高精度ISA總線測(cè)試板卡設(shè)計(jì)

本文介紹了Windows 98環(huán)境下基于PC機(jī)工業(yè)控制器自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，著重論述了如何保證 自行設(shè)計(jì)的ISA總線測(cè)試板卡系統(tǒng)精度以及設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程中的抗干擾、總線驅(qū)動(dòng)等關(guān)鍵問題

　　1 概述

　　工業(yè)控制器作為工業(yè)監(jiān)測(cè)控制的關(guān)鍵設(shè)備，其應(yīng)用越來越廣泛，然而其使用前的測(cè)試還 停留在人工測(cè)試階段，采用人工測(cè)試存在測(cè)試時(shí)間長、不夠精確等缺點(diǎn)。本文作者在Window s 98下開發(fā)的基于PC機(jī)工業(yè)控制器測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了帶RS232通訊接口工業(yè)控制器模擬量精度的自動(dòng)校驗(yàn)和開關(guān)量信號(hào)的自動(dòng)測(cè)試。該測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)為工業(yè)控制器的測(cè)試提供了一種快速、準(zhǔn)確、可靠的自動(dòng)測(cè)試工具。

　　2測(cè)試系統(tǒng)組成及原理

　　為使測(cè)試系統(tǒng)有良好的用戶界面，縮短開發(fā)周期，測(cè)試系統(tǒng)采用了現(xiàn)成PC機(jī)加上自行設(shè)計(jì) 的ISA 總線I/O測(cè)試板卡的設(shè)計(jì)方案，其核心是一個(gè)基于ISA總線測(cè)試板卡的數(shù)據(jù)采集與控制 系統(tǒng)。測(cè)試系統(tǒng)由PC機(jī)主板、ISA總線測(cè)試板卡、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)和相應(yīng)的測(cè)試軟件 組成，參見圖1，測(cè)試板卡信號(hào)輸出端(AO，DO)和控制器的信號(hào)輸入端(AI，DI)連接 ，測(cè)試板卡信號(hào)輸入端(AI，DI)和控制器的信號(hào)輸出端(AO，DO)連接，PC機(jī)的RS232串 口和被測(cè)控制器的RS232串口相連，形成若干閉環(huán)測(cè)試回路。

　　當(dāng)測(cè)試控制器的AI通道時(shí)，通過測(cè)試板卡的AO通道向被測(cè)試控制器發(fā)出測(cè)試激勵(lì)信號(hào)(給 定值)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換送到控制器AI通道，再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，所得實(shí)測(cè)值從串口返回PC機(jī)，和相應(yīng)給定值進(jìn)行比較，得出該測(cè)試點(diǎn)測(cè)量精度;控制器AO通道的測(cè)試是先通過串口發(fā)給定值到控制器模擬輸出通道，通過測(cè)試板卡的AI通道采集實(shí)測(cè)值，計(jì)算該點(diǎn)測(cè)量精度。開關(guān)量的測(cè)試與之類似，將給定邏輯值和實(shí)測(cè)邏輯值進(jìn)行比較即可。

　　 3 測(cè)試板卡框圖及簡介

　　測(cè)試板卡框圖見圖2，測(cè)試板卡由模擬輸入通道、模擬輸出通道，開關(guān)量信號(hào)的 輸入和輸出以及接口電 路組成，模擬輸入通道包括了模擬信號(hào)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、多路模 擬開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換部分 ，模擬輸出通道包括了多路D/A轉(zhuǎn)換器、恒流源電路和輸出信號(hào)轉(zhuǎn)接電路。板卡共有8路模擬量輸入、14路模擬量輸出和8路開關(guān)量輸入、輸出，模擬量輸入輸 出信號(hào)為4~20 mA?電流，模擬量輸入的測(cè)量精度為0.125 ‰，模擬量輸出的測(cè)量精度為 0.5 ‰。開關(guān)量輸入信號(hào)為無源觸點(diǎn)或TTL電平輸入，開關(guān)量輸出信號(hào)為TTL電平輸出，足以滿足工業(yè)監(jiān)控器的精度測(cè)試和電氣連接要求。

　　4.系統(tǒng)精度

　　系統(tǒng)精度是指模擬輸入、輸出通道的精度，在設(shè)計(jì)中從7個(gè)方面進(jìn)行了考慮。

　　(1)采用低溫漂系數(shù)精密電阻取樣

　　 取樣電阻將模擬量輸入信號(hào)0-20mA變換成0-2V電平信號(hào)，選用0.2 ‰低溫漂系數(shù)的精密電阻，以保證取樣精度。

　　(2)模擬濾波

　　 模擬量輸入信號(hào)經(jīng)RC低頻、高頻濾波，濾除高頻噪聲和低頻噪聲。

　　(3)采用41/2位雙積分A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135