基于ISA總線(xiàn)的脈寬測(cè)量電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李金猛

(國(guó)營(yíng)蕪湖機(jī)械廠，安徽 蕪湖 241007)

檢測(cè)設(shè)備在檢測(cè)某型飛機(jī)上的應(yīng)急投放裝置時(shí)常需要對(duì)產(chǎn)品輸出信號(hào)的時(shí)間特性進(jìn)行測(cè)量，特別是涉及到部分產(chǎn)品中所產(chǎn)生的階梯波脈沖寬度的測(cè)量，如圖1給出的這種階梯波形時(shí)間特性的示意圖，其中T1和T2表示時(shí)間脈沖寬度，T3表示一個(gè)測(cè)試工作步驟中總脈沖寬度，以前檢測(cè)設(shè)備通常外接示波器測(cè)量產(chǎn)品所產(chǎn)生的階梯波形的寬度，每次讀取費(fèi)時(shí)費(fèi)力。本文自行設(shè)計(jì)的階梯波形脈寬測(cè)量板卡可以自動(dòng)準(zhǔn)確讀取整個(gè)波形時(shí)間，節(jié)省人力與時(shí)間。

1 階梯波脈寬測(cè)量電路的工作原理

階梯波脈寬的測(cè)量主要通過(guò)檢測(cè)階梯電壓的變化后通過(guò)波形變換為多個(gè)單一脈沖，而后應(yīng)用通用計(jì)數(shù)器及基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖測(cè)量脈沖寬度的原理來(lái)測(cè)量變換后的脈沖寬度以便實(shí)現(xiàn)整個(gè)時(shí)間的測(cè)量，具體原理如圖2所示。被測(cè)脈沖T作為測(cè)量的控制信號(hào)，當(dāng)被測(cè)脈沖上升沿來(lái)后，控制與門(mén)開(kāi)通，計(jì)數(shù)器對(duì)基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù);在被測(cè)脈沖下降沿來(lái)后，控制與門(mén)關(guān)閉，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。因而，被測(cè)脈沖寬度T由計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值M和基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖周期 T0 確定。即:T=M ×T0。［1］

圖1 階梯波形圖

圖2 階梯波形測(cè)量原理圖

2 主要硬件電路

階梯波形的測(cè)量電路主要由波形變換電路、脈寬測(cè)量電路、ISA接口電路三部分組成。現(xiàn)分別對(duì)其加以介紹。

2.1 波形變換電路

波形變換主要將檢測(cè)階梯波中跳變來(lái)實(shí)現(xiàn)其信號(hào)的變換，原理圖如圖3所示，考慮到階梯波形在電壓跳變處涉及到電壓的變化，原理圖中的門(mén)限檢測(cè)電路就是限定階梯波形的門(mén)限電壓從而將跳變出檢測(cè)出來(lái)，而后通過(guò)門(mén)電路變換成標(biāo)準(zhǔn)的單脈沖波形。

圖3 階梯波形變換原理圖

波形變換在輸入端輸入模擬的階梯波，通過(guò)具體的測(cè)試電路，其最終波形變換測(cè)試結(jié)果如圖4所示，黃色部分表示輸入階梯波，在波形跳變出檢測(cè)出對(duì)應(yīng)的單脈沖，輸出波形如藍(lán)色和紅色兩部分。

圖4 階梯波信號(hào)產(chǎn)生測(cè)試圖

2.3 ISA 接口電路

本設(shè)計(jì)所涉及到的ISA接口部分主要涉及到ISA數(shù)據(jù)總線(xiàn)的控制，這里應(yīng)用MAXPLUSEII的圖

3 脈寬測(cè)量電路

變換后的脈沖測(cè)量是設(shè)計(jì)一種邏輯電路檢測(cè)單脈沖的上升沿和下降沿分別產(chǎn)生兩個(gè)單脈沖，各自完成基準(zhǔn)脈沖的計(jì)數(shù)和計(jì)數(shù)輸出的控制，整個(gè)測(cè)量原理如圖5所示。

圖5 單脈沖測(cè)量組成框圖

圖6給出了單脈沖測(cè)試電路的仿真測(cè)試波形，其中f0脈沖的寬度為738ms，本設(shè)計(jì)中所選擇的t0頻率為1Khz(周期1ms)，其中C0和d0分別為檢測(cè)到f0后所形成的兩個(gè)單脈沖，C0主要開(kāi)始計(jì)數(shù)器的初始清零和計(jì)數(shù)工作，d0主要用于計(jì)數(shù)輸出的控制。仿真波形中可以看出f0的寬度為738ms，可以知道其計(jì)數(shù)輸出應(yīng)為738，對(duì)應(yīng)的16進(jìn)制為2E2，仿真波形中可以看出 qq［11..0］的輸出值為2E2。［2］形編輯方式完成數(shù)據(jù)總線(xiàn)的控制，以IO映射的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)該卡的控制，其具體硬件原理框圖如圖7所示，按照原理圖可以看出寫(xiě)地址230主要實(shí)現(xiàn)所選通道的單脈沖計(jì)數(shù)輸出的選擇，通過(guò)讀地址231所對(duì)應(yīng)的 qq［7..0］和讀地址232所對(duì)應(yīng)的 qq［11..8］完成總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)讀出。［3－4］

圖6 單脈沖測(cè)試仿真圖

圖7 ISA硬件原理框圖

4 仿真測(cè)試情況

仿真波形測(cè)試如圖8所示，SIG1A和SIG1B分別為門(mén)限檢測(cè)電路輸出的信號(hào)，后續(xù)此兩信號(hào)經(jīng)過(guò)圖7中的與或門(mén)形成單一脈沖，寫(xiě)230地址所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)0X0D，完成第6通道的計(jì)數(shù)輸出選擇，讀地址231和232完成數(shù)據(jù)緩存輸出到數(shù)據(jù)總線(xiàn)上。［5］

圖8 圖波形測(cè)試仿真圖

5 結(jié)束語(yǔ)

采用文中波形整形和時(shí)序邏輯電路兩種方法結(jié)合使用完成階梯波脈寬的時(shí)間測(cè)量，方法簡(jiǎn)單實(shí)用，節(jié)約了外接示波器測(cè)量階梯波脈寬的成本，經(jīng)波形仿真實(shí)踐證明此方法可行。

［1］康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分［M］.北京:高等教育出版社，2000.

［2］張毅.測(cè)量與控制電路［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2009.

［3］蔣志峰，蔣偉峰，劉濟(jì)林.基于ISA總線(xiàn)接口電路的設(shè)計(jì)及研究［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2000，(1).

［4］宋建成.可編程邏輯器件原理與應(yīng)用［M］.北京:科學(xué)出版社，2004.

［5］馮濤，可編程邏輯器件開(kāi)發(fā)技術(shù)－MAX+plusll入門(mén)與提高［M］.北京:人民郵電出版社，2005.