一種PC104溫度采集卡的設(shè)計(jì)

 摘要：介紹了一種用于12路通道溫度采集的PC104采集卡的設(shè)計(jì)。重點(diǎn)描述了實(shí)現(xiàn)通道校正、采集數(shù)據(jù)的控制器的設(shè)計(jì)過程。該控制器提供了一定的數(shù)據(jù)緩沖能力和多種參數(shù)的工作方式，使得PC104采集卡的功能比較強(qiáng)大和全面，并且非常靈活。其設(shè)計(jì)思路值得以后類似的采集卡借鑒。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，該采集卡的設(shè)計(jì)是成功的，并且工作可靠。

    關(guān)鍵詞：溫度采集 AD7711 PC104 控制器 CPLD

PC104總線是一種出現(xiàn)已久的棧式總線，基本上屬于ISA總線的變型。模塊尺寸很小（90mm×96mm），多個(gè)模塊通過針孔結(jié)構(gòu)堆疊而成，形成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、抗沖擊性能好，加上現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的低功耗技術(shù)，使PC104總線特別適于用戶自行開發(fā)特殊應(yīng)用產(chǎn)品。

對于低速率、高精度的測量系統(tǒng)而言，A/D芯片AD7711是個(gè)功能完事的模擬前端。它直接從傳感器接收信號，通過一個(gè)可編程的增益控制后將信號送到模擬調(diào)節(jié)器，再經(jīng)濾波后輸出一個(gè)16位的串行數(shù)字字。它的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：內(nèi)部包含有一個(gè)∑-Δ A/D轉(zhuǎn)換器，具有非常高的轉(zhuǎn)換精度；兩個(gè)通道的可編程增益前端；帶內(nèi)部SRAM的校正控制器，使得校正因子可讀可寫；時(shí)鐘發(fā)生器；低通數(shù)字濾波器，具有可編程的通阻帶分截點(diǎn)；一個(gè)雙向串行通信端口，能較方便地與微處理器接口；可以單電壓或雙電壓供電，具有較低的功耗。

對于RTD（電阻式溫度檢測）傳感器的應(yīng)用，AD7711是一款很不錯(cuò)的選擇。本文介紹的PC104采集卡主要用于分布式溫度點(diǎn)采集測量，上面集成了12個(gè)AD7711，形成12個(gè)通道，每個(gè)通道可以輸入兩路模擬信號，其中一路為單極性輸入，另一路為雙極性輸入。

1 電路原理

PC104溫度采集卡主要由12個(gè)AD7711、通道控制器、PC104棧式連接器組成，其原理框圖如圖1所示。板卡地址輸入由撥盤開關(guān)完成。串口E2PROM用來保存每個(gè)通道的校準(zhǔn)參數(shù)和一些板卡工作參數(shù)。另外還提供了配置ROM EPC2。

通道控制器采用Altera公司的CPLD器件FLEX10K50QC240來實(shí)現(xiàn)。PC104主機(jī)首先初始化通道控制器，通過板卡命令對板卡進(jìn)行操作，如啟動(dòng)、停止、設(shè)置工作參數(shù)（如中斷選擇、每分鐘采校次數(shù)、輸出因子等）。然后通道控制器對各個(gè)AD7711通道進(jìn)行操作，如寫AD7711的控制寄存器、讀寫其校準(zhǔn)寄存器里的校正因子、讀取每個(gè)通道的采樣數(shù)據(jù)。通道控制器的另一個(gè)功能是模擬PC104主機(jī)的指示對串口E2PROM進(jìn)行讀寫操作，并提供結(jié)果。

采樣頻率有1Hz、2Hz、4Hz、8Hz、16Hz、32Hz、64Hz等，指定每個(gè)通道每分鐘等間隔采樣次數(shù)。板卡的控制器提供數(shù)據(jù)緩沖能力，每個(gè)采樣周期都將12個(gè)通道的數(shù)據(jù)保存在緩沖器里。在存儲(chǔ)了若干個(gè)采樣周期的數(shù)據(jù)后，向主機(jī)發(fā)出中斷，讓PC104總線讀走數(shù)據(jù)，輸出因子則指定每次中斷采樣周期的個(gè)數(shù)。板卡提供八個(gè)ISA中斷，主機(jī)可以選擇其中一個(gè)。

AD7711每次采樣16位數(shù)據(jù)，所以主機(jī)PC104總線從通道控制器讀取數(shù)據(jù)時(shí)，使用16位I/O訪問，因此/IOCS16和SBHE信號應(yīng)當(dāng)被驅(qū)動(dòng)，而IOCHRDY則被用來插入等待周期。由于通道控制器和AD7711都采用10MHz時(shí)鐘，所以對于CPU主頻比較快的PC104總線，其ALE、/IOW、/IOR、AEN等信號的有效電平脈寬是與時(shí)鐘周期有關(guān)系的，此時(shí)它們的脈寬

[1] [2] [3] [4] 

【一種PC104溫度采集卡的設(shè)計(jì)】相關(guān)文章：

一種基于CAN總線的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文04-29

另一種溫度作文07-15

另一種溫度作文02-05

一種動(dòng)調(diào)陀螺運(yùn)行環(huán)境溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)05-02

基于PC104總線的IMU信號通信控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)04-27

另一種溫度作文（優(yōu)秀）08-25

另一種溫度作文【推薦】02-11

另一種溫度作文[通用]08-07

另一種溫度作文（薦）01-30

另一種溫度作文(精)02-10