AO2.908.273JS AIU模拟输入板技术说明.doc

1、AO2.908.273JS AIU 模拟输入板一、 目的对 8 路 慢 速 变 化 的 010V 直 流 电 压 信 号 或 020mA(包 括 420mA) 直 流 电 流 信 号 进 行 数 据 采 集。在 主 机 板 的 控 制 下，有 序 地 向 总 线 发 送 四 位 BCD 码 的 采 集 数 据。二 、电 路 组 成AIU 模 入 板 的 电 路 组 成 结 构 如 图 1 所 示。/CH12CH8 5:1 5:1 5:1 C1 A1A28/1A8 A/DC28V2VGC14-A30SELxRDWx1 2 x10 5 x10D70EOCLED121 AIU二 、 基本原理CH1C

2、H8 8 路 输 入 信 号 受 采 集 /校 准 状 态 切 换 开 关 控 制，被 确 定 其 是 否 进 入 本 电 路 系 统。当 转 换 型 继 电 器 处 于 “动 断” 常 闭 状 态 时，信 号 进 入 本 系 统， 系 统 处 在 “采 集” 状 态。当 继 电 器 处 于“动 合” 状 态 时， 输 入 信 号 被 切 断， 本 电 路 系 统 处 于 对 内 部 发 生 的 8V 或0V 标 准 信 号 进 行“校 准” 操 作。 被 测 信 号 经 过 5:1 衰 减 器、滤 波 器、 限 幅 器 处 理， 变 成 了 可 满 足 A/D 转 换 器 要 求 的 信 号

3、。本 电 路 中 采 用 8/1 多 路 选 通 器 (MAX382)进 行 多 路 分 时 采 集。如 果 采 集 信 号 比 较 小，不 属 于 010V 或 020mA 常 用 标 准 信 号， 则 可 扩 展 可 编 程 放 大 器 电 路， 使 增 益 提 高： 2， 10， 50，100 等 多 档。 本 系 统 采 用 双 积 分 式 A/D 转 换 器， 具 有 工 作 稳 定，抗 干 扰 能 力 强 之 优 点。采 集 速 率 为 12.5SPS，单 板 8 通 道，可 以 满 足 1 秒 钟 刷 新 1 次 所 有底图总号日期 签名AO2.908.273JS更改标记 数量

4、更改单号 签 名 日期 第 2/8 页格式（4a） 描图 徐向群 幅面：4数 据 的 采 集 速 率 要 求。A/D 转 换 器 的 输 出 方 式 是 逐 字 扫 描 BCD 码 输 出， 经 数 据 字 锁 存 器 和 输 出 缓 冲 寄 存 器 之 后， 可 向 总 线 发 送8 位 压 缩 BCD 码 数 据。每 当 某 一 通 道 采 集 完 成 时 刻， 还 将 发 送 出IR 脉 冲 信 号 。 宽 度 约 1ms 或 其 它 的 定 值， 以 供 中 断 请 求 读 数 之 用。 本 电 路 板 的 逻 辑 设 计 满 足 通 常 的 8 位 微 机 系 统 的 总 线 接 口

5、 要 求，通 过 板 选 信 号 SELx、地 址 线 A3A2A1A0、 数 据 线 D7D0、 以 及 读 写 线RD、 WR 等，可 实 现 接 收 控 制 命 令、 发 送 采 集 数 据 以 及 交 换 其 它 信 息 等 功 能。 电 路 供 电 要 求： 12V、 +5V， 其 中+12V100mA ，-12V35mA，+5V20mA。四、软件接口说明4.1 初 始 化 操 作由 于 开 机 上 电 后，各 寄 存 器、 锁 存 单 元 的 初 始 状 态 混 乱， 因 此 在 上 电 之 后 宜 对 本 电 路 板 的 有 关 寄 存 器 进 行 初 始 化 处 理。 初 始

