高精度ISA總線(xiàn)測試板卡設計

本文介紹了Windows 98環(huán)境下基于PC機工業(yè)控制器自動(dòng)測試系統，著(zhù)重論述了如何保證 自行設計的ISA總線(xiàn)測試板卡系統精度以及設計實(shí)現過(guò)程中的抗干擾、總線(xiàn)驅動(dòng)等關(guān)鍵問(wèn)題

　　1 概述

　　工業(yè)控制器作為工業(yè)監測控制的關(guān)鍵設備，其應用越來(lái)越廣泛，然而其使用前的測試還 停留在人工測試階段，采用人工測試存在測試時(shí)間長(cháng)、不夠精確等缺點(diǎn)。本文作者在Window s 98下開(kāi)發(fā)的基于PC機工業(yè)控制器測試系統，實(shí)現了帶RS232通訊接口工業(yè)控制器模擬量精度的自動(dòng)校驗和開(kāi)關(guān)量信號的自動(dòng)測試。該測試系統的開(kāi)發(fā)為工業(yè)控制器的測試提供了一種快速、準確、可靠的自動(dòng)測試工具。

　　2測試系統組成及原理

　　為使測試系統有良好的用戶(hù)界面，縮短開(kāi)發(fā)周期，測試系統采用了現成PC機加上自行設計 的ISA 總線(xiàn)I/O測試板卡的設計方案，其核心是一個(gè)基于ISA總線(xiàn)測試板卡的數據采集與控制 系統。測試系統由PC機主板、ISA總線(xiàn)測試板卡、鼠標、顯示器、打印機和相應的測試軟件 組成，參見(jiàn)圖1，測試板卡信號輸出端(AO，DO)和控制器的信號輸入端(AI，DI)連接 ，測試板卡信號輸入端(AI，DI)和控制器的信號輸出端(AO，DO)連接，PC機的RS232串 口和被測控制器的RS232串口相連，形成若干閉環(huán)測試回路。

　　當測試控制器的AI通道時(shí)，通過(guò)測試板卡的AO通道向被測試控制器發(fā)出測試激勵信號(給 定值)，經(jīng)D/A轉換送到控制器AI通道，再進(jìn)行A/D轉換，所得實(shí)測值從串口返回PC機，和相應給定值進(jìn)行比較，得出該測試點(diǎn)測量精度;控制器AO通道的測試是先通過(guò)串口發(fā)給定值到控制器模擬輸出通道，通過(guò)測試板卡的AI通道采集實(shí)測值，計算該點(diǎn)測量精度。開(kāi)關(guān)量的測試與之類(lèi)似，將給定邏輯值和實(shí)測邏輯值進(jìn)行比較即可。

　　 3 測試板卡框圖及簡(jiǎn)介

　　測試板卡框圖見(jiàn)圖2，測試板卡由模擬輸入通道、模擬輸出通道，開(kāi)關(guān)量信號的 輸入和輸出以及接口電 路組成，模擬輸入通道包括了模擬信號電流/電壓轉換電路、多路模 擬開(kāi)關(guān)、A/D轉換部分 ，模擬輸出通道包括了多路D/A轉換器、恒流源電路和輸出信號轉接電路。板卡共有8路模擬量輸入、14路模擬量輸出和8路開(kāi)關(guān)量輸入、輸出，模擬量輸入輸 出信號為4~20 mA?電流，模擬量輸入的測量精度為0.125 ‰，模擬量輸出的測量精度為 0.5 ‰。開(kāi)關(guān)量輸入信號為無(wú)源觸點(diǎn)或TTL電平輸入，開(kāi)關(guān)量輸出信號為T(mén)TL電平輸出，足以滿(mǎn)足工業(yè)監控器的精度測試和電氣連接要求。

　　4.系統精度

　　系統精度是指模擬輸入、輸出通道的精度，在設計中從7個(gè)方面進(jìn)行了考慮。

　　(1)采用低溫漂系數精密電阻取樣

　　 取樣電阻將模擬量輸入信號0-20mA變換成0-2V電平信號，選用0.2 ‰低溫漂系數的精密電阻，以保證取樣精度。

　　(2)模擬濾波

　　 模擬量輸入信號經(jīng)RC低頻、高頻濾波，濾除高頻噪聲和低頻噪聲。

　　(3)采用41/2位雙積分A/D轉換器ICL7135