PC/104模塊Diamond-MM-AT的原理與應(yīng)用

摘要：介紹了12位模擬I/O PC/104模塊Diamond-MM-AT的主要參數(shù)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳功能及特性，給出了Diamond-MM-AT與PC/104及傳感器的硬件連接關(guān)系同時給出了它們的一個成功的A/D轉(zhuǎn)換應(yīng)用程序。

１　主要特點

隨著數(shù)字信號處理技術(shù)及各種故障分析技術(shù)的快速發(fā)展，在一些由工控機構(gòu)成的較小系統(tǒng)中，對信號進行實時采集與處理已越來越受到人們的重視。ＰＣ１０４系統(tǒng)模塊以其結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，可擴展性強等特點，在信號采集和故障分析中得到了廣泛的應(yīng)用。Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ 是一個高性能１２ｂｉｔ模擬量Ｉ／Ｏ口輸入輸出ＰＣ／１０４模塊，它包括Ａ／Ｄ，Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換通道和定時／計時器，其標準模板結(jié)構(gòu)可與ＰＣ／１０４處理器進行模塊組合。

Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊的主要功能如下：

Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換精度為１２位，可支持的最大采樣頻率為１００ｋＨｚ；具有１６條模擬量輸入通道和２條１２位Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換通道；有８個數(shù)字輸入口和８個數(shù)字輸出口；帶有３２位可編程控制計數(shù)／定時器；可編程設(shè)置Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換量程。

２　插口及引腳功能

圖１所示是Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊的外形簡圖。其中Ｊ１、Ｊ２為擴展總線端口，主要用于與ＰＣ／１０４處理器總線相連接。Ｕ７為Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器。Ｊ４是為Ａ／Ｄ設(shè)置跳線器，用來設(shè)置模擬量是單極或雙極輸入以及輸入的量程。Ｊ５是Ｄ／Ａ設(shè)置跳線器，用于設(shè)置模擬量是單極或雙極輸出以及輸出的參考電壓值。Ｕ１５是Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器。Ｊ６是設(shè)置ＤＭＡ（直接存儲器存取）標準的中斷級和基地址設(shè)置跳線器，模塊默認基地址為：０ｘ３００。Ｊ３為５０針的Ｉ／Ｏ端口，它的具體排列如圖２所示，各端口定義如下：

Ｖｉｎ７／７＋～Ｖｉｎ０／０＋：單極模式模擬量Ａ／Ｄ輸入端口７～０；同時可用作雙極模式模擬量Ａ／Ｄ正極輸入端口７～０；

Ｖｉｎ１５／７－～Ｖｉｎ８／０－：單極模式模擬量Ａ／Ｄ輸入端口１５～８；也可用作雙極模式模擬量Ａ／Ｄ負極輸入端口７～０；

Ｖｏｕｔ０Ｖｏｕｔ１：分別為Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換輸出端口０和１；

Ｖｒｅｆ Ｏｕｔ：＋５／－５Ｖ精確參考電壓輸出端口；

Ｖｒｅｆ Ｉｎ０Ｖｒｅｆ Ｉｎ１：自定義Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換參考電壓量程輸入端口；

Ｄｏｕｔ７～Ｄｏｕｔ０：數(shù)字輸出端口０～７，兼容ＴＴＬ／ＣＭＯＳ電平；

Ｄｉｎ７～Ｄｉｎ０：數(shù)字輸入端口０～７，兼容ＴＴＬ／ＣＭＯＳ電平；其中Ｄｉｎ２／Ｇａｔｅ０ 數(shù)字輸入端口２還可作為計數(shù)器０的控制門，并當該端口為高電平時計數(shù)；而Ｄｉｎ０／Ｇａｔｅ１／２數(shù)字輸入端口０則可作為計數(shù)器１和２的控制門，并可由控制寄存器１１來進行設(shè)定；

Ｉｎ０－：計數(shù)器０輸入端（下降沿觸發(fā)）；

Ｏｕｔ０Ｏｕｔ２：分別為計數(shù)器０和２的輸出端口；

＋１５Ｖ模擬電源；

＋５Ｖ：與ＰＣ／１０４擴展總線電源相連，用來提供＋５Ｖ電源；

Ａｇｎｄ：模擬地；

Ｄｇｎｄ：數(shù)字地；

Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊通常占用１６位地址空間。

３　硬件連接關(guān)系

Ｄｉａｍｏｎｄ模塊與ＰＣ／１０４處理器及傳感器的硬件連接框圖如圖３所示。 圖中當傳感器測取待檢測信號并輸入調(diào)理板進行放大濾波處理后，即可將其調(diào)制到合適的電壓信號范圍，并輸入到Ｄｉａ-ｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊相應(yīng)的Ｉ／Ｏ端口，然后由Ｄｉａ-ｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊將其轉(zhuǎn)換為所需要的數(shù)據(jù)量或模擬量，最后由ＰＣ／１０４處理器通過擴展總線控制讀寫數(shù)據(jù)的處理、顯示和存儲。其電源由ＰＣ／１０４總線提供，在Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊端口Ｊ１中，Ｂ１為ＧＮＤ，Ｂ３為＋５Ｖ，Ｂ５為－５Ｖ，Ｂ７為－１２Ｖ，Ｂ９為＋１２Ｖ。

４　數(shù)據(jù)采集應(yīng)用程序

下面是以ＰＣ／１０４作處理器和Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊進行組合，以對檢測的模擬量信號進行Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換的讀寫程序及對各控制寄存器的配置方法。筆者已在實踐中對該程序進行了測試，并已成功運用到某測試工程設(shè)計中。

＃ｄｅｆｉｎｅ Ｂａｓｅ ０ｘ３００

Ｍａｉｎ Ｖｏｉｄ{

ｕｎｉｏｎ { ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ ｍ; ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｃｈａｒ ｎ[２];}Ｔ；

ｉｎｔ ｄａｔ[３０００]；

ｉｎｔ ｉ， ｃｄ；

ｉｎｔ ｆｒｅｑ＝２０００；　　／／ 設(shè)定采樣頻率為２ｋＨｚ；

ｏｕｔｐｏｒｔｂ（Ｂａｓｅ＋９, ０ｘ８３)；?。?允許中斷，由計數(shù)器觸發(fā)；

ｏｕｔｐｏｒｔｂ（Ｂａｓｅ＋１０, ０ｘ０８)；　／／ 計數(shù)器１產(chǎn)生１ＭＨｚ方波

ｏｕｔｐｏｒｔｂ（Ｂａｓｅ＋１１, ０ｘ０５)； ／／ Ａ／Ｄ輸入范圍為０～５Ｖ

Ｔ．ｍ＝（ｉｎｔ)(５０００００／ ｆｒｅｑ）; ／／ ０．５ＭＨｚ／Ｆｒｅｑ求寫入記數(shù)器值；

ｏｕｔｐｏｒｔｂ(Ｂａｓｅ＋１５,０ｘ５４)；?。?設(shè)定計數(shù)器１讀／寫低字節(jié)；

ｏｕｔｐｏｒｔｂ（Ｂａｓｅ＋１３,０ｘ０１)；?。?向計數(shù)器１寫低字節(jié)（二分頻）；

ｏｕｔｐｏｒｔｂ（Ｂａｓｅ＋１５,０ｘｂ４)；?。?設(shè)定計數(shù)器２先讀／寫低字節(jié)，再讀／寫高字節(jié)；