1、基于 EPP 的化学分析数据采集系统PAPB2PD1PB3PD4舣念缓冲控制线切换地址码Data其他控制线BusvStrobe他控制线WaitWriteAddressStrobeData并行端口的地址为 Base.EPP 模式下仍可使用 SPP 的三个端口寄存器进行 SPP 端口操作 ,同时 EPP 增加了 Ef.P 的地址,数据寄存器,对这两个寄存器进行的读/写操作将引发 EPP 的硬件时序对外设进行读 /写操作,实现 EPP 数据传输 .特别要说明的是 EPP 模式下的超时问题.EPP 握手过程中为防止握手信号丢失造成等候过程中死循环,当Address/DataStrobe 拉低时启动一个
2、计时器,如计 1Ogs 后外设仍无Wait 信号的响应就结束本次发送/接收,同时置 Time0ut 状态位(EPP1.9).当 TimeOut 置位时 EPP端口将不能正常工作,因此要经常监视 TimeOut 位,一旦超时需向此位写“1“来清除,从而保证 EPP 端口的正常工作.隔离放大电路设计由于所采集信号为化学反应参数,要求采样信号之间彼此完全独立,且采样环境要求抗干扰能力强.所以前置放大器采用隔离放大器.隔离放大电路如图 2 所示.整个隔离放大器电路实行三级放大.采用低功耗,高精度低噪声2004.4 电子设计匝用 www.eaw.eom.cJl仪用放大器 AD620,使用一个精密电阻来调
3、节增益作为一级放大;使用隔离放大器作为二级放大,同时起到隔离作用;最后一级采用 OP07高精度仪用放大器,作为调零和微调使用.完全隔离要求放大器两边的电源也必须隔离,因而电源设计为由不同绕线组引出的交流电处理而得到.其中 AD620 及隔离放大器的输入部分为信号源,单独使用两路12V 和 5V 模拟电压;隔离放大器的输出部分和 OP07 则使用另两路电源,从而将电源完全隔离开来.采集器量程从5mV 到IOV分为 11 档,通过调节前置放大器的放大倍数来改变设置.量程调整共设两级,第一级通过 AD620 的增益调整电阻调整,第二级调整 AD620输出信号的分压从而改变隔离放大器的输入.调整过程通
4、过继电器组来完成,即通过继电器控制增益调整电阻,分压电阻的使用与否,从而改变总增益.EPP 接口电路一总线隔离与控制由于单片机 I/o 引脚数有限,仅连接必要的握手信号1PC 机的 EPP端口:使用单片机的 PB2,3 及 PD0,1 四个 I/O 引脚来模拟 EPP 端口的Wait,DataStrobe,Interrupt,Write四路控制信号的时序(数据传送不需要 AddressStrobe,而 Interrupt 用于请求 PC 以读取上传数据 ).EPP 直接接 1:2 的实现EPP 直接接口实现,即使用单片机编程技术完全实现 EPP 握手信号的时序.由于有 10gs 的时间限制,所
5、以采用汇编语言编写子程序以加快响应速度.总线隔离与控制由于在 PC 的打印端口上除了采集器还要连接打印机,所以必须有一个地址译码的过程.通过观察EPP 地址发送周期可以看出,地址值可在 AddressStrobe 的上升沿被移人地址寄存器,所以设计中采用锁存器在 AddressStrobe 的作用下将地址锁存,并译码后驱动双掷继电器切换打印机和采集器 Ef.P 接口的关键控制线,使得采集器和打印机之间不致发生误动作.要切换的关键控制线选用 EPP的 Wait 和 Write 信号.其中 Write 即SPP 中的 Strobe,是 SPP 数据传送的触发沿,必须隔离.而 EPP 的 Wait也
6、是握手不可少的关键,这样 EPP和 SPP 的数据传送就完全隔离了.其他控制线及 EPP 中保留的引脚 ,则由计算机并行口直接与打印机端口直接相连(参见图 3).系统中数据由 8 位数据总线传送.为防止传送中打印机数据与采集系统互相干扰,使用双向三态芯片将采集系统数据总线与 PC 一打印机数据总线隔离.通讯协议设计由前文可知 EPP 读/写操作均由 PC 机主动发起,而从机 (采集系统)被动响应 ,采集系统如要求传送数据,则必须通过非指令的其他途径,如发出中断信号给 PC 机要求其发出读取指令.在命令解释的过程中,命令越长(字节数越多) 则越增加解释的难度,因此控制指令设计为不超过 2字节.单
7、字节指令为动作指令,如启动,停止,复位等;双字节指令为设置指令,其后一字节为设置数据,如启用通道设置,量程设置,采样频率设置等.系统状态或采样数据作为参数回传指令和数据回传指令的回传数据处理,根据指令回传相应的数据.软件结构设计AVR 单片机主程序循环体采用汇编语言编写,以适应高速运转的需要.主要有 3 个动作,通过判断相应的标志来执行:其中 EPP 命令即通过监测外围硬件确认有 PC 机发来的 EPP 数据;采样时间由定时器?.=垂尽管 ATE 的 PE 卡中对 RTD 做了补偿,但如果测试向量中编程的信号状态转换时间小于信号从 PE卡传送到 DUT 所需的时间,就可能出现问题,因为这时测试系统试图在器件状态转换的同时对器件输出进行采样.这种情况下 ATE 的采用对象是 PE 驱动器而不是 DUT.当器件工作在 120Mb/s(周期为 8.3ns)速率以上时,对于没有死态或等待状态的引脚输出到输入状态的转换,RTD 会引起问题.120Mb/s 的数据传输速率考虑了可能的数据建立/保持和传输延迟因素,如果数据不为零,这些因素会将时钟和数据关
