某测试设备故障监测系统的设计

设备待测电压路数较多，但其产生的电压都是顺序执行的信号，考虑到线形光隔AD215和A/D板DIAMOND-MM-AT的费用较高，为降低开发成本、简化电路设计和缩小电路板体积，本监测诊断系统采用了多路复用技术，这样A/D板使用单个A/D测量通道就可测量多个信号。A/D转换器采集完一个通道后，PCM3350发出指令控制模拟开关动作，转换到另一个通道并进行采集，然后再转换到下一个通道，如此往复。采集原理如图4所示。

　　时间测量模块的设计

　　根据测试设备的工作情况，本监测诊断系统要求的最大计时量应为3s，而一个带4MHz时钟的16位计时器最长计时时间仅为16.384ms，所以测量时间时需将二个16位计数器级联成32位来工作，这样计时器最长计时时间可达1073.742s。在硬件设计上，系统通过将计数器1和计数器2级联，即将计数器1的OUT1接至计数器2的CLK2，门控信号GATE1和GATE2均由ONYX-MM-XT板上82C55#2的B5口来控制，CLK1端接频率为4MHz的标准频率源。通过设定计数器2的初始计数值并在计数结束后读取其计数值，利用一定的换算关系即可计算出测得的时间，测量原理如图5所示。

　　频率测量模块的设计

　　定时的实现

　　由于ONYX-MM-XT板上自带的标准输入时钟频率为4MHz，而系统需要测量的信号频率为3KHz，因此，该频率的测量即是一个对8254定时0.01s并对信号进行计数30的测量，由此可得定时器的计数值为：

设计上仍是按图8将计数器1、2级联作为定时器，每到0.01s就触发中断INT7，其工作方式设置如下：计数器1工作于方式2，计数器2工作于方式0。设计数器1的计数初值为N1，计数器2的计数初值为N2，只要保证N1×N2=40000，然后将各自的计数初值送入相应的寄存器、打开门控信号并启动计数器即可实现定时。

　　测频的实现

　　根据系统的设计要求，结合被测频率信号的特点，各计数器的工作方式分别设定为：计数器0工作于方式4、计数器1工作于方式2、计数器2工作于方式0。其中，计数器0的CLK0端接被测频率fx作为事件计数器，计数器1的CLK1端接4MHz的标准输入时钟频率f0，计数器1与计数器2形成串联结构作为定时器，GATE0、GATE1和GATE2均受82C55#2的B5口控制。这样，被测频率fx的值可通过下面的公式来计算：

其中，N0为计数器0的当前计数值，0xFFFF为计数器0的计数初值。频率信号测量的原理如图5所示。