高精度ISA總線測試板卡設計

本文介紹了Windows 98環境下基于PC機工業控制器自動測試系統，著重論述了如何保證 自行設計的ISA總線測試板卡系統精度以及設計實現過程中的抗干擾、總線驅動等關鍵問題

　　1 概述

　　工業控制器作為工業監測控制的關鍵設備，其應用越來越廣泛，然而其使用前的測試還 停留在人工測試階段，采用人工測試存在測試時間長、不夠精確等缺點。本文作者在Window s 98下開發的基于PC機工業控制器測試系統，實現了帶RS232通訊接口工業控制器模擬量精度的自動校驗和開關量信號的自動測試。該測試系統的開發為工業控制器的測試提供了一種快速、準確、可靠的自動測試工具。

　　2測試系統組成及原理

　　為使測試系統有良好的用戶界面，縮短開發周期，測試系統采用了現成PC機加上自行設計 的ISA 總線I/O測試板卡的設計方案，其核心是一個基于ISA總線測試板卡的數據采集與控制 系統。測試系統由PC機主板、ISA總線測試板卡、鼠標、顯示器、打印機和相應的測試軟件 組成，參見圖1，測試板卡信號輸出端(AO，DO)和控制器的信號輸入端(AI，DI)連接 ，測試板卡信號輸入端(AI，DI)和控制器的信號輸出端(AO，DO)連接，PC機的RS232串 口和被測控制器的RS232串口相連，形成若干閉環測試回路。

　　當測試控制器的AI通道時，通過測試板卡的AO通道向被測試控制器發出測試激勵信號(給 定值)，經D/A轉換送到控制器AI通道，再進行A/D轉換，所得實測值從串口返回PC機，和相應給定值進行比較，得出該測試點測量精度;控制器AO通道的測試是先通過串口發給定值到控制器模擬輸出通道，通過測試板卡的AI通道采集實測值，計算該點測量精度。開關量的測試與之類似，將給定邏輯值和實測邏輯值進行比較即可。

　　 3 測試板卡框圖及簡介

　　測試板卡框圖見圖2，測試板卡由模擬輸入通道、模擬輸出通道，開關量信號的 輸入和輸出以及接口電 路組成，模擬輸入通道包括了模擬信號電流/電壓轉換電路、多路模 擬開關、A/D轉換部分 ，模擬輸出通道包括了多路D/A轉換器、恒流源電路和輸出信號轉接電路。板卡共有8路模擬量輸入、14路模擬量輸出和8路開關量輸入、輸出，模擬量輸入輸 出信號為4~20 mA?電流，模擬量輸入的測量精度為0.125 ‰，模擬量輸出的測量精度為 0.5 ‰。開關量輸入信號為無源觸點或TTL電平輸入，開關量輸出信號為TTL電平輸出，足以滿足工業監控器的精度測試和電氣連接要求。

　　4.系統精度

　　系統精度是指模擬輸入、輸出通道的精度，在設計中從7個方面進行了考慮。

　　(1)采用低溫漂系數精密電阻取樣

　　 取樣電阻將模擬量輸入信號0-20mA變換成0-2V電平信號，選用0.2 ‰低溫漂系數的精密電阻，以保證取樣精度。

　　(2)模擬濾波

　　 模擬量輸入信號經RC低頻、高頻濾波，濾除高頻噪聲和低頻噪聲。

　　(3)采用41/2位雙積分A/D轉換器ICL7135