十二通道隔離型測(cè)速板卡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種十二通道隔離型測(cè)速板卡。
【背景技術(shù)】
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[0002]目前工控領(lǐng)域里使用的多通道隔離型計(jì)數(shù)板卡僅計(jì)數(shù)或定時(shí)作用，對(duì)外部輸入信號(hào)也沒有有源濾波，信號(hào)上疊加的毛刺容易誤觸發(fā)。本板卡對(duì)每個(gè)通道輸入信號(hào)有源低通濾波并光電隔離，精確地測(cè)量每個(gè)輸入方波信號(hào)的寬度。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供實(shí)時(shí)檢測(cè)每個(gè)通道方波信號(hào)的寬度，并實(shí)時(shí)申請(qǐng)中斷的十二通道隔離型測(cè)速板卡。
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0005]十二通道隔離型測(cè)速板卡，其特征在于:
[0006]該板卡采用XILINX XC95144XL-PQ100 CPLD可編程邏輯器件，片選譯碼、邏輯運(yùn)算全部編程在芯片內(nèi)；來(lái)自計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線的地址線、數(shù)據(jù)線及控制線接入CPLD，地址線A4?9經(jīng)譯碼選通板卡，每個(gè)脈沖經(jīng)有源濾波、光電隔離去除毛刺等信號(hào)干擾，脈沖信號(hào)經(jīng)CPLD的雙窄脈沖閉鎖電路，一旦閉鎖由軟件自復(fù)位，軟件設(shè)定8253每個(gè)通道的計(jì)數(shù)或定時(shí)工作方式，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，每個(gè)通道都可以設(shè)置事件到中斷，中斷服務(wù)程序讀取每個(gè)通道狀態(tài)，響應(yīng)相應(yīng)中斷，執(zhí)行預(yù)設(shè)的動(dòng)作，處理完成后回到斷點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行；
[0007]8253有6種可供選擇的工作方式，以完成定時(shí)、計(jì)數(shù)等多種功能:
[0008]方式O:計(jì)數(shù)結(jié)束則中斷
[0009]工作方式O被稱為計(jì)數(shù)結(jié)束中斷方式，當(dāng)任一通道被定義為工作方式O時(shí)，OUTi輸出為低電平;若門控信號(hào)GATE為高電平，當(dāng)CPU利用輸出指令向該通道寫入計(jì)數(shù)值使WR#有效時(shí)，OUT仍保持低電平，之后的下一時(shí)鐘周期下降沿計(jì)數(shù)器開始減“I”計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)值為“O”，此刻OUT將輸出由低電平向高電平跳變，可用它向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，OUT端輸出的高電平一直維持到下次再寫入計(jì)數(shù)值為止；
[0010]在工作方式O情況下，門控信號(hào)GATE用來(lái)控制減“I”計(jì)數(shù)操作是否進(jìn)行。當(dāng)GATE=I時(shí)，允許減“I”計(jì)數(shù);GATE = O時(shí)，禁止減“I”計(jì)數(shù);計(jì)數(shù)值將保持GATE有效時(shí)的數(shù)值不變，待GATE重新有效后，減“I”計(jì)數(shù)繼續(xù)進(jìn)行；
[0011 ]顯然，利用工作方式O既可完成計(jì)數(shù)功能，也可完成定時(shí)功能，當(dāng)用作計(jì)數(shù)器時(shí)，應(yīng)將要求計(jì)數(shù)的次數(shù)預(yù)置到計(jì)數(shù)器中，將要求計(jì)數(shù)的事件以脈沖方式從CLK端輸入，由它對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行減“I”計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)值為0，此刻OUTi輸出正跳變，表示計(jì)數(shù)次數(shù)到。當(dāng)用作定時(shí)器時(shí)，應(yīng)把根據(jù)要求定時(shí)的時(shí)間和CLKi的周期計(jì)算出定時(shí)系數(shù)，預(yù)置到計(jì)數(shù)器中，從CLK，輸入的應(yīng)是一定頻率的時(shí)鐘脈沖，由它對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行減“I”計(jì)數(shù)，定時(shí)時(shí)間從寫入計(jì)數(shù)值開始，到計(jì)數(shù)值計(jì)到“O”為止，這時(shí)OUTi輸出正跳變，表示定時(shí)時(shí)間到；
[0012]其中任一通道工作在方式O情況下，計(jì)數(shù)器初值一次有效，經(jīng)過(guò)一次計(jì)數(shù)或定時(shí)后如果需要繼續(xù)完成計(jì)數(shù)或定時(shí)功能，必須重新寫入計(jì)數(shù)器的初值。
[0013]方式1:單脈沖發(fā)生器
[0014]工作方式I被稱作可編程單脈沖發(fā)生器。進(jìn)入這種工作方式，CPU裝入計(jì)數(shù)值η后OUT輸出高電平，不管此時(shí)的GATE輸入是高電平還是低電平，都不開始減“I”計(jì)數(shù)，必須等到GATE由低電平向高電平跳變形成一個(gè)上升沿后，計(jì)數(shù)過(guò)程才會(huì)開始，與此同時(shí)，OUT輸出由高電平向低電平跳變，形成了輸出單脈沖的前沿，待計(jì)數(shù)值計(jì)到“O”，OUT輸出由低電平向高電平跳變，形成輸出單脈沖的后沿，因此，由方式I所能輸出單脈沖的寬度為CLK周期的η倍；
