高精度ISA总线测试板卡设计

本文介绍了Windows 98环境下基于PC机工业控制器自动系统，着重论述了如何保证 自行的系统精度以及实现过程中的抗干扰、驱动等关键问题

　　1 概述

　　工业控制器作为工业监测控制的关键设备，其应用越来越广泛，然而其使用前的还 停留在人工测试阶段，采用人工测试存在测试时间长、不够精确等缺点。本文作者在Window s 98下开发的基于PC机工业控制器测试系统，实现了带RS232通讯接口工业控制器模拟量精度的自动校验和开关量信号的自动测试。该测试系统的开发为工业控制器的测试提供了一种快速、准确、可靠的自动测试工具。

　　2测试系统组成及原理

　　为使测试系统有良好的用户界面，缩短开发周期，测试系统采用了现成PC机加上自行 的 I/O测试的设计方案，其核心是一个基于总线测试的数据采集与控制 系统。测试系统由PC机主板、ISA总线测试板卡、鼠标、显示器、打印机和相应的测试软件 组成，参见图1，测试板卡信号输出端(AO，DO)和控制器的信号输入端(AI，DI)连接 ，测试板卡信号输入端(AI，DI)和控制器的信号输出端(AO，DO)连接，PC机的RS232串 口和被测控制器的RS232串口相连，形成若干闭环测试回路。

　　当测试控制器的AI通道时，通过测试板卡的AO通道向被测试控制器发出测试激励信号(给 定值)，经D/A转换送到控制器AI通道，再进行A/D转换，所得实测值从串口返回PC机，和相应给定值进行比较，得出该测试点测量精度;控制器AO通道的测试是先通过串口发给定值到控制器模拟输出通道，通过测试板卡的AI通道采集实测值，计算该点测量精度。开关量的测试与之类似，将给定逻辑值和实测逻辑值进行比较即可。

　　 3 测试板卡框图及简介

　　测试板卡框图见图2，测试板卡由模拟输入通道、模拟输出通道，开关量信号的 输入和输出以及接口电 路组成，模拟输入通道包括了模拟信号电流/电压转换电路、多路模 拟开关、A/D转换部分 ，模拟输出通道包括了多路D/A转换器、恒流源电路和输出信号转接电路。板卡共有8路模拟量输入、14路模拟量输出和8路开关量输入、输出，模拟量输入输 出信号为4~20 mA?电流，模拟量输入的测量精度为0.125 ‰，模拟量输出的测量精度为 0.5 ‰。开关量输入信号为无源触点或TTL电平输入，开关量输出信号为TTL电平输出，足以满足工业监控器的精度测试和电气连接要求。

　　4.系统精度

　　系统精度是指模拟输入、输出通道的精度，在设计中从7个方面进行了考虑。

　　(1)采用低温漂系数精密电阻取样

　　 取样电阻将模拟量输入信号0-20mA变换成0-2V电平信号，选用0.2 ‰低温漂系数的精密电阻，以保证取样精度。

　　(2)模拟滤波

　　 模拟量输入信号经RC低频、高频滤波，滤除高频噪声和低频噪声。

　　(3)采用41/2位双积分A/D转换器ICL7135