6、化 操 作 步 骤： (A)使 SELx 线 处 于“0” (B)以 MOV DPTR, #0003HMOV A, #00HMOVX DPTR, A程 序 使 各 继 电 器 处 于 复 位 状 态， 完 成 初 始 化 要 求。 4.2 读 电 路 板 的 类 别 码每 种 电 路 板 都 有 一 类 别 代 码， 以 便 主 机 识 别 各 插 槽 上 所 配 置 的 电 路 板 类 别。 读 电 路 板 的 类 别 码 操 作 步 骤： (A)使 SELx 线 处 于“0” 电 平 (B)执 行 MOV DPTR, #0000HMOVX A, DPTR程 序 段， 即 可 读 取 PCB

7、 之 类 别 代 码。AIU 的 类 别 码 为 02H。 4.3 采 集 数 据要 取 得 某 通 道 的 采 集 数 据， 需 进 行 两 道 操 作， 即 发 送 通 道 地 址 码 和 读 出 数 据， 而 且 两 道 操 作 之 间 的 间 隔 时 间 需 满 足 不 短 于80ms 的 要 求。 1、 发 送 通 道 地 址 码底图总号日期 签名AO2.908.273JS更改标记 数量 更改单号 签 名 日期 第 3/8 页格式（4a） 描图 徐向群 幅面：4根 据 要 采 集 的 输 入 通 道 序 号 发 送 相 应 的 地 址 码， 两 者 对 应 的 关 系 如 下 表 示

8、： 表 1通道序号 CH1 CH2 CH3 CH4 CH5 CH6 CH7 CH8CH$ 0008H 0009H 000AH 000BH 000CH 000DH 000EH 000FH具 体 的 操 作： (A)使 SELx 线 处 于“0” 电 平 (B)执 行 MOV DPTR, #CH$MOVX DPTR，A程 序 段， 发 送 通 道 地 址 码 。A 中 的 内 容 无 关 紧 要， 可 不 必 考 虑。CH$见 上 表 列 内 容。 2、 读 出 采 集 数 据通 常 在 IR 线 上 出 现 脉 冲 时 进 行 读 取 采 集 数 据 的 操 作，其 步 骤 为： (A)使 SE

9、Lx=0(B)执 行 MOV DPTR, #0001HMOVX A, DPTRMOV LOW， A； LOW 为 单 字 节 存 放 单 元INC DPLMOVX A, DPTRMOV HIGH， A； HIGH 为 高 字 节 存 放 单 元程 序 段， 将 采 集 数 据 存 放 在 HIGH 和 LOW 两 个 单 元 中。 数 据 的 格 式 为 ： LOW 单元 b7 b4“ 个”字 位b3 b0“ 十” 字 位HIGH 单元 b7 b4“ 百”字 位b3 b0“ 千” 字 位“个”、“十”、 “百” 三 个 字 位 均 为 常 规 的 BCD 码 十 进 制 数。“ 千” 字 位

10、的 半 字 节 中 ， 只 有 b3 是 数 位， 且 b3=0，表 示 千 位 数 为“1”，b 3=1， 表 示 千 位 数 为“0”。b 2 是 极 性 位，b 2=1， 表 示“+”，b 2=0， 表 示 为“”，b 0 位 是 状 态 信 号，它 与 b3 位 组 合 起 来 表 示 下 列 意 义： b3b2b1b0=0xx1 表 示 A/D 溢 出 错 误； b3b2b1b0=1xx1 表 示 输 入 过 小 ， 欠 量 程。 b0=0 表 示 A/D 转 换 工 作 正 常。 着 重 指 出：由 于 A/D 转 换 器 在 转 换 过 程 中 既 不 能 改 变 输 入 通 道

