基于PC/104總線的旋轉(zhuǎn)變壓器/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的軸角/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路復(fù)雜、可靠性低。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，模塊化的軸角/數(shù)字轉(zhuǎn)換器不斷推新且廣泛應(yīng)用于各種導(dǎo)航系統(tǒng)的方位角和縱橫搖姿態(tài)角信息的測(cè)量系統(tǒng)中，用于大型雷達(dá)設(shè)施的方位角與仰角信息的檢測(cè)與控制等，某尋北儀系統(tǒng)由于工作環(huán)境惡劣、機(jī)動(dòng)頻繁等因素，采用了基于pc/104總線的工控機(jī)，提高了系統(tǒng)的可靠性。本文介紹了一種實(shí)用的軸角/數(shù)字轉(zhuǎn)換器14xsz3412-01及其在某尋北儀系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 工作原理及引腳功能

14xsz3412-01是一種超小型化、采用跟蹤轉(zhuǎn)換技術(shù)的旋轉(zhuǎn)變壓器/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，他應(yīng)用了二階伺服回路，且在數(shù)字輸出端包含三態(tài)鎖存器。輸入信號(hào)可以是來(lái)自4線旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)和參考，輸出是經(jīng)三態(tài)鎖存器、與ttl電平兼容的并行自然二進(jìn)制碼數(shù)字量，三態(tài)輸出能使多個(gè)轉(zhuǎn)換器直接掛在數(shù)據(jù)總線上，而且在使用禁止信號(hào)inh時(shí)不斷開(kāi)轉(zhuǎn)換器內(nèi)部回路。字節(jié)選擇信號(hào)“bysel”的設(shè)置極大的方便了數(shù)據(jù)總線寬度為8b的用戶，用戶可以在8b寬的總線上得到16b字長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，而無(wú)需外部接線。

轉(zhuǎn)換器的引腳（如圖1）按其功能說(shuō)明如下：

直流供電引腳 包括+5v，gnd（地），+15v，-15v四個(gè)引腳，直流電源的波動(dòng)范圍為±10%，建議在電路板上+5v，+15v和-15v到gnd之間分別并聯(lián)1個(gè)0.1μf和1個(gè)6.8μf的濾波電容。

case端 與外殼相通，使用時(shí)需將該端接機(jī)殼地。

輸入模擬信號(hào)引腳 旋轉(zhuǎn)變壓器引線端d1，d2及z1，z2，z3，z4分別與轉(zhuǎn)換器引腳rh，rl及s1，s2，s3，s4一一對(duì)應(yīng)連接。

控制信號(hào)引腳 有inh，en，bysel三個(gè)引腳。

計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)時(shí)，常對(duì)外設(shè)發(fā)送設(shè)備選擇信號(hào)cs和讀信號(hào)rd，當(dāng)數(shù)據(jù)總線為8位寬度時(shí)，計(jì)算機(jī)還需要發(fā)送字節(jié)選擇信號(hào)bysel信號(hào)。xsz轉(zhuǎn)換模塊與計(jì)算機(jī)之間轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的能力與一般外部設(shè)備一樣具有兼容性。inh引腳與計(jì)算機(jī)的cs信號(hào)相連，en引腳與rd信號(hào)相連，bysel引腳與計(jì)算機(jī)的字節(jié)選擇控制信號(hào)相連，當(dāng)用戶使用8位寬度的數(shù)據(jù)總線時(shí)，只需將xsz的高8位依次連接到8位數(shù)據(jù)總線上。當(dāng)bysel為高電平時(shí)，轉(zhuǎn)換器高字節(jié)數(shù)據(jù)輸出，當(dāng)bysel為低電平時(shí)，轉(zhuǎn)換器低字節(jié)數(shù)據(jù)送到總線上，在字輸出時(shí)，轉(zhuǎn)換器的bysel引腳應(yīng)接高電平（或懸空），并且模塊輸出全量與16位總線一一相連。

狀態(tài)信號(hào)引腳 busy。當(dāng)“busy”為高電平時(shí)，表示轉(zhuǎn)換器內(nèi)部二階電子伺服環(huán)境正在工作，數(shù)字輸出端不能直接輸出；反之計(jì)算機(jī)可直接從數(shù)字輸出端讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。

數(shù)字輸出信號(hào)引腳 數(shù)字輸出取自引腳1-14，引腳“1”代替最高位（msb），“14”代表最低位（lsb）。

2 數(shù)據(jù)傳輸方法

該轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)傳輸方法有2種常用方法：

（1）檢測(cè)“忙”（busy）信號(hào)

圖2所示當(dāng)計(jì)算機(jī)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，可對(duì)busy進(jìn)行檢測(cè)，若ubsy為“1”，則數(shù)據(jù)無(wú)效，反之則數(shù)據(jù)有效，這里，可把“使能”(en)端連接“讀”信號(hào)。

(2)施加“禁止”（inh）信號(hào)

如圖3所示，當(dāng)需進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，計(jì)算機(jī)可向inh端發(fā)一個(gè)邏輯低電平，從而阻止了鎖存器的刷新。當(dāng)inh端被置于低電平并延遲600ns后，便可讀取數(shù)據(jù)。

3 與pc/104總線的接口設(shè)計(jì)

14xsz3412-01與pc/104總線接口的硬件電路結(jié)構(gòu)如圖4所示，圖中，a/d轉(zhuǎn)換器的s1，s2，s3，s4端分別與旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出信號(hào)引腳d1，d2，d3，d4一一對(duì)應(yīng)連接，rh，rl分別接旋轉(zhuǎn)變壓器的激磁引線端z1，z2，case接機(jī)殼地。cpu通過(guò)8255來(lái)控制xsz模塊的工作，包括啟動(dòng)讀數(shù)的控制信號(hào)，高低字節(jié)選擇信號(hào)等，其工作原理為當(dāng)需進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)由cpu通過(guò)8255向xsz模塊的inh端發(fā)送低電平，以禁止xsz模塊鎖存器的數(shù)據(jù)刷新，當(dāng)inh被置于低電平并延遲600ns后，cpu便可讀取數(shù)據(jù)，讀取數(shù)據(jù)時(shí)通過(guò)控制bysel端的高低電平即可讀取高低字節(jié)數(shù)據(jù)，en與地相連，則計(jì)算機(jī)可以隨時(shí)讀取數(shù)據(jù)。

以某尋北儀系統(tǒng)測(cè)量方位角為例，給出數(shù)據(jù)采集部分的程序如下（系統(tǒng)中8255命令字口地址為0x3f6）：

4 結(jié)語(yǔ)

介紹了旋轉(zhuǎn)變壓器/數(shù)字轉(zhuǎn)換器14xsz3412-01的工作原理和數(shù)據(jù)傳輸方法，給出了與pc/104總線的接口電路設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)采集程序，該設(shè)計(jì)已成功應(yīng)用于某方位角測(cè)量系統(tǒng)中，實(shí)踐證明，該設(shè)計(jì)合理，能夠滿足系統(tǒng)要求。