基于MAxl320的工業(yè)風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)儀數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

目前，石油、化工、制藥、冶金等企業(yè)有大量的涼水塔風(fēng)機(jī)、引速風(fēng)機(jī)及特種風(fēng)機(jī)在使用，有些風(fēng)機(jī)無(wú)監(jiān)測(cè)儀表(尤其是涼水塔風(fēng)機(jī))或者有一些簡(jiǎn)單的就地監(jiān)測(cè)儀表。長(zhǎng)期以來(lái)，由于運(yùn)行環(huán)境惡劣、監(jiān)測(cè)和維護(hù)手段不完善，風(fēng)機(jī)不斷地出現(xiàn)減速器斷齒、軸承燒毀、傳動(dòng)軸彎曲、聯(lián)軸器膜片損壞、甚至葉片斷裂等故障。而風(fēng)機(jī)的運(yùn)行對(duì)于這種企業(yè)來(lái)說(shuō)十分重要，因此必須加強(qiáng)監(jiān)測(cè)、診斷、管理，研制新一代的集本地監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程診斷與分析為一體的監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)非常有必要，市場(chǎng)需求量大。

其中，基于MAxl320的風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)儀就是此監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)很重要的一部分，其關(guān)鍵部件是模／數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。MAXl320是Maxim公司推出的并行14位 8通道同步采集的A／D轉(zhuǎn)換芯片，非常適合應(yīng)用于風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、加速度、位移、工藝量等的數(shù)據(jù)采集。這里介紹了一種基于ARM7風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)儀的數(shù)據(jù)采集接口方案，A／D芯片就是采用MAXl320，該監(jiān)測(cè)儀的處理器采用Philips公司的LPC2290。

l MAXl320概述

MAXl320是一種8輸入通道、14位高速模／數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有獨(dú)立的采樣／保持(T／H)電路為每一通道提供了同時(shí)采樣。該器件具有先進(jìn)／先出(FIFO)功能可減少接口開(kāi)銷，并可在轉(zhuǎn)換結(jié)束或轉(zhuǎn)換之間讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。

1．1 引腳及其特征

引腳及其特征如下：

CH0～CH7：為8路模擬量輸入口。

D0～D13：為14位并行數(shù)字輸出，其中DO～D7為雙向數(shù)據(jù)線。

CS，RD，WR：分別為片選信號(hào)，讀信號(hào)，寫(xiě)信號(hào)。

CONVST：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。CONVST低電平時(shí)跟蹤獲取模擬信號(hào)，上升沿時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。

EOC，EOLC：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出(EOC)，低電平表示一個(gè)通道轉(zhuǎn)換結(jié)束，可以讀此通道轉(zhuǎn)換結(jié)果。最后轉(zhuǎn)換結(jié)

束輸出(EOLC)，低電平表示最后一個(gè)通道轉(zhuǎn)換結(jié)束，然后就可以連續(xù)讀取被開(kāi)通所有通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果。

CLK，INTCLK／EXTCLK：外部時(shí)鐘輸入引腳(CLK)，時(shí)鐘模式選擇輸(INTCLK／EXTCLK)，該引腳接AVDD選擇內(nèi)部時(shí)鐘(時(shí)鐘頻率為10 MHz)，接．AGND選擇外部時(shí)鐘輸入(100 kHz～12．5 MHz)。

ALLON：通道使能輸入。該引腳接高電平使能開(kāi)通所有的輸入通道(CH0～CH7)，接低電平則只有被選中的通道才進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。

SHDN：掉電輸入引腳。SHDN=O選擇正常模式，SHDN=1選擇掉電模式。

1．2 MAXl320工作過(guò)程

MAXl320共有8個(gè)模擬輸入通道，可通過(guò)寄存器的設(shè)置選擇使用。當(dāng)ALLON設(shè)為低電平時(shí)，設(shè)置寄存器選擇打開(kāi)通道，同時(shí)拉低CS和WR，然后向數(shù)據(jù)線D0～D7寫(xiě)入數(shù)據(jù)，D0～D7依次對(duì)應(yīng)著通道CH0～CH7，通過(guò)向數(shù)據(jù)線D0～D7中寫(xiě)入“1”來(lái)選中對(duì)應(yīng)的通道。如果當(dāng)ALLON設(shè)為高電平時(shí)，所有通道都被打開(kāi)，無(wú)需設(shè)置配置寄存器。當(dāng)模擬輸入通道確定后，給CONVST發(fā)一個(gè)低電平，即啟動(dòng)1次模／數(shù)轉(zhuǎn)換。假設(shè)8路模人通道都被使用，則芯片內(nèi)部的8個(gè)采樣／保持器在CONVST上升沿到來(lái)之前跟蹤輸入信號(hào)，在其上升沿，輸入模擬信號(hào)被采樣／保持，然后進(jìn)行模／數(shù)轉(zhuǎn)換。EOC一旦出現(xiàn)下降沿，就表明一路轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOLC一旦出現(xiàn)下降沿，就表明全部模／數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束。對(duì)于轉(zhuǎn)換結(jié)果，有兩種讀取結(jié)果方式：可以在每轉(zhuǎn)換一路后，就將該路轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)讀走，然后進(jìn)行下一路轉(zhuǎn)換(見(jiàn)圖1(a))；也可以等到所有通道全部轉(zhuǎn)換完后依次讀取，整個(gè)讀數(shù)過(guò)程中EOLC信號(hào)一直為低，直到CONVST的下一個(gè)下降沿(見(jiàn)圖1(b))。

2 MAXl320在風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)儀數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用

該風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)儀是基于ARM7處理器的，處理器采用Philips公司的LPC2290。其數(shù)據(jù)采集部分硬件框圖如圖2所示。

實(shí)際的風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)儀根據(jù)不同時(shí)段不同要求可選擇性地同時(shí)測(cè)量多路的信號(hào)輸入，所以這里置引腳AL—LON要接地，根據(jù)要求寫(xiě)配置寄存器，開(kāi)啟需要開(kāi)通的通道，不用的通道就關(guān)閉，使其降低功耗。因?yàn)榭紤]到此監(jiān)測(cè)儀所使用的環(huán)境比較惡劣，如果使用外部時(shí)鐘，則輸入的時(shí)鐘信號(hào)容易被干擾，從而導(dǎo)致整個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊不穩(wěn)定，所以使引腳INTCLK／EXTCLK也接+3．3 V，選擇內(nèi)部時(shí)鐘(10 MHz)，10 MHz頻率完全能滿足此監(jiān)測(cè)儀的采樣要求