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PC/104模塊Diamond-MM-AT的原理與應用
摘要：介紹了12位模擬I/O PC/104模塊Diamond-MM-AT的主要參數、內部結構、引腳功能及特性，給出了Diamond-MM-AT與PC/104及傳感器的硬件連接關系?同時給出了它們的一個成功的A/D轉換應用程序。關鍵詞：Diamond-MM-AT模塊；A/D轉換; PC/104; 數據采集
１ 主要特點
隨著數字信號處理技術及各種故障分析技術的快速發展，在一些由工控機構成的較小系統中，對信號進行實時采集與處理已越來越受到人們的重視。ＰＣ１０４系統模塊以其結構緊湊，體積小，可擴展性強等特點，在信號采集和故障分析中得到了廣泛的應用。Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ 是一個高性能１２ｂｉｔ模擬量Ｉ／Ｏ口輸入輸出ＰＣ／１０４模塊，它包括Ａ／Ｄ，Ｄ／Ａ轉換通道和定時／計時器，其標準模板結構可與ＰＣ／１０４處理器進行模塊組合。
Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊的主要功能如下：
Ａ／Ｄ轉換精度為１２位，可支持的最大采樣頻率為１００ｋＨｚ；具有１６條模擬量輸入通道和２條１２位Ｄ／Ａ轉換通道；有８個數字輸入口和８個數字輸出口；帶有３２位可編程控制計數／定時器；可編程設置Ｄ／Ａ轉換量程。
２ 插口及引腳功能
圖１所示是Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊的外形簡圖。其中Ｊ１、Ｊ２為擴展總線端口，主要用于與ＰＣ／１０４處理器總線相連接。Ｕ７為Ａ／Ｄ轉換器。Ｊ４是為Ａ／Ｄ設置跳線器，用來設置模擬量是單極或雙極輸入以及輸入的量程。Ｊ５是Ｄ／Ａ設置跳線器，用于設置模擬量是單極或雙極輸出以及輸出的參考電壓值。Ｕ１５是Ｄ／Ａ轉換器。Ｊ６是設置ＤＭＡ（直接存儲器存取）標準的中斷級和基地址設置跳線器，模塊默認基地址為：０ｘ３００。Ｊ３為５０針的Ｉ／Ｏ端口，它的具體排列如圖２所示，各端口定義如下：
Ｖｉｎ７／７＋～Ｖｉｎ０／０＋：單極模式模擬量Ａ／Ｄ輸入端口７～０；同時可用作雙極模式模擬量Ａ／Ｄ正極輸入端口７～０；(范文先生網www.ycxgx.cn收集整理)
Ｖｉｎ１５／７－～Ｖｉｎ８／０－：單極模式模擬量Ａ／Ｄ輸入端口１５～８；也可用作雙極模式模擬量Ａ／Ｄ負極輸入端口７～０；
Ｖｏｕｔ０?Ｖｏｕｔ１：分別為Ｄ／Ａ轉換輸出端口０和１；
Ｖｒｅｆ Ｏｕｔ：＋５／－５Ｖ精確參考電壓輸出端口；
Ｖｒｅｆ Ｉｎ０?Ｖｒｅｆ Ｉｎ１：自定義Ｄ／Ａ轉換參考電壓量程輸入端口；
Ｄｏｕｔ７～Ｄｏｕｔ０：數字輸出端口０～７，兼容ＴＴＬ／ＣＭＯＳ電平；
Ｄｉｎ７～Ｄｉｎ０：數字輸入端口０～７，兼容ＴＴＬ／ＣＭＯＳ電平；其中Ｄｉｎ２／Ｇａｔｅ０ ?數字輸入端口２?還可作為計數器０的控制門，并當該端口為高電平時計數；而Ｄｉｎ０／Ｇａｔｅ１／２?數字輸入端口０?則可作為計數器１和２的控制門，并可由控制寄存器１１來進行設定；
Ｉｎ０－：計數器０輸入端（下降沿觸發）；
Ｏｕｔ０?Ｏｕｔ２：分別為計數器０和２的輸出端口；
＋１５Ｖ?模擬電源；
＋５Ｖ：與ＰＣ／１０４擴展總線電源相連，用來提供＋５Ｖ電源；
Ａｇｎｄ：模擬地；
Ｄｇｎｄ：數字地；
Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊通常占用１６位地址空間。
３ 硬件連接關系
Ｄｉａｍｏｎｄ模塊與ＰＣ／１０４處理器及傳感器的硬件連接框圖如圖３所示。 圖中?當傳感器測取待檢測信號并輸入調理板進行放大濾波處理后，即可將其調制到合適的電壓信號范圍，并輸入到Ｄｉａ-ｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊相應的Ｉ／Ｏ端口，然后由Ｄｉａ-ｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊將其轉換為所需要的數據量或模擬量，最后由ＰＣ／１０４處理器通過擴展總線控制讀寫數據的處理、顯示和存儲。其電源由ＰＣ／１０４總線提供，在Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊端口Ｊ１中，Ｂ１為ＧＮＤ，Ｂ３為＋５Ｖ，Ｂ５為－５Ｖ，Ｂ７為－１２Ｖ，Ｂ９為＋１２Ｖ。
４ 數據采集應用程序
下面是以ＰＣ／１０４作處理器和Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ模塊進行組合，以對檢測的模擬量信號進行Ａ／Ｄ轉換的讀寫程序及對各控制寄存器的配置方法。筆者已在實踐中對該程序進行了測試，并已成
功運用到某測試工程設計中。
＃ｄｅｆｉｎｅ Ｂａｓｅ ０ｘ３００
Ｍａｉｎ Ｖｏｉｄ{
ｕｎｉｏｎ ?{ ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ ｍ; ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｃｈａｒ ｎ[２];}Ｔ；
ｉｎｔ ｄａｔ[３０００]；?
