某測試設(shè)備故障監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

　　電壓信號的測量

　　雖然測試設(shè)備待測電壓路數(shù)較多，但其產(chǎn)生的電壓都是順序執(zhí)行的信號，考慮到線形光隔AD215和A/D板DIAMOND-MM-AT的費用較高，為降低開發(fā)成本、簡化電路設(shè)計和縮小電路板體積，本監(jiān)測診斷系統(tǒng)采用了多路復用技術(shù)，這樣A/D板使用單個A/D測量通道就可測量多個信號。A/D轉(zhuǎn)換器采集完一個通道后，PCM3350發(fā)出指令控制模擬開關(guān)動作，轉(zhuǎn)換到另一個通道并進行采集，然后再轉(zhuǎn)換到下一個通道，如此往復。采集原理如圖4所示。

　　時間測量模塊的設(shè)計

　　根據(jù)測試設(shè)備的工作情況，本監(jiān)測診斷系統(tǒng)要求的最大計時量應(yīng)為3s，而一個帶4MHz時鐘的16位計時器最長計時時間僅為16.384ms，所以測量時間時需將二個16位計數(shù)器級聯(lián)成32位來工作，這樣計時器最長計時時間可達1073.742s。在硬件設(shè)計上，系統(tǒng)通過將計數(shù)器1和計數(shù)器2級聯(lián)，即將計數(shù)器1的OUT1接至計數(shù)器2的CLK2，門控信號GATE1和GATE2均由ONYX-MM-XT板上82C55#2的B5口來控制，CLK1端接頻率為4MHz的標準頻率源。通過設(shè)定計數(shù)器2的初始計數(shù)值并在計數(shù)結(jié)束后讀取其計數(shù)值，利用一定的換算關(guān)系即可計算出測得的時間，測量原理如圖5所示。

　　頻率測量模塊的設(shè)計

　　定時的實現(xiàn)

　　由于ONYX-MM-XT板上自帶的標準輸入時鐘頻率為4MHz，而系統(tǒng)需要測量的信號頻率為3KHz，因此，該頻率的測量即是一個對8254定時0.01s并對信號進行計數(shù)30的測量，由此可得定時器的計數(shù)值為：

　　設(shè)計上仍是按圖8將計數(shù)器1、2級聯(lián)作為定時器，每到0.01s就觸發(fā)中斷INT7，其工作方式設(shè)置如下：計數(shù)器1工作于方式2，計數(shù)器2工作于方式0。設(shè)計數(shù)器1的計數(shù)初值為N1，計數(shù)器2的計數(shù)初值為N2，只要保證N1×N2=40000，然后將各自的計數(shù)初值送入相應(yīng)的寄存器、打開門控信號并啟動計數(shù)器即可實現(xiàn)定時。

　　測頻的實現(xiàn)

　　根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求，結(jié)合被測頻率信號的特點，各計數(shù)器的工作方式分別設(shè)定為：計數(shù)器0工作于方式4、計數(shù)器1工作于方式2、計數(shù)器2工作于方式0。其中，計數(shù)器0的CLK0端接被測頻率fx作為事件計數(shù)器，計數(shù)器1的CLK1端接4MHz的標準輸入時鐘頻率f0，計數(shù)器1與計數(shù)器2形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)作為定時器，GATE0、GATE1和GATE2均受82C55#2的B5口控制。這樣，被測頻率fx的值可通過下面的公式來計算：

　　其中，N0為計數(shù)器0的當前計數(shù)值，0xFFFF為計數(shù)器0的計數(shù)初值。頻率信號測量的原理如圖5所示。