采用SoC實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
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數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的部分應(yīng)用實例包括：天氣監(jiān)測以及對地震儀、壓力、溫度和風(fēng)力風(fēng)向的記錄等。將這些信息饋送到計算機，用于預(yù)測雨水以及地震和破壞性強風(fēng)等自然現(xiàn)象及災(zāi)害。DAS在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用包括可跟蹤心電圖（ECG）或腦電圖（EEG）信號等的患者監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。
典型的DAS系統(tǒng)包含如下組件：
●傳感器：將真實世界現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成等效的電氣模擬信號
● 信號調(diào)節(jié)電路：將來自傳感器的信號改變?yōu)榭蓤?zhí)行數(shù)字化的形式
● 模數(shù)轉(zhuǎn)換器：將已調(diào)節(jié)的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字表示形式
● 存儲與轉(zhuǎn)發(fā)存儲器：用于存儲在后期將被轉(zhuǎn)發(fā)至另一系統(tǒng)的數(shù)字信號流
● 通信接口：將數(shù)字流傳輸至其它系統(tǒng)的經(jīng)由通道
● 微處理器系統(tǒng)或微控制器：排序并控制所有其它組件
圖1顯示了基本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方框圖。這些內(nèi)部模塊的詳細(xì)內(nèi)容將在下一章節(jié)中進(jìn)行闡述。
圖1：從單個傳感器獲取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的子系統(tǒng)
a) 傳感器：
如前所述，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠跟蹤溫度、壓力、濕度、流速等物理參數(shù)。由于在電子域中處理非常靈活，因而需要使用適當(dāng)?shù)膫鞲衅鲗⑦@些參數(shù)轉(zhuǎn)換成電阻、電流或電壓變化等可測量的電氣量。例如，熱敏電阻、電阻式溫度檢測器（RTD）等傳感器會隨著溫度的變化而相應(yīng)改變其阻值，而應(yīng)變計等壓力傳感器則會根據(jù)所施加的壓力相應(yīng)改變阻值。這些均可通過惠斯通電橋（wheatstones bridge）[1]轉(zhuǎn)換成電氣量（例如電壓）。
表1列出了一些在DAQ中監(jiān)控的通用物理參數(shù)以及所使用的適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳌?br />
表1：常用的電子傳感器。
b) 隔離：
信號采集應(yīng)用在處理超高電壓信號時會造成系統(tǒng)毀損。強烈推薦使用變壓器對高電壓進(jìn)行降壓轉(zhuǎn)換，也可使用光隔離等其它保護(hù)電路[2]。
c) 信號調(diào)節(jié)：
盡管傳感器在對所監(jiān)控的信號進(jìn)行電氣解讀方面具有非常寶貴的價值，但是其可用的電信號幅值水平卻非常低，通常僅為可計量信號的1/10^6或1/10^3。
除了電氣信號測量值的問題以外，一些不相干的外部干擾也會被傳感器拾取并加大噪聲。如果事先知道這些信號的頻率范圍，就可以設(shè)計適合的濾波器來清除噪聲。對于特定位置的溫度監(jiān)控等應(yīng)用而言，溫度不會隨著時間的推移發(fā)生顯著變化，例如大部分都是變化緩慢且頻率低。因此，在將輸入信號提供給高增益放大器之前有必要先將其饋送到低通濾波器（LPF）進(jìn)行濾波。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通常會同步跟蹤并行環(huán)境中的眾多信號，并使用單獨的傳感器測量每一種數(shù)量值。如圖1所示，如果每種參數(shù)都采用單獨的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行測量，那么總體系統(tǒng)就會變得非常龐大。此外，由于測量到的信號量變化非常緩慢，因此無需對這些信號進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，這樣我們就可以利用統(tǒng)一的通道多路復(fù)用不同的已調(diào)節(jié)信號輸出，以實現(xiàn)進(jìn)一步處理，如圖2所示。
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