ｉｎｔ ｉ， ｃｄ；
ｉｎｔ ｆｒｅｑ＝２０００； �。� 設定采樣頻率為２ｋＨｚ；
ｏｕｔｐｏｒｔｂ（Ｂａｓｅ＋９, ０ｘ８３)；�。� 允許中斷，由計數器觸發；
ｏｕｔｐｏｒｔｂ（Ｂａｓｅ＋１０, ０ｘ０８)；?�。� 計數器１產生１ＭＨｚ方波
ｏｕｔｐｏｒｔｂ（Ｂａｓｅ＋１１, ０ｘ０５)；? ／／ Ａ／Ｄ輸入范圍為０～５Ｖ
Ｔ．ｍ＝（ｉｎｔ)(５０００００／ ｆｒｅｑ）; ／／ ０．５ＭＨｚ／Ｆｒｅｑ求寫入記數器值；
ｏｕｔｐｏｒｔｂ(Ｂａｓｅ＋１５,０ｘ５４)；�。� 設定計數器１讀／寫低字節；
ｏｕｔｐｏｒｔｂ（Ｂａｓｅ＋１３,０ｘ０１)；?�。� 向計數器１寫低字節（二分頻）；
ｏｕｔｐｏｒｔｂ（Ｂａｓｅ＋１５,０ｘｂ４)；?�。� 設定計數器２先讀／寫低字節，再讀／寫高字節；
ｏｕｔｐｏｒｔｂ（Ｂａｓｅ＋１４,Ｔ．ｎ[０]);? ／／ 向計數器２寫低字節；
ｏｕｔｐｏｒｔｂ(Ｂａｓｅ＋１４，Ｔ．ｎ[１]）;??／／ 向計數器２寫高字節；
ｏｕｔｐｏｒｔｂ(Ｂａｓｅ＋２，０ｘｃｃ）; ／／ 設定測取通道為Ｃ通道（即第１２通道）；
ｆｏｒ(ｉ＝０；ｉ＜３０００；ｉ＋＋） ／／ 循環采集３０００個數據；
{
ｏｕｔｐｏｒｔｂ（Ｂａｓｅ＋１,０ｘｆｆ）;? ／／ 清除ＦＩＦＯ；
ｏｕｔｐｏｒｔｂ(?Ｂａｓｅ＋８,０ｘｆｆ)； ／／ 設定中斷寄存器８，等計數器觸發；
ｗｈｉｌｅ（（ｉｎｐｏｒｔｂ(Ｂａｓｅ＋８）＆０ｘ１０)＝＝０ｘ００）; ／／ 等待Ａ／Ｄ轉換結束；
ｃｄ＝ｉｎｐｏｒｔｂ(Ｂａｓｅ＋０））／／ 讀取低八位數據；
ｃｄ＝ｃｄ／１６; ／／ 數據右移四位，除去右四位的通道標志；
ｄａｔ[ｉ]＝ｉｎｐｏｒｔｂ(Ｂａｓｅ＋１）; ／／ 讀取高八位數據；
ｄａｔ[ｉ]＝ｄａｔ[ｉ]＊１６; ／／ 高八位數據左移四位；
ｄａｔ[ｉ]＝ｄａｔ[ｉ]＋ｃｄ; �。� 高八位與低四位相加即得Ａ／Ｄ轉換結果１２位數據；
}
……
５ 結束語
Ｄｉａｍｏｎｄ－ＭＭ－ＡＴ是標準的ＰＣ／１０４連接模塊，具有體積小，結構緊湊等優點，并具有Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ、Ｉ／Ｏ轉換等多種功能。由于ＰＣ／１０４可支持高級語言編程，因此，程序開發和設計非常方便，可在很大程度上縮短開發時間�？梢灶A見：隨著電子技術的發展，這種模塊化器件必將有著廣闊的發展應用前景。
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