基于MAxl320的工業(yè)風(fēng)機(jī)監(jiān)測儀數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
在實(shí)際應(yīng)用中為了能控制ADC的采樣頻率,該設(shè)計使用定時器對A/D整個采樣、讀取數(shù)據(jù)的過程進(jìn)行行定時操作,從而使監(jiān)測儀能根據(jù)現(xiàn)場的各種要求改變采樣頻率。這其中對于A/D轉(zhuǎn)換的軟件設(shè)計,就有所改變:當(dāng)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?yàn)楸?a class="contentlabel" href="http://www.biyoush.com/news/listbylabel/label/監(jiān)測儀">監(jiān)測儀的軟件設(shè)計是基于μC/Os-Ⅱ嵌入式系統(tǒng)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(wù)里一直等待定時的到來,降低多任務(wù)操作系統(tǒng)的運(yùn)行效率。把采樣,讀取數(shù)據(jù)整個過程放在中斷服務(wù)程序,當(dāng)定時時間到時,就立刻跳到中斷服務(wù)程序里執(zhí)行采樣讀取操作,然后再跳出中斷程序,繼續(xù)執(zhí)行主程序后面的操作;當(dāng)要使用比較高的采樣頻率時(5~40 kHz),因?yàn)槎〞r時間很短,所以可以用查詢方式,一直查詢定時器中斷標(biāo)志位,當(dāng)中斷標(biāo)志位置位時,就執(zhí)行采樣讀取操作。
4.2 實(shí)驗(yàn)測試
采用內(nèi)部時鐘,并使8通道都開通,通道0~7都輸入1 kHz的正弦波(峰峰值為2 V),把MAXl320的D0~D13與的LPC2290的D0~D13接起,其他的對應(yīng)的引腳根據(jù)圖3連接起來,啟動A/D轉(zhuǎn)換,因?yàn)?個通道的數(shù)據(jù)都一樣,所以只讀取通道O轉(zhuǎn)換后的數(shù)值,結(jié)果如表1所示。
以上測試結(jié)果數(shù)據(jù)是采樣1 kHz正弦波1個周期的采樣點(diǎn)數(shù)值,一共采樣38個點(diǎn),其中正值部分采樣點(diǎn)有19個值,負(fù)值部分采樣點(diǎn)也有19個值,表1只列出其中一部分具有代表性的值。把這些采樣點(diǎn)在坐標(biāo)上標(biāo)出,就可以還原出輸入的正弦波。通過示波器可以看到實(shí)際跟蹤捕獲信號和采樣信號所用的時間和理論值基本相同。但是,等待EOLC信號變低由于本身執(zhí)行程序需要時間,再加上讀取轉(zhuǎn)化結(jié)果是受到處理器數(shù)據(jù)總線本身的速度限制,整個采樣頻率就低于理想值??梢酝ㄟ^一些改進(jìn)來減小這兩個因素對采樣頻率的影響即:
(1)可以把EOLC接到處理器的外部中斷信號引腳,采用中斷方式,這就要比原來設(shè)計的查詢方式響應(yīng)速度快;
(2)可以提高CPU時鐘周期或減少讀寫操作所占用的CPU周期數(shù)。
5 結(jié) 語
一般通用類ICP傳感器的輸出信號頻率在0.5 Hz~6 kHz之間,經(jīng)過低通濾波后把一些高頻噪聲濾掉。通過上面的實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果以及示波器測出的采樣時間(0.3μs左右)和轉(zhuǎn)換時間(3.7μs)可知,8個通道同時工作時,采樣轉(zhuǎn)換總時間是4μs左右,所以可以算出每個通道的吞吐量大概是250kS/s,這樣完全能滿足現(xiàn)場風(fēng)機(jī)監(jiān)測儀數(shù)據(jù)采集的要求。
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