ARM7風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)儀的數(shù)據(jù)采集接口方案

2 MAXl320在風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)儀數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用

　　該風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)儀是基于ARM7處理器的，處理器采用Philips公司的LPC2290。其數(shù)據(jù)采集部分硬件框圖如圖2所示。

　　實(shí)際的風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)儀根據(jù)不同時(shí)段不同要求可選擇性地同時(shí)測(cè)量多路的信號(hào)輸入，所以這里置引腳AL—LON要接地，根據(jù)要求寫配置寄存器，開啟需要開通的通道，不用的通道就關(guān)閉，使其降低功耗。因?yàn)榭紤]到此監(jiān)測(cè)儀所使用的環(huán)境比較惡劣，如果使用外部時(shí)鐘，則輸入的時(shí)鐘信號(hào)容易被干擾，從而導(dǎo)致整個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊不穩(wěn)定，所以使引腳INTCLK/EXTCLK也接+3.3 V，選擇內(nèi)部時(shí)鐘(10 MHz)，10 MHz頻率完全能滿足此監(jiān)測(cè)儀的采樣要求。

　　3 MAxl320外圍模擬電路的設(shè)計(jì)

　　3.1 模擬輸入電路

　　工業(yè)風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)最常見的測(cè)量信號(hào)參數(shù)就是風(fēng)機(jī)軸振動(dòng)加速度、速度、位移。此監(jiān)測(cè)儀可連接加速度傳感器、速度傳感器、位移傳感器，具體模擬部分電路方框圖見圖3。圖3中接入的就是ICP加速度傳感器，且只是一組ICP模擬輸入，它分為ICP_V(垂直方向)和ICP_H(水平方向)的兩路輸入，A-V，A_H，V_V，V_H，S_V，S_H分別為加速度、速度、位移的垂直方向和水平方向輸出。如果使用速度傳感器，則第一級(jí)輸出的是速度，第二級(jí)輸出的位移，第三級(jí)電路沒意義。如果用位移傳感器，則第一級(jí)輸出的是位移，第二，三級(jí)電路沒意義。低通濾波電路和積分電路所使用的運(yùn)算放大器都是用集成芯片MAX4164，它集成了4個(gè)低功耗運(yùn)算放大器。低通濾波電路是采用二階低通濾波，對(duì)于普通的一階低通濾波電路，增加了RC環(huán)節(jié)，加大衰減斜率，使濾波效果更好。積分電路是最典型的積分運(yùn)算電路，在輸入端加一個(gè)1μF的電容是為了濾掉直流分量，在積分電容上并聯(lián)一個(gè)電阻是防止低頻信號(hào)增益過大和積分漂移所造成的飽和或截止現(xiàn)象，大小一般大于等于輸入電阻的10倍以上?？删幊谭糯笃鞑捎肔TC6911-2，它是一種兩匹配可編程放大器集成芯片，可通過對(duì)3位可編程接口G1，G2，G3寫值從而得到0，1，2，4，8，16，32，64輸出放大倍數(shù)。

　　3.2 多路選擇電路

　　用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)器的模擬信號(hào)輸入一般都多于8路，所以可以在.MAXl320的8通道輸入外加上多路選擇電路，該監(jiān)測(cè)儀用CD74HC4052來組成多路選擇電路。CD74Hc4052是一個(gè)雙電源輸入，四組通道選擇芯片，通過選擇S0，S1，可以使輸出四組中的任意一組，最大模擬輸入范圍在±5 V。

　　4 實(shí)驗(yàn)調(diào)試

　　4.1 程序設(shè)計(jì)

　　MAXl320的底層驅(qū)動(dòng)程序是在集成開發(fā)環(huán)境ADSI.2開發(fā)的，其中A/D轉(zhuǎn)換軟件流程如圖4所示。

　　在實(shí)際應(yīng)用中為了能控制ADC的采樣頻率，該設(shè)計(jì)使用定時(shí)器對(duì)A/D整個(gè)采樣、讀取數(shù)據(jù)的過程進(jìn)行行定時(shí)操作，從而使監(jiān)測(cè)儀能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的各種要求改變采樣頻率。這其中對(duì)于A/D轉(zhuǎn)換的軟件設(shè)計(jì)，就有所改變：當(dāng)要使用比較低的采樣頻率時(shí)(100 Hz～5 kHz)，定時(shí)的時(shí)間就比較長(zhǎng)，因?yàn)楸颈O(jiān)測(cè)儀的軟件設(shè)計(jì)是基于μC/Os-Ⅱ嵌入式系統(tǒng)下，所以使用定時(shí)器中斷方式，這樣就會(huì)避免在采樣這個(gè)任務(wù)里一直等待定時(shí)的到來，降低多任務(wù)操作系統(tǒng)的運(yùn)行效率。把采樣，讀取數(shù)據(jù)整個(gè)過程放在中斷服務(wù)程序，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，就立刻跳到中斷服務(wù)程序里執(zhí)行采樣讀取操作，然后再跳出中斷程序，繼續(xù)執(zhí)行主程序后面的操作;當(dāng)要使用比較高的采樣頻率時(shí)(5～40 kHz)，因?yàn)槎〞r(shí)時(shí)間很短，所以可以用查詢方式，一直查詢定時(shí)器中斷標(biāo)志位，當(dāng)中斷標(biāo)志位置位時(shí)，就執(zhí)行采樣讀取操作。