十二通道隔離型測速板卡的制作方法
【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數(shù)板卡僅計數(shù)或定時作用，對外部輸入信號也沒有有源濾波，信號上疊加的毛刺容易誤觸發(fā)。本板卡對每個通道輸入信號有源低通濾波并光電隔離，精確地測量每個輸入方波信號的寬度。

【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，提供實時檢測每個通道方波信號的寬度，并實時申請中斷的十二通道隔離型測速板卡。
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。
[0005]十二通道隔離型測速板卡，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、邏輯運算全部編程在芯片內(nèi)；來自計算機內(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，每個脈沖經(jīng)有源濾波、光電隔離去除毛刺等信號干擾，脈沖信號經(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每個通道的計數(shù)或定時工作方式，實現(xiàn)相應(yīng)的功能，每個通道都可以設(shè)置事件到中斷，中斷服務(wù)程序讀取每個通道狀態(tài)，響應(yīng)相應(yīng)中斷，執(zhí)行預(yù)設(shè)的動作，處理完成后回到斷點繼續(xù)運行；
[0007]8253有6種可供選擇的工作方式，以完成定時、計數(shù)等多種功能:
[0008]方式O:計數(shù)結(jié)束則中斷
[0009]工作方式O被稱為計數(shù)結(jié)束中斷方式，當(dāng)任一通道被定義為工作方式O時，OUTi輸出為低電平;若門控信號GATE為高電平，當(dāng)CPU利用輸出指令向該通道寫入計數(shù)值使WR#有效時，OUT仍保持低電平，之后的下一時鐘周期下降沿計數(shù)器開始減“I”計數(shù)，直到計數(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)出中斷請求，OUT端輸出的高電平一直維持到下次再寫入計數(shù)值為止；
[0010]在工作方式O情況下，門控信號GATE用來控制減“I”計數(shù)操作是否進行。當(dāng)GATE=I時，允許減“I”計數(shù);GATE = O時，禁止減“I”計數(shù);計數(shù)值將保持GATE有效時的數(shù)值不變，待GATE重新有效后，減“I”計數(shù)繼續(xù)進行；
[0011 ]顯然，利用工作方式O既可完成計數(shù)功能，也可完成定時功能，當(dāng)用作計數(shù)器時，應(yīng)將要求計數(shù)的次數(shù)預(yù)置到計數(shù)器中，將要求計數(shù)的事件以脈沖方式從CLK端輸入，由它對計數(shù)器進行減“I”計數(shù)，直到計數(shù)值為0，此刻OUTi輸出正跳變，表示計數(shù)次數(shù)到。當(dāng)用作定時器時，應(yīng)把根據(jù)要求定時的時間和CLKi的周期計算出定時系數(shù)，預(yù)置到計數(shù)器中，從CLK，輸入的應(yīng)是一定頻率的時鐘脈沖，由它對計數(shù)器進行減“I”計數(shù)，定時時間從寫入計數(shù)值開始，到計數(shù)值計到“O”為止，這時OUTi輸出正跳變，表示定時時間到；
[0012]其中任一通道工作在方式O情況下，計數(shù)器初值一次有效，經(jīng)過一次計數(shù)或定時后如果需要繼續(xù)完成計數(shù)或定時功能，必須重新寫入計數(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。進入這種工作方式，CPU裝入計數(shù)值η后OUT輸出高電平，不管此時的GATE輸入是高電平還是低電平，都不開始減“I”計數(shù)，必須等到GATE由低電平向高電平跳變形成一個上升沿后，計數(shù)過程才會開始，與此同時，OUT輸出由高電平向低電平跳變，形成了輸出單脈沖的前沿，待計數(shù)值計到“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”計數(shù)過程中，GATE由高電平跳變?yōu)榈碗姾?，這并不影響計數(shù)過程，仍繼續(xù)計數(shù);但若重新遇到GATE的上升沿，則從初值開始重新計數(shù)，其效果會使輸出的單脈沖加寬；
[0016]其中計數(shù)值也是一次有效，每輸入一次計數(shù)值，只產(chǎn)生一個負極性單脈沖；
[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，進入這種工作方式，OUT輸出高電平，裝入計數(shù)值η后如果GATE為高電平，則立即開始計數(shù)，OUT保持為高電平不變;待計數(shù)值減到“I”和“O”之間，OUT將輸出寬度為一個CLK周期的負脈沖，計數(shù)值為“O”時，自動重新裝入計數(shù)初值η，實現(xiàn)循環(huán)計數(shù)，OUT將輸出一定頻率的負脈沖序列，其脈沖寬度固定為一個CLK周期，重復(fù)周期為CLK周期的η倍；
[0019]如果在減“I”計數(shù)過程中，GATE變?yōu)闊o效(輸入O電平)，則暫停減“I”計數(shù)，待GATE恢復(fù)有效后，從初值η開始重新計數(shù);這樣會改變輸出脈沖的速率；
[0020]如果在操作過程中要求改變輸出脈沖的速率，CPU可在任何時候，重新寫人新的計數(shù)值，它不會影響正在進行的減“I”計數(shù)過程，而是從下一個計數(shù)操作用期開始按新的計數(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]進入工作方式3，OUT輸出低電平，裝入計數(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”計數(shù)，OUT保持為高電平，若η為偶數(shù)，則當(dāng)計數(shù)值減到n/2時，OUT跳變?yōu)榈碗娖?，一直保持到計?shù)值為“O”，系統(tǒng)才自動重新置入計數(shù)值η，實現(xiàn)循環(huán)計數(shù)，這時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]如果在操作過程中，GATE變?yōu)闊o效，則暫停減“I”計數(shù)過程，直到GATE再次有效，重新從初值η開始減“I”計數(shù)；
[0025]如果要求改變輸出方波的速率，則CPU可在任何時候重新裝入新的計數(shù)初值η，并從下一個計數(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)方式計數(shù)
[0027]工作方式4被稱作軟件觸發(fā)方式。進入工作方式4，OUT輸出高電平，裝入計數(shù)值η后，如果GATE為高電平，則立即開始減“I”計數(shù)，直到計數(shù)值減到“O”為止，OUT輸出寬度為一個CLKi周期的負脈沖，由軟件裝入的計數(shù)值只有一次有效，如果要繼續(xù)操作，必須重新置入計數(shù)初值η，如果在操作的過程中，GATE變?yōu)闊o效，則停止減“I”計數(shù)，到GATE再次有效時，重新從初值開始減“I”計數(shù)。
[0028]顯然，利用這種工作方式可以完成定時功能，定時時間從裝入計數(shù)值η開始，則OUT輸出負脈沖(表示定時時間到)，其定時時間=η X CLK周期，這種工作方式也可完成計數(shù)功能，它要求計數(shù)的事件以脈沖的方式從CLK輸入，將計數(shù)次數(shù)作為計數(shù)初值裝入后，由CLK端輸入的計數(shù)脈沖進行減“I”計數(shù)，直到計數(shù)值為“O”，由OUTt端輸出負脈沖(表示計數(shù)次數(shù)到)，當(dāng)然也可利用OUT向CPU發(fā)出中斷請求，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、方式4在OUT端輸出負脈沖信號。
[0029]方式5:硬件觸發(fā)方式計數(shù)
[0030]工作方式5被稱為硬件觸發(fā)方式，進入工作方式5，OUT輸出高電平，硬件觸發(fā)信號由GATE端引入，因此，開始時GATE應(yīng)輸入為O，裝入計數(shù)初值η后，減“I”計數(shù)并不工作，一定要等到硬件觸發(fā)信號由GATE端引入一個正階