ARM7風機監測儀的數據采集接口方案

2 MAXl320在風機監測儀數據采集中的應用

　　該風機監測儀是基于ARM7處理器的，處理器采用Philips公司的LPC2290。其數據采集部分硬件框圖如圖2所示。

　　實際的風機監測儀根據不同時段不同要求可選擇性地同時測量多路的信號輸入，所以這里置引腳AL—LON要接地，根據要求寫配置寄存器，開啟需要開通的通道，不用的通道就關閉，使其降低功耗。因為考慮到此監測儀所使用的環境比較惡劣，如果使用外部時鐘，則輸入的時鐘信號容易被干擾，從而導致整個數據采集模塊不穩定，所以使引腳INTCLK/EXTCLK也接+3.3 V，選擇內部時鐘(10 MHz)，10 MHz頻率完全能滿足此監測儀的采樣要求。

　　3 MAxl320外圍模擬電路的設計

　　3.1 模擬輸入電路

　　工業風機監測儀監測最常見的測量信號參數就是風機軸振動加速度、速度、位移。此監測儀可連接加速度傳感器、速度傳感器、位移傳感器，具體模擬部分電路方框圖見圖3。圖3中接入的就是ICP加速度傳感器，且只是一組ICP模擬輸入，它分為ICP_V(垂直方向)和ICP_H(水平方向)的兩路輸入，A-V，A_H，V_V，V_H，S_V，S_H分別為加速度、速度、位移的垂直方向和水平方向輸出。如果使用速度傳感器，則第一級輸出的是速度，第二級輸出的位移，第三級電路沒意義。如果用位移傳感器，則第一級輸出的是位移，第二，三級電路沒意義。低通濾波電路和積分電路所使用的運算放大器都是用集成芯片MAX4164，它集成了4個低功耗運算放大器。低通濾波電路是采用二階低通濾波，對于普通的一階低通濾波電路，增加了RC環節，加大衰減斜率，使濾波效果更好。積分電路是最典型的積分運算電路，在輸入端加一個1μF的電容是為了濾掉直流分量，在積分電容上并聯一個電阻是防止低頻信號增益過大和積分漂移所造成的飽和或截止現象，大小一般大于等于輸入電阻的10倍以上。可編程放大器采用LTC6911-2，它是一種兩匹配可編程放大器集成芯片，可通過對3位可編程接口G1，G2，G3寫值從而得到0，1，2，4，8，16，32，64輸出放大倍數。

　　3.2 多路選擇電路

　　用于工業現場的風機監測器的模擬信號輸入一般都多于8路，所以可以在.MAXl320的8通道輸入外加上多路選擇電路，該監測儀用CD74HC4052來組成多路選擇電路。CD74Hc4052是一個雙電源輸入，四組通道選擇芯片，通過選擇S0，S1，可以使輸出四組中的任意一組，最大模擬輸入范圍在±5 V。

　　4 實驗調試

　　4.1 程序設計

　　MAXl320的底層驅動程序是在集成開發環境ADSI.2開發的，其中A/D轉換軟件流程如圖4所示。

　　在實際應用中為了能控制ADC的采樣頻率，該設計使用定時器對A/D整個采樣、讀取數據的過程進行行定時操作，從而使監測儀能根據現場的各種要求改變采樣頻率。這其中對于A/D轉換的軟件設計，就有所改變：當要使用比較低的采樣頻率時(100 Hz～5 kHz)，定時的時間就比較長，因為本監測儀的軟件設計是基于μC/Os-Ⅱ嵌入式系統下，所以使用定時器中斷方式，這樣就會避免在采樣這個任務里一直等待定時的到來，降低多任務操作系統的運行效率。把采樣，讀取數據整個過程放在中斷服務程序，當定時時間到時，就立刻跳到中斷服務程序里執行采樣讀取操作，然后再跳出中斷程序，繼續執行主程序后面的操作;當要使用比較高的采樣頻率時(5～40 kHz)，因為定時時間很短，所以可以用查詢方式，一直查詢定時器中斷標志位，當中斷標志位置位時，就執行采樣讀取操作。