【正文】 不能進入。 (2) 高速輸出器 HSO 高速輸出器 HSO 用于按程序設定的時間去觸發(fā)某一事件，由于 CPU 的開銷極少，故速度很高。 HSI 可以產(chǎn)生 3 種中斷方式， 2 種與 FIFO有關(guān)， 1 種是 引腳上正跳變造成的，與 FIFO 無關(guān)，智能化模擬量輸出卡正是利用了這一種外部中斷方式。 80C196KB 有 4 個高速輸入通道（ ～ ）。 80C196KB系統(tǒng)集成度高，配置多種外設接 口，構(gòu)成單片機系統(tǒng)簡單，便于設計與維護且性能價格比高。考慮到 CPU與本系統(tǒng) D/A 轉(zhuǎn)換芯片的匹配問題，本設計采用 6MHz 晶振。MSCIS 接口系統(tǒng)是采用 80C196KB 單片機設計的系統(tǒng)，除通用數(shù)字量輸入輸出板卡外，其它各板卡均采用 80C196KB 單片機，不但速度快、資源豐富、而且編程簡單，工作穩(wěn)定可靠，有利于提高整個系統(tǒng)的智能化程度和減輕主機負擔。為了便于了解單片機的工作狀態(tài)，在 與 端接一雙色發(fā)光二極管LED，利用 中斷控制 及 端的輸出電平，使 LED閃爍，指示卡上單片機的工作狀態(tài) 。輸出電壓范圍 :單極性 :0～ +5V 和 0～ +10V，雙極性 :5V～+5V,10V～ +10V，并且可在軟件控制下任意設定。 為實現(xiàn)對 EPROM 和 RAM 的片選，采用雙列直插 20 腳可編程邏輯芯片 GAL16V8。 智能化多通道模擬量輸出接口卡總體設計方案 模擬信號輸出接口根據(jù)計算機控制系統(tǒng)的要求，在選定 D/A 轉(zhuǎn)換器芯片后進行設計，其主要目的是達到 CPU 向 D/A 轉(zhuǎn)換器傳送數(shù)據(jù)信息，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，再將 D/A輸出信號變成符合驅(qū)動執(zhí)行器所要求的信號。當 WR2 為高 電平時， D/A 寄存器中的數(shù)據(jù)被鎖存起來； BYTE1/BYTE2:字節(jié)順序控制信號，該信號為高電平時，開啟高 8 位和低4 位兩個鎖存器，將 12 位全部輸入鎖存器，該信號為低電平時，則開啟低 4 位輸入鎖存器； XFER:傳送控制信號（低電平有效）。 12 位 D/A 轉(zhuǎn)換器芯片 DAC1210 DAC1210 是電流輸出型，電流穩(wěn)定時間為 1 s? ，參考電壓－ 10V +10V,工作電源＋ 5V－＋ 15V,功耗 20m W,采用 24 引腳雙列直插 式封裝的 12 位 D/A轉(zhuǎn)換器，它由四部分組成，一個 8 位和一個 4 位的數(shù)字輸入寄存器，一個 12位的 DAC 數(shù)字寄存器，一個 12 位的 D/A 轉(zhuǎn)換器和控制邏輯電路組成。當參考電壓極性不變時，只能獲得單極性的模擬電壓輸出，但如果 RV 是交流電壓參考源時，也可以實現(xiàn)數(shù)字量與交流輸出模擬電壓的 D/A 轉(zhuǎn)換。 外接參考電壓源可以采用簡單的穩(wěn)壓電路形式，也可以采用帶運算放大器的穩(wěn)壓電路，簡單穩(wěn)壓電路提供的參考電壓恒定，帶運算放大器的參考電壓源具有驅(qū)動能力強、負載變化對輸出參考電壓沒有影響，所以參考電壓可以調(diào)節(jié)等性能，目前已 有帶緩沖運算放大器的精密參考電源可供使用。對接口電路的工作性能、電路結(jié)構(gòu)有很大影響。 鎖存特性及轉(zhuǎn)換控制： D/A 轉(zhuǎn)換器對輸入數(shù)字量是否具有鎖存功能，將直接影響與 CPU 的接口設計。 