数据采集卡的硬件组成
数据采集卡硬件电路部分如图1所示。主要由CPU模块、A/D转换模块以及电池管理三部分组成。
CPU模块
CPU模块作为整个光谱辐射计的控制中心，分别控制仪器的数据采集、传输，窗口的防污、除污以及仪器的供电过程。
CPU模块中采用的单片机为美国Cygnal公司的C8051F020，它是完全集成的混合信号系统级MCU芯片，具有高达25MIPS的速度，以及强大的控制功能。由于其上集成了I2C、SPI、UART等串行通信方式，所以，当选用基于I2C通信的时钟芯片和基于SPI通信的高精度ADC时，无需设计复杂的软件模拟程序来仿真相应的SPI或I2C通信。
数据采集卡上电以后，CPU模块先根据GPS（全球定位系统）的时间对数据采集卡上的时钟时间进行校准，然后等待浮标控制中心发送工作命令。在接收到工作命令后，CPU就会根据所接收到的工作命令，选择数据采集卡当前要做的工作，包括控制ADC采样、控制防污装置清洁光学窗口、将ADC结果上传给浮标控制中心等。在做完浮标控制中心指定的所有工作后，CPU模块自动控制驱动马达将防污染装置的保护盖转回光学窗口上方，关断系统除时钟电源外的所有电源。 CPU模块上的时钟中断时间可以是CPU模块自定的八个定点中断时间，也可以是浮标控制系统根据需要给定的加密中断时间。在做完当天最后一次采样后，CPU模块会主动向板上时钟写入暗电流测量时间点，对仪器进行一次暗电流校准，该暗电流数据被保存在C8051F020的闪存里，留作第二天仪器测量的校准数据，这样可以保证仪器测量的准确性。