11、， 也 底图总号日期 签名AO2.908.273JS更改标记 数量 更改单号 签 名 日期 第 4/8 页不 能 输 出 数 据。 因 此， 不 应 采 取 随 机 访 问 方 式 读 出 采 集 数 据， 而 应 当 利 用 完 成 信 号 IR 发 生 中 断， 以 中 断 响 应 方 式 及 时 地 读 得 采 集 数 据。 建 议 以 下 列 时 序 来 设 计 数 据 采 集 程 序， 如 图 2 所 示。以 这 样 的 操 作 不 仅 读 取 的 数 据 可 靠， 而 且 节 省 操 作 时 间。 两 次 中 断 间隔 时 间 为 80ms，8 个 通 道 巡 测 一 遍 不 到

12、1 秒， 可 保 证 每 秒 刷 新 一 次 数 据 的 要 求。 IRxCHx-1CHx 2 4.4 校 准 与 校 零校 准 的 操 作 一 般 应 在 元 器 件 已 经 处 于 热 平 衡 状 态 下 进 行。 开 机 上 电 后 宜 经 过 30 分 钟 以 后 才 进 行 校 准 操 作。 校 准 操 作 的 步 骤 如 下： (A)使 SELx=0(B)执 行 MOV DPTR, #0003HMOV A, # 03HMOVX DPTR, A程 序 段， 进 入 8V 标 准 电 压 校 准 状 态； (C)用 第 4.3 段 采 集 数 据 的 操 作 方 法 对 8V 标 准

13、电 压 信 号 进 行 数 据 采 集 操 作， 并 将 有 关 数 据 暂 存 起 来； (D)用 第 4.1 段 初 始 化 操 作 方 法 退 出 校 准 状 态。 校 准 操 作 的 目 的 是 为 各 通 道 的 传 递 系 数 不 够 准 确 而 设 计 的， 其底图总号日期 签名AO2.908.273JS更改标记 数量 更改单号 签 名 日期 第 5/8 页中 也 包 括 输 入 衰 减 器 5:1 的 分 压 比 不 正 确 因 素。 某 通 道 的 传 递 系 数 为： 理 想 情 况 下， 输 入 衰 减 器 经 过 严 格 的 选 配 处 理 (保 证 1/5 的 衰 减

14、 系 数)， 且 不 存 在 其 它 误 差 因 素，Kx=200.0。 例 如： 输 入 电 压 为 8V， 则 A/D 转 换 输 出 数 据 为 “1600” ； 输 入 电 压 为 3V， 则 A/D 转 换 输 出 为 “600” ， 等 等。如 果 要 知 道 输 入 电 压 的 数 值， 应 使 用 下 列 公 式。一 般 情 况 下， 校 准 后 求 得 的 系 数 应 妥 善 保 存， 每 次 采 集 到 的 数 据 应 按 公 式(2)计 算 得 出 真 正 的 输 入 信 号 电 压(V)。 如 果 输 入 衰 减 器 经 过 严 格 选 配 处 理 的 AIU 板， 可

15、 以 不 采 用 校 准 操 作。Kx 以 200 恒 值 处 理。 注 意： 校 准 只 对 基 本 量 程 进 行， 不 考 虑 可 编 程 测 量 放 大 器 的 增 益 误 差 的 弥 补。 校 零 操 作 也 必 须 在 元 器 件 已 处 于 平 衡 状 态 之 后 进 行。 开 机 上 电 后 宜 经 过 30 分 钟 后 才 进 行 校 零 操 作。 如 果 AIU 板 在 基 本 量 程 下 工 作， 一 般 不 需 要 进 行 校 零 操 作。 只 有 当 可 编 程 放 大 器 投 入 工 作，对 增 益 较 大 的 通 道， 才 进 行 该 通 道 的 校 零 处 理

