ARM7風(fēng)機監測儀的數據采集接口方案

2 MAXl320在風(fēng)機監測儀數據采集中的應用

　　該風(fēng)機監測儀是基于ARM7處理器的，處理器采用Philips公司的LPC2290。其數據采集部分硬件框圖如圖2所示。

　　實(shí)際的風(fēng)機監測儀根據不同時(shí)段不同要求可選擇性地同時(shí)測量多路的信號輸入，所以這里置引腳AL—LON要接地，根據要求寫(xiě)配置寄存器，開(kāi)啟需要開(kāi)通的通道，不用的通道就關(guān)閉，使其降低功耗。因為考慮到此監測儀所使用的環(huán)境比較惡劣，如果使用外部時(shí)鐘，則輸入的時(shí)鐘信號容易被干擾，從而導致整個(gè)數據采集模塊不穩定，所以使引腳INTCLK/EXTCLK也接+3.3 V，選擇內部時(shí)鐘(10 MHz)，10 MHz頻率完全能滿(mǎn)足此監測儀的采樣要求。

　　3 MAxl320外圍模擬電路的設計

　　3.1 模擬輸入電路

　　工業(yè)風(fēng)機監測儀監測最常見(jiàn)的測量信號參數就是風(fēng)機軸振動(dòng)加速度、速度、位移。此監測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(jiàn)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，則第一級輸出的是速度，第二級輸出的位移，第三級電路沒(méi)意義。如果用位移傳感器，則第一級輸出的是位移，第二，三級電路沒(méi)意義。低通濾波電路和積分電路所使用的運算放大器都是用集成芯片MAX4164，它集成了4個(gè)低功耗運算放大器。低通濾波電路是采用二階低通濾波，對于普通的一階低通濾波電路，增加了RC環(huán)節，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增益過(guò)大和積分漂移所造成的飽和或截止現象，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(guò)對3位可編程接口G1，G2，G3寫(xiě)值從而得到0，1，2，4，8，16，32，64輸出放大倍數。

　　3.2 多路選擇電路

　　用于工業(yè)現場(chǎng)的風(fēng)機監測器的模擬信號輸入一般都多于8路，所以可以在.MAXl320的8通道輸入外加上多路選擇電路，該監測儀用CD74HC4052來(lái)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(guò)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)驗調試

　　4.1 程序設計

　　MAXl320的底層驅動(dòng)程序是在集成開(kāi)發(fā)環(huán)境ADSI.2開(kāi)發(fā)的，其中A/D轉換軟件流程如圖4所示。

　　在實(shí)際應用中為了能控制ADC的采樣頻率，該設計使用定時(shí)器對A/D整個(gè)采樣、讀取數據的過(guò)程進(jìn)行行定時(shí)操作，從而使監測儀能根據現場(chǎng)的各種要求改變采樣頻率。這其中對于A(yíng)/D轉換的軟件設計，就有所改變：當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(cháng)，因為本監測儀的軟件設計是基于μC/Os-Ⅱ嵌入式系統下，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(lái)，降低多任務(wù)操作系統的運行效率。把采樣，讀取數據整個(gè)過(guò)程放在中斷服務(wù)程序，當定時(shí)時(shí)間到時(shí)，就立刻跳到中斷服務(wù)程序里執行采樣讀取操作，然后再跳出中斷程序，繼續執行主程序后面的操作;當要使用比較高的采樣頻率時(shí)(5～40 kHz)，因為定時(shí)時(shí)間很短，所以可以用查詢(xún)方式，一直查詢(xún)定時(shí)器中斷標志位，當中斷標志位置位時(shí)，就執行采樣讀取操作。