D/A 轉(zhuǎn)換器一般只能接收二進制數(shù)碼，當輸入數(shù)字代碼為偏置碼或補碼等雙極性數(shù)碼時，應外接適當偏置電路才能實現(xiàn)。 D/A 轉(zhuǎn)換器性能指標包括靜態(tài)指標（各項精度指標）、動態(tài)指標（建立時間、尖峰等）、環(huán)境指標（使用的環(huán)境溫度范圍、各種溫度系數(shù)）。所以為了選用合適的器件去查閱性能說明書和參數(shù)手冊時，要多加注意。 最后還要說明兩點： 芯片參數(shù)手冊和一些教科書可能在上述幾種參數(shù)之外還給出了一些其它參數(shù)，如失調(diào)誤差、微分線性誤差、電源抑制比（或電源敏感度）等，一般說來，那些參數(shù)所帶來的影響基本上包含在上述基本參數(shù)（特別是精度參數(shù)）中。 （ 3）轉(zhuǎn)換速率 數(shù) /模轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率是指大信號工作狀態(tài)下模擬輸出電壓的最大變化率。 （ 2）毛刺 當數(shù) /模轉(zhuǎn)換器的輸入數(shù)字量快速變化時，輸出模擬量可能出現(xiàn)的尖峰稱為毛刺。 （ 5）溫度系數(shù) 溫度系數(shù)是指在規(guī)定的使用溫度范圍內(nèi)，溫度每變化 1℃，增益、零點、精度等參數(shù)的變化量。一定溫度下的失調(diào)誤差可以通過外部調(diào)整措施進行補償。有兩種表示 方法，一種是將偏差用數(shù)字量最低有效位的位數(shù) LSB 表示，一種是用該偏差相對滿刻度的百分比表示。一般說來，不考慮其它 D/A 轉(zhuǎn)換誤差時， D/A 轉(zhuǎn)換器的分辨率即為其轉(zhuǎn)換精度。在實際使用中，表示分辨率高低更常用 的方法是采用輸入數(shù)字量的位數(shù)或最大輸入碼的個數(shù)表示。該電路為線性網(wǎng)絡，可以應用疊加原理。串行轉(zhuǎn)換速度慢，但適用于遠距離信號傳輸。即依次把 D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成的模擬電壓（或電流） ,通過多路模擬開關(guān)傳送給輸出采樣保持器，這種結(jié)構(gòu)節(jié)省了 D/A 轉(zhuǎn)換器，但因為分時工作，只適用于通道數(shù)量多且速率要求不高的場合。它的優(yōu)點是轉(zhuǎn)換速度快、工作可靠，每條輸出通路相互獨立，不會由于某一路 D/A 轉(zhuǎn)換故障而影響其它通路的工作。在許 多場合要求具有多路模擬量輸出通道，多路模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式主要取決于輸出保持器的結(jié)構(gòu)形式。系統(tǒng)啟動時，首先把這兩張表下發(fā)，否則該機箱中主控制卡將一直等待類型表和屬性表下發(fā)，系統(tǒng)下發(fā)組態(tài)表后各 I/O 機箱進入刷新狀態(tài)，根據(jù)需要上下傳信息。主控制卡上除具有 CAN 總線接口總線外，通過機箱內(nèi)部總線對 16 個插槽中的下位功能卡進行控制和并行通信。接口計算機內(nèi)可以安插多塊通信卡，由各個通信卡組成多條 CAN 總線通信鏈路。 。 圖 CAN 總線或 RS485 接口 PC 機 以 太 網(wǎng) 卡 I/O 接口機箱 A I A O D I O 控制卡 。 MSCIS 系統(tǒng)中，共提供五種類型電路板： (1) 智能通信卡； (2) 智能主控制卡； (3) 智能多通道模擬量輸入卡（ AI 卡）； