摘要：以ＡＤ５７４为Ａ／Ｄ转换，研制了基于ＩＳＡ总线的３２通道１２位ＡＤＣ板卡，并给出硬件电路和软件流程。

　　１　引言

　　模数转换器是工业测量和控制系统中数据采集子系统的重要部件，它是测控现场的模拟信号源与数字计算机之间的接口，其任务是把现场中连续变化的被测信号转换成离散信号，再由工控计算机作进一步的数据处理。这就要求系统将所采集的模拟数据信号尽可能真实地、不失真地显示给控制人员，为此，笔者研制了基于ＩＳＡ总线的Ａ／Ｄ转换板卡。该板卡以ＡＤ５７４为Ａ／Ｄ转换，在ＩＳＡ总线技术的基础上，利用较少的外围元件来实现多通道、高的Ａ／Ｄ转换。该板卡具有３２路单端信号输入，电压范围为０Ｖ～１２Ｖ，转换位数为１２ｂｉｔ／８ｂｉｔ任选，同时具有自检功能。本文主要介绍该板卡的硬件组成原理和软件实现方法。

　　２　硬件电路

　　本转换卡的硬件电路由数字总线缓冲器、读／写地址控制／译码器、板号产生电路、Ａ／Ｄ转换电路、自检电路、电源电路等组成。图１所示是其硬件系统组成框图。、

　　２．１　ＩＳＡ总线接口与控制电路

　　ＩＳＡ总线接口与控制电路电路如图２所示。该电路由数据总线缓冲器、读／写地址控制／译码器、板号产生电路等组成，输入来自ＩＳＡ总线的数据信号（如ＩＯＲ、板号产生电路Ｕ２（７４ＬＳ６８８）输出地址有效信号ＡＤＲ，其具体地址由地址拨码开关ＳＷＤＩＰ确定，本板卡中的地址为０ｘ２７０Ｈ～０ｘ２７７Ｈ；读／写地址控制／译码器Ｕ４、Ｕ５（７４ＬＳ１３８）可用于形成该板卡的读写片选信号Ｒ２７ＸＨ／Ｗ２７ＸＨ（Ｘ代表０～７），以选中系统中其它功能芯片；当地址有效（ＡＤＲ）时，通过ＩＯＲ／ＩＯＷ判别数据缓冲Ｕ１（７４ＬＳ２４５）的数据流向，以及数据的输出或读入。该板卡在输出控制信号或检测数据时，可通过中断方式完成多组数据的输出或输入。

　　２．２　模拟输入电路

　　根据设计要求，该板卡采用转换时间为２５μｓ的１２ｂｉｔ逐次比较型ＡＤ５７４转换芯片作为Ａ／Ｄ转换器的，在本应用系统中，输入信号为单板性信号（０Ｖ～＋１２Ｖ），用ＡＤ５７４进行单极性模拟信号转换的具体硬件电路如图３所示。

　　图中，Ｕ１５可根据系统的工作状态，通过ＤＡ１～ＤＡ５来改变Ｕ１０、Ｕ１１（ＭＡＸ３０６）的控制地址，以选择信号的输入通道（共３２路），模拟信号的输入电压值应为０Ｖ～＋１２Ｖ；Ｕ１４通过ＣＳ、Ｒ／Ｃ、ＣＥ等来控制ＡＤ５７４的具体工作状态，转换的数据通过缓冲器Ｕ１３（７４ＬＳ５４１）输出，其中低４位共用。ＡＤ５７４的工作状态由ＣＥ、ＣＳ、Ｒ／Ｃ、１２／８、Ａ０五个控制信号决定，这些信号的组合控制功能如表１所列。

　　表1 AD574控制信号的功能组合

　　应用时，如ＣＥ＝１、ＣＳ＝０，则ＡＤ５７４处于工作状态；而当ＡＤ５７４处于工作状态且Ｒ／Ｃ＝０时，则启动Ａ／Ｄ转换，Ｒ／Ｃ＝１时进行数据读出。１２／８和Ａ０端用来控制转换字长和数据格式：若Ａ０＝０时启动转换，则以完整的１２位Ａ／Ｄ转换方式工作，而若Ａ０＝１时启动转换，则以８位Ａ／Ｄ转换方式工作。ＡＤ５７４处于数据读出工作状态（Ｒ／Ｃ＝１）时，Ａ０和１２／８将作为数据读出格式控制端。１２／８为１对应１２位并行输出；１２／８＝０则对应８位双字节输出。其中Ａ０＝０时输出高八位，Ａ０＝１时输出低四位，并以四个０补足尾随的四位。应注意：１２／８端与ＴＴＬ电平不兼容，因此，只能将其与ＶＣＣ或ＧＮＤ相连，且Ａ０数据输出期间不能变化。电路中的Ｗ１为调零电阻器，Ｗ２为调增益变阻器。

　　２．３　自检电路

　　在自检状态下，Ｕ１５输出控制数据Ａ００、Ａ１１、Ａ２２、Ａ３３、Ａ４４、Ａ５５和１１１１１０，以选通第３２通道，输入信号则是由电源电路稳压的＋５Ｖ标准电压。可用计算机控制Ａ／Ｄ转换并读入转换数据，以判断器件的工作状况，从而实现板卡的自检，通过自检可以判断出产生故障的主要元器件。

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