DIY创意设计大赛(44)

汪曙 高宇 
2001年 44期

#1　 主板集成模拟量输入功能
　　　　虽然已经进入数字时代，但常常也需要处理各种模拟信号，由此笔者想到:让主板集成可二次开发的模拟量输入功能，对输入信号放大或衰减的倍率可设置，便于调整。配上合适的软件，让DIYer大显身手，可接入各种传感器，发挥电脑的测量、绘图、存储能力，如家电耗电情况记录、电话录音、环境温度记录、湿度检测记录、电网电压监测、心电图记录等。DIYer用自己装的传感器和编的小程序显示出被监控对象的工作波形，应该很有成就感，这也大大拓展了家用电脑的功能。（汪曙）  
　　#1　　厂商评点
　　　　通过计算机对模拟量进行采集和处理实际上是个古老的话题，推动原始计算机发明的最主要的动力源自数据计算的要求和科学试验的要求，其中计算机在试验中的应用就集中体现在对模拟量的处理和采集上。当时，最为典型的模拟量的处理方式是通过数据采集卡来实现的，如图所示:模拟量（例如温度、湿度、压力等信号）通过传感器转变成模拟的电平或者电流信号送入数据采集卡中，采集卡通过数模转换将模拟信号转变成计算机可以识别的数字信号，最后通过计算机内部总线提交给中央处理器处理。模拟量输出（或者说控制信号的输出）过程正好相反，中央处理器的控制命令在数据采集卡中转变成模拟的电压或者电流信号，再通过控制器对对象进行控制。（^44030504a^）
　　　　目前在工业控制领域和电信领域都还在大量地应用这种对模拟量进行处理和控制的方式。例如，工业上对锅炉温度的控制就是通过计算机采集锅炉内的温度，并对相应的情况进行处理来实现的；又例如电信交换机也是通过采集电话的拨号信息，并控制继电器的动作来实现电路交换的。但一般工业控制电脑都采用特殊设计的主机板，将CPU、芯片组、显示卡等整个主板上的几乎所有部件设计在一个CPU卡上，而主板只提供强大的I/O功能来处理I/O信息。
　　　　在桌面电脑上实现模拟量的处理也经过了一个长期的过程，目前大量使用的板载声卡就是模拟量处理设备。电脑通过声卡、音箱和话筒对模拟的声音信号进行播放和录制。其中，声卡就相当于附图中数据采集卡的作用，而话筒和音箱相当于传感器和控制器的作用，而声音就是我们采集和控制的对象。
　　　　但是，这位读者提出的在桌面电脑上实现广泛的模拟数据采集功能却是非常困难的。这相当于要将数据采集卡集成在主板上，而传感器和控制器以外设的方式提供。困难体现在以下两点:第一，由于采集的对象是多种多样的，可能是变化幅度很大的电网电压，也有可能是变化幅度很小的温度信号，我们对输入的模拟信号的变化幅度和要求的精度很难掌握，因此在设计接口卡时无法确定设计参数。第二，数据采集卡和传感器之间的互联方式没有标准，众所周知，计算机高速发展是依靠完善、开放的标准来支撑的。例如声卡，我们已经非常精确地定义了音箱、话筒的接口方式、阻抗范围，甚至输入、输出接口的排列方式和颜色都有严格的定义。而目前没有人或者组织来定义这种普通的采集卡和传感器之间的标准，在没有标准的支持下很难形成量产的产品，以及获得其他厂商的支持。
　　　　当然，这位读者提出的建议也大大开拓了我们的设计思路。随着电脑应用的增加，特别是在普通家庭中的普及，以电脑为家庭控制中心的理念也越来越多地被用户接受和认同，受到越来越多厂商的重视。我们相信，通过电脑来检测家庭的耗电量、用气量、用水量，或者通过电脑来检测室内的温度、湿度，并且对空调等家电进行调节，这些新的应用会越来越多地被厂商开发出来。那时，或许会真的出现电卡、温度卡、湿度卡等这些新奇的设备呢！让我们拭目以待吧！（高宇） 
 