS晶体管。这样就可以在每个通道的输入端使用保护电阻（R1和R2），而不会因输入电流而降低测量精度（DA1微电路按键的漏电流也可以忽略不计）。电阻器是必要的，这样当测量信号超过 DA1 电源电压时，内置于 DA1 芯片的输入保护二极管不会失效（通过这些二极管的最大允许电流为 10 mA）。

所应用运放的另一个重要特点是其输入和输出电压均可达到电源电压值（即所谓轨到轨运放）。因此，可以为运算放大器和微控制器使用一个电源，而不会缩小测量信号的动态范围。

在 DA2 芯片上，组装了设备的电压调节器，在 DA5 上组装了微控制器 ADC 的示例电压源。 DA6芯片用于通过RS232串行接口与微控制器的通用异步串行收发器(UART)进行通信。 LED HL1 和 HL2 - USD 操作模式指示灯。

对设备中的微控制器进行顺序编程需要 XP1 连接器，例如使用 AS1 在线编程器。 JCD通过连接器XS1与PC机串口连接。

基于PC的两通道数据采集处理系统

微控制器的程序是在AVR-Studio环境中用AVR汇编器编写的，该环境由ATMEL免费分发。负责与DDD通信并处理接收到的信息的Windows应用程序是在Delphi 5环境中创建的，在编写程序时，R. Kusyapkulov的文章“Working with Serial Ports in Windows 95”对我帮助很大（Radio，2000，No.1，p.23）。在Delphi环境窗口中，应用程序如图所示。 2.

让我们考虑一下DRM的软件和硬件在一个复杂的环境中的运行。组装整个系统并完成所有必要的连接后，您可以运行该应用程序。计算机显示器上将出现一个窗口。此时，USD微控制器处于UART接收器不断轮询的模式。 HL1（“准备接收”）指示灯亮起。微控制器程序不断检查 UCSRA 寄存器中 RXC 位的状态，等待其变为 0,5 状态。系统正在等待用户操作。可以更改 DRD 测量路径的增益，或启动测量周期。在第一种情况下，您应该“单击”按钮“Ku=1”或“Ku=1”。组件 RadioButton 2 和 Radiobutton 0,5 负责在应用程序中切换增益。例如，如果您“单击”按钮“Ku=2”，则将启动 RadioButton110Click 事件处理程序，并且 Kamr 变量将采用值 0,5。此代码对应于减小的增益（条件为 Ku=2）。现在您可以按“开始”按钮（在图 XNUMX 中不可见，因为“完成”按钮位于其顶部），从而开始测量周期。

这里有必要考虑 DDD 和 PC 之间数据交换的一般思想。一旦开始，测量周期必须在某个时刻停止。在所描述的系统中，采用以下策略。测量不是连续进行的，而是每隔 2 秒多一点进行（由应用程序中 Timerl 组件的 Interval 属性设置）。每个通道进行 2 次测量只需不到 1 秒。因此，如果测量周期由 Timer300Timer 事件启动（每个通道 1 次测量），那么在其结束后，直到下一个 Timer1200Timer 事件发生为止，将剩下很短的时间，足以让应用程序对 bbCompleteKeyPress 事件做出反应（如果按下“Complete”按钮）。请注意，在一个测量周期内，DDD 将向 PC 发送 XNUMX 字节的信息，因为每次测量的结果由两个字节组成。

因此，单击“Start”按钮后，将启动一个周期为 110 ms 的计时器（参见应用程序，过程 TForml bbStartClick）。在此时间之后，控制权将传递到 Timer1Timer 事件处理程序。代码 110 或 130（分别为降低增益或正常增益）通过串行端口 - 变量 Kamr 传输到 DDD。微控制器接收该数据，通过关闭或打开 DA4.1 键设置所需增益，并等待接收新信息。此时，PC向DRC发送代码100（应用程序中的ActionKey变量）。微控制器收到此信息后，关闭 HL1 指示灯，打开 HL2 指示灯（“传输进行中”）并开始测量周期（微控制器程序中的操作标签）。然后测量、数据传输和暂停又重复299次，之后微控制器进入等待PC信息的模式（HL2指示灯熄灭，HL1点亮）。如果在周期（约 2,1 秒）期间按下“Complete”按钮，则在接收完最后一个 1200 字节后，控制权将立即转移到 bbCompleteKeyPress 处理程序。计算机将代码120发送到DDD，该代码不被微控制器识别为已知代码，因此DRD保持在等待来自PC的命令的模式。

如果未按下“Complete”按钮，则新的测量周期将在 Timer1Timer 事件发生时开始。依此类推，直到按下“完成”按钮。

bbCompleteKeyPress 处理程序还处理接收到的信息并生成一个文本文件，其中以方便的形式呈现测量结果。每个测量周期在此被命名为具有相应编号的块。文本文件 data_temp.txt 的片段如图 3 所示。 1. 文本包含一些类似于表格“标题”的内容，其中“No. meas”是测量编号（第一块中从 300 到 1）； IR——通道1信号电压； diff IR - 通道 2 的先前和后续测量之间的差异； cr——通道2信号电压； diff cr - 通道 XNUMX 的先前和后续测量之间的差异； diff - 第一个通道的信号电平与第二个通道的信号电平之比。

基于PC的两通道数据采集处理系统

建立 DCD 归结为通过选择电阻器 R5 将电压设置为 +5 V（它必须至少是 AREF DD1 输入处的示例电压，但不超过 6 V）

KR1157EN1（DA2）微电路可替换为进口模拟LM317L，以及任何输出电流至少为30mA的正极性可调稳压器。您可以使用 KR1446UD1A 代替 OU KR3UD1446A (DA4)；由于零偏置电压较高，因此不希望使用其他字母索引的修改。

电阻器 - 金属电介质 C2-23、C2-33；电容器C1-C3——氧化物半导体钽K53-1、K53-4；其余为陶瓷KM、K10-17。油门L1——统一DM、DPM。连接器 XP1 - PLD10、XS1 - DRB-9FB。石英谐振器ZQ1-RK169MA-6AP-6000K。

用于微控制器（程序 1）和 PC（程序 2）的程序

作者：M.Bogdanov，萨罗夫，下诺夫哥罗德地区。

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DHC-2 Beaver全长9,2米，翼展14,6m，时速可达255公里，续航里程可达732公里。该设备由 Harbour Air 委托的澳大利亚公司 MagniX 改装成电动飞机：该车配备了 200 千瓦时的电池和最大功率为 500 千瓦的 Magni559 电动机，重 135 公斤。根据开发人员的说法，充满电的 DHC-2 Beaver 电池应该足以飞行 30 分钟。

此外，在电动 DHC-2 Beaver 首次飞行后，专家将继续测试机器 - 首先，他们将重新检查所有系统，然后进行进一步的飞行测试。

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