[0015]如果在減“I”計(jì)數(shù)過(guò)程中，GATE由高電平跳變?yōu)榈碗姾?，這并不影響計(jì)數(shù)過(guò)程，仍繼續(xù)計(jì)數(shù);但若重新遇到GATE的上升沿，則從初值開始重新計(jì)數(shù)，其效果會(huì)使輸出的單脈沖加寬；
[0016]其中計(jì)數(shù)值也是一次有效，每輸入一次計(jì)數(shù)值，只產(chǎn)生一個(gè)負(fù)極性單脈沖；
[0017]方式2:速率波發(fā)生器
[0018]工作方式2被稱作速率波發(fā)生器，進(jìn)入這種工作方式，OUT輸出高電平，裝入計(jì)數(shù)值η后如果GATE為高電平，則立即開始計(jì)數(shù)，OUT保持為高電平不變;待計(jì)數(shù)值減到“I”和“O”之間，OUT將輸出寬度為一個(gè)CLK周期的負(fù)脈沖，計(jì)數(shù)值為“O”時(shí)，自動(dòng)重新裝入計(jì)數(shù)初值η，實(shí)現(xiàn)循環(huán)計(jì)數(shù)，OUT將輸出一定頻率的負(fù)脈沖序列，其脈沖寬度固定為一個(gè)CLK周期，重復(fù)周期為CLK周期的η倍；
[0019]如果在減“I”計(jì)數(shù)過(guò)程中，GATE變?yōu)闊o(wú)效(輸入O電平)，則暫停減“I”計(jì)數(shù)，待GATE恢復(fù)有效后，從初值η開始重新計(jì)數(shù);這樣會(huì)改變輸出脈沖的速率；
[0020]如果在操作過(guò)程中要求改變輸出脈沖的速率，CPU可在任何時(shí)候，重新寫人新的計(jì)數(shù)值，它不會(huì)影響正在進(jìn)行的減“I”計(jì)數(shù)過(guò)程，而是從下一個(gè)計(jì)數(shù)操作用期開始按新的計(jì)數(shù)值改變輸出脈沖的速率；
[0021]方式3:方波發(fā)生器
[0022]工作方式3被稱作方波發(fā)生器。任一通道工作在方式3，只在計(jì)數(shù)值η為偶數(shù)，則可輸出重復(fù)周期為η、占空比為1:1的方波；
[0023]進(jìn)入工作方式3，OUT輸出低電平，裝入計(jì)數(shù)值后，OUT立即跳變?yōu)楦唠娖?。如果?dāng)GATE為高電平，則立即開始減“I”計(jì)數(shù)，OUT保持為高電平，若η為偶數(shù)，則當(dāng)計(jì)數(shù)值減到n/2時(shí)，OUT跳變?yōu)榈碗娖?，一直保持到?jì)數(shù)值為“O”，系統(tǒng)才自動(dòng)重新置入計(jì)數(shù)值η，實(shí)現(xiàn)循環(huán)計(jì)數(shù)，這時(shí)OUT端輸出的周期為η X CLKi周期，占空比為1:1的方波序列；若η為奇數(shù)，貝ijOUTi端輸出周期為nXCLK周期，占空比為((n+l)/2)/((n-l)/2)的近似方波序列；
[0024]如果在操作過(guò)程中，GATE變?yōu)闊o(wú)效，則暫停減“I”計(jì)數(shù)過(guò)程，直到GATE再次有效，重新從初值η開始減“I”計(jì)數(shù)；
[0025]如果要求改變輸出方波的速率，則CPU可在任何時(shí)候重新裝入新的計(jì)數(shù)初值η，并從下一個(gè)計(jì)數(shù)操作周期開始改變輸出方波的速率；
[0026]方式4:軟件觸發(fā)方式計(jì)數(shù)
[0027]工作方式4被稱作軟件觸發(fā)方式。進(jìn)入工作方式4，OUT輸出高電平，裝入計(jì)數(shù)值η后，如果GATE為高電平，則立即開始減“I”計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)值減到“O”為止，OUT輸出寬度為一個(gè)CLKi周期的負(fù)脈沖，由軟件裝入的計(jì)數(shù)值只有一次有效，如果要繼續(xù)操作，必須重新置入計(jì)數(shù)初值η，如果在操作的過(guò)程中，GATE變?yōu)闊o(wú)效，則停止減“I”計(jì)數(shù)，到GATE再次有效時(shí)，重新從初值開始減“I”計(jì)數(shù)。
[0028]顯然，利用這種工作方式可以完成定時(shí)功能，定時(shí)時(shí)間從裝入計(jì)數(shù)值η開始，則OUT輸出負(fù)脈沖(表示定時(shí)時(shí)間到)，其定時(shí)時(shí)間=η X CLK周期，這種工作方式也可完成計(jì)數(shù)功能，它要求計(jì)數(shù)的事件以脈沖的方式從CLK輸入，將計(jì)數(shù)次數(shù)作為計(jì)數(shù)初值裝入后，由CLK端輸入的計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行減“I”計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)值為“O”，由OUTt端輸出負(fù)脈沖(表示計(jì)數(shù)次數(shù)到)，當(dāng)然也可利用OUT向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，因此工作方式4與工作方式O很相似，只是方式O在OUT端輸出正階躍信號(hào)、方式4在OUT端輸出負(fù)脈沖信號(hào)。
[0029]方式5:硬件觸發(fā)方式計(jì)數(shù)
[0030]工作方式5被稱為硬件觸發(fā)方式，進(jìn)入工作方式5，OUT輸出高電平，硬件觸發(fā)信號(hào)由GATE端引入，因此，開始時(shí)GATE應(yīng)輸入為O，裝入計(jì)數(shù)初值η后，減“I”計(jì)數(shù)并不工作，一定要等到硬件觸發(fā)信號(hào)由GATE端引入一個(gè)正階