16、。 校 零 的 具 体 操 作 如 下： (A)使 SELx=0(B)执 行 MOV DPTR, #0003HMOV A, # x1HMOVX DPTR, A程 序 段， 进 入 0V 电 位 校 准 状 态； 上 述 所 送 数 据 中 的 高 半 字 节 X 具 有 增 益 控 制 代 码 的 意 义， 如 表2 所 示： 表 2X 数 增益 G 对应量程0 1 10V 或 20mA1 2 5V 或 10mA2 10 1V 或 2mA4 50 200mV 或 400A8 100 100mV 或 200AA/D 转换器的读出值8.000Kx= (1)A/D 转换器的读出值KxVin= (V)

17、 (2)底图总号日期 签名AO2.908.273JS更改标记 数量 更改单号 签 名 日期 第 6/8 页注 意： 各 个 通 道 的 增 益 可 能 是 不 一 样 的， 因 此 发 送 的 增 益 代 码 应 当 与 要 求 校 零 的 通 道 是 相 对 应 的。 (C)与 第 4.3 段 相 同 的 操 作 步 骤 采 集 数 据， 采 集 到 的 数 据 就 是 通 道 的 “零 位” ， 相 当 于 端 入 端 短 路 时 的 偏 差 电 压 x。 此 值 应 存 放 在 对 应 的 单 元 中 保 存。 在 以 后 的 数 据 采 集 过 程 中， 应 使 用 以 下 公 式 进

18、 行 修 正： 式 中 之 Kx 与 公 式(1)所 表 示 的 传 递 系 数 是 一 致 的，G 是 可 编 程 放 大 器 的 增 益。 应 当 指 出， 校 准 与 校 零 操 作 的 安 排 视 具 体 情 况 进 行。 一 般 在 开 机 后 3060 分 钟 后 进 行 第 一 次 校 准、 校 零 操 作， 以 后 每 隔 812 小 时 进 行 一 次。 如 果 环 境 温 度 平 稳， 且 系 统 连 续 工 作 数 天 后， 校 准、 校 零 的 间 隔 时 间 可 以 放 长。 4.5 程 控 增 益 的 数 据 采 集由 于 多 数 传 感 器 均 输 出 直 流 0

19、10V 电 压 或 020mA 电 流(包 括 420mA 电 流)信 号， 故 采 用 基 本 量 程 的 AIU 板 即 可。 但 对 于 某 些 传 感 器 或 变 送 器， 能 提 供 的 信 号 比 较 小， 例 如 测 量 直 流 大 电 流 的 分 流 器， 只 IRx中 断读 出 上 次 通 道 地 址CHx-1的 采 集 数 据发 送 下 一 通 道 的 增 益控 制 代 码退 出 中 断发 送 下 一 通 道 的地 址 CHx图 3A/D 转换读出值 -xKx GVin= (3)底图总号日期 签名AO2.908.273JS更改标记 数量 更改单号 签 名 日期 第 7/8

20、页格式（4a） 描图 徐向群 幅面：4能 提 供 075mV 或 者 100mV 的 直 流 电 压 信 号。 遇 此 情 况 可 采 用 带 有 可 编 程 放 大 器 的 AIU 板。 采 集 数 据 的 程 序 也 要 作 相 应 的 修 改。 程 控 增 益 的 数 据 采 集 操 作 流 程 图 如 图 3 所 示。 它 与 基 本 量 程 采 集 数 据 的 流 程 区 别 在 于 增 加 了 一 道 发 送 增 益 控 制 代 码 的 操 作。 这 道 操 作 的 程 序 为： (A)使 SELx=0(B)执 行 MOV DPTR, #0003HMOV A, # x0HMOVX DPTR, A程 序 后 将 发 送 该 通 道 的 增 益 控 制 代 码。其 余 的 操 作 要 求 与 基 本 量 程 的 数 据 采 集 一 样。 得 到 的 数 据 经 公 式 (3)处 理 后 可 求 得 最 终 的 结 果。 底图总号日期 签名AO2.908.273JS更改标记 数量 更改单号 签 名 日期 第 8/8 页格式（4a） 描图 徐向群 幅面：4