摘 要： 論述了一種容錯(cuò)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)在串行A/D轉(zhuǎn)換器MAX110的中斷服務(wù)程序中使用軟件定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)MAX110意外停止轉(zhuǎn)換的故障恢復(fù)，確保了MAX110自動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)換功能的容錯(cuò)性，可提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的可靠性。
關(guān)鍵詞： 容錯(cuò) 串行A/D轉(zhuǎn)換器 軟件定時(shí)器
在工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相聯(lián)系的接口電路的設(shè)計(jì)在保證性能的同時(shí)，要求有較高的可靠性和性能價(jià)格比。對(duì)于模擬輸入通道的設(shè)計(jì)，串行接口的模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器愈來(lái)愈受到設(shè)計(jì)者們的關(guān)注。串行接口A/D轉(zhuǎn)換器接口電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、芯片體積小、信號(hào)線大大減少、易于采取隔離措施，而且許多串行接口芯片的工作模式可編程、設(shè)計(jì)靈活。其中，MAXIM公司的二通道±14bit串行ADC MAX110在從串行接口讀取數(shù)據(jù)的同時(shí)還完成下一轉(zhuǎn)換過(guò)程控制方式數(shù)據(jù)的寫(xiě)入（包括轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制），這樣便可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集；在程序設(shè)計(jì)時(shí)，數(shù)據(jù)采集進(jìn)程獨(dú)立設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)按預(yù)先設(shè)定的方式自動(dòng)存儲(chǔ)到循環(huán)隊(duì)列中，完成和主進(jìn)程的數(shù)據(jù)交換，給系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)提供了很大的方便。但由于系統(tǒng)受環(huán)境的干擾， A/D轉(zhuǎn)換器控制數(shù)據(jù)可能會(huì)出錯(cuò)，導(dǎo)致ADC意外停止轉(zhuǎn)換，使數(shù)據(jù)采集進(jìn)程停止，本文提出了針對(duì)這種故障的容錯(cuò)[１]設(shè)計(jì)方法。
１ 基于串行A/D轉(zhuǎn)換器MAX110的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
工業(yè)過(guò)程控制的許多慢過(guò)程，對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度要求較低，所以選用慢速A/D轉(zhuǎn)換器便可以滿足設(shè)計(jì)要求�！�14bit串行ADC MAX110BCPE轉(zhuǎn)換時(shí)間可達(dá)到10ms，且可編程控制，精度和速度也可以滿足如溫度控制對(duì)象的數(shù)據(jù)采集要求。作者在設(shè)計(jì)適用于溫度控制的模糊智能調(diào)節(jié)器的過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集部分使用了基于串行ADC MAX110的具有容錯(cuò)功能的數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)方法。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖１所示。
模擬信號(hào)隔離可選兩種方法：選用模擬隔離放大器或在A/D的數(shù)字接口采用光電隔離。模擬隔離放大器價(jià)格較高，所以選擇數(shù)字隔離方法，而采用串行A/D可大大減少數(shù)字信號(hào)隔離路數(shù)。如圖１所示，串行A/D轉(zhuǎn)換器MAX110的數(shù)字側(cè)與微處理器全部采用了光電隔離器件，將MAX110的數(shù)據(jù)輸入輸出信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷請(qǐng)求信號(hào)由PC817實(shí)現(xiàn)電氣的隔離。在后續(xù)的模擬通道中采用了多路開(kāi)關(guān)CD4051選通輸入的各路模擬信號(hào)，其中通道選擇信號(hào)也采取光電隔離的方法，這樣使A/D轉(zhuǎn)換器之后的所有電路都與微處理器部分隔離。
２ A/D異常停止轉(zhuǎn)換故障的自動(dòng)恢復(fù)原理
2.1 串行ADC MAX110的控制與數(shù)據(jù)傳遞
串行ADC MAX110的轉(zhuǎn)換方式和標(biāo)定由芯片控制字確定，控制字確定了MAX110 A/D轉(zhuǎn)換的通道、速度等各種工作方式。MAX110 的控制字包含：轉(zhuǎn)換時(shí)間控制，SCLK與過(guò)采樣頻率的比率控制、輸入通道選擇、增益標(biāo)定控制、內(nèi)部振蕩器掉電控制、模擬部分掉電控制。每次轉(zhuǎn)換按新送入的控制字工作�？刂谱指袷郊翱刂谱肿饔�見(jiàn)表１。
MAX110采用與Microwire
