基于EPP的化学分析数据采集系统

摘 要：本文介绍了一种在化学分析中替代X－Y记录仪的并行数据采集系统。该系统利用IEEE1284的EPP增强并口模式，提供了通过PC机打印端口实现对仪器、仪表设备的双向控制与数据传送的一种解决方案。关键词：增强并口；标准并口；IEEE1284；数据采集

本文引用地址：概述化学反应中参数变化的观察记录设备通常采用X－Y记录仪，它能够同时记录两个维度，并能够直接记录反应信号强弱变化。但是X－Y记录仪是机械式的记录工具，由于机械技术和工艺的限制，不可能达到很高的精度和灵敏度。对于快速变化、信号电压微弱的化学反应就无能为力。而本设计介绍的这个主要用于化学分析的采集器，采用电子技术对信号电压进行采集并直接与PC机接口。可同时采集三路独立信号，并自带时标，共提供4个维度的参数；提供自校准功能；采样速度较高，单通道采样最高可达10KHz；直接通过并行口接入PC机联机操作，便于数据传送、分析；前置放大采用隔离放大器，适于采集非相关的信号电压。且通道隔离度高。

系统设计基于EPP的并行数据采集系统由AVR单片机及其外围电路组成，结构框图如图1所示。EPP通讯方式简介及其实现通常计算机的并行接口即打印机接口工作在IEEE1284的SPP(标准并口)模式，这种模式只能单向传送数据，同时达不到很高的速率，因此我们选用了IEEE1284的EPP(增强并口)模式来传送数据、指令。相对SPP模式，EPP模式提供了双向数据传送的功能，同时由硬件来控制握手时序，从而能使传输速率高达2Mbyte/s。为适应高速采样及传送数据的要求，采集系统使用EPP工作模式与PC机通过并行端口进行通讯。PC机端对并行端口的访问是通过端口寄存器来实现的。通过访问相应端口的相应位即可获取或者设置端口上相应信号的值。在SPP模式下，有三个端口寄存器(数据、状态及控制寄存器)，分别对应端口引脚上的数据、状态和控制信号。EPP较SPP多增加两个端口寄存器(EPP的地址与数据寄存器)，如并行端口的地址为Base。EPP模式下仍可使用SPP的三个端口寄存器进行SPP端口操作，同时EPP增加了EPP的地址、数据寄存器，对这两个寄存器进行的读/写操作将引发EPP的硬件时序对外设进行读/写操作，实现EPP数据传输。特别要说明的是EPP模式下的超时问题。EPP握手过程中为防止握手信号丢失造成等候过程中死循环，当Address/Data Strobe 拉低时启动一个计时器，如计10ms后外设仍无Wait信号的响应就结束本次发送/接收，同时置Time Out状态位(EPP1.9)。当Time Out置位时EPP端口将不能正常工作，因此要经常监视Time Out位，一旦超时需向此位写“1”来清除，从而保证EPP端口的正常工作。隔离放大电路设计由于所采集信号为化学反应参数，要求采样信号之间彼此完全独立，且采样环境要求抗干扰能力强。所以前置放大器采用隔离放大器。隔离放大电路如图2所示。整个隔离放大器电路实行三级放大。采用低功耗、高精度低噪声仪用放大器AD620，使用一个精密电阻来调节增益作为一级放大；使用隔离放大器作为二级放大，同时起到隔离作用；最后一级采用OP07高精度仪用放大器，作为调零和微调使用。完全隔离要求放大器两边的电源也必须隔离，因而电源设计为由不同绕线组引出的交流电处理而得到。其中AD620及隔离放大器的输入部分为信号源，单独使用两路

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