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各种触发模式在数据采集系统中的应用 作者：倪浩然 出处： 阅读： 发布时间：2007-5-30 9:24:00 供稿：凌华科技产品经理 ? 前言一个典型的数据采集系统会通过各式各样的传感器搜集周围环境或是各种待测物产生的信号。一般而言，这些信号会随机地产生，所以数据采集系统必须不断地进行采样，才能确保不漏掉任何重要的信号。这就产生了一个问题，内存或是硬盘的容量是有限的，一个数据采集系统不可能无限制地采集并储存数据。如何从不断产生的信号中采集出真正有意义的部分，便成为数据采集卡设计时的一个重要考虑。而触发 (trigger)，便是达到这一目标的重要手段。何谓“触发”?在进行数据采集时，用户可以设定某些信号的特定条件，例如一个数字信号的高电平 (logic high) 或低电平 (logic low)，或是一个电压信号的特定值，一旦满足这些特定条件，数据采集卡才真正开始采集并将其传送到系统中，这便是触发的基本原理。触发的功能可以用在许多种形式的应用中，像是电力传输系统的突波 (pulse) 检测 (直接设定突波电压作为触发条件)、多张数据采集卡的同步操作 (用一个共享的时钟源产生触发信号)、结合运动控制的动态系统的定点信号采样 (机械结构到达定位后发出触发信号开始进行数据采集) 等等。擅用各种触发功能可以让用户准确地采集有用的数据，大幅提升系统的性能以及量测的精度。 图 1 触发基本示意图 接下来我们要介绍当今市场上应用于数据采集卡中的各种触发技术，以及如何将这些触发技术运用在您的系统中。触发信号类型如前所述，触发的基本原理是给出一个触发信号，用以“刺激”数据采集卡进行采样的动作。触发信号的类型，大致上可以分为以下几种：1. 数字量触发通过一个外部输入的 TTL 信号触发数据采集卡。用户通常可以设定在TTL信号的上升沿 (raising edge) 或下降沿 (falling edge) 进行触发。数字触发的动作较为简单，通常通过 CPLD 中的逻辑门便可以实现，因此大部分的数据采集卡，像是凌华科技的 NuDAQ系列，都提供数字触发的功能。 图二 数位触发示意图 2.模拟触发另一种触发方式是给出一个电压信号并设定某个特定的电压值，当电压信号高于或是低于设定值时进行触发。模拟触发可以用来侦测连续电压信号中的瞬间变化，如在电力传输系统中，用户可以指定输入信号的触发电压值，一旦超过该电平便开始进行采样，藉此可以侦测电力系统中的突波 (pulse)。模拟触发需要较复杂的电路设计，通常包含额外的 ADC件与比较器电路。因此通常在高端的数据采集卡，像是凌华科技的 DAQ-2000 系列或是 NI 的 E 系列或 M 系列上才会加入模拟触发的功能。 图三 模拟触发示意图 除了上述以超过或低于电压值作为模拟触发条件以外，新一代的数据采集卡提供了更复杂的模拟触发条件。举例来说，凌华科技 DAQ-2000 系列数据采集卡可以让用户设定两组触发电平门限 (High Thresold和 Low Threshold)。依据触发信号跟触发电平值的关系，用户可设定多种的触发条件，包含 Below-Low (触发信号低于低位准时触发)、Above-High (触发信号高于高位准时触发)、High-Hysteresis、Low-Hysteresis、Inside-Region 等等。以下我们用 High-Hysteresis 来说明这些先进触发条件的妙用。 图四 High-Hysteresis 触发 High-Hysteresis 触发。如图四所示，当触发信号超过High_Thresold时，触发条件被满足并开始进行采样的动作。但与传统电压位准触发不同的是，在触发信号低于Low_Threshold 之前，不会发生其它触发的动作。这样的触发条件有什么作用呢？在现实世界中，触发信号本身可能也带有许多的噪声，而使触发信号不断地超过或低于触发电平，而造成许多非预期的触发行为。在High-Hysteresis触发条件中，直到触发信号低于 Low_Threshold 时才会允许下次触发的发生，如此一来用户可以更加精确地控制想要的触发条件。 触发信号来源不管是模拟或是数字触发信号，都必须输入数据采集卡所定义的触发信号来源才能发挥效用。一般而言，触发信号来源可以是：1. 专用的模拟触发输入2. 专用的模拟数字触发输入3. 特定的模拟输入通道4. 特定的数字输入信道举个例子来说明，下图是凌华 DAQ-2010 的信号定义。脚位 5 为专用的 AI模拟触发输入，脚位 48 是专用的 AI 数字触发输入，脚位 47 是专用的 AO 数字触发输入。另外通道 1到通道 4 都可以作为模拟触发的输入。 触发模式 当某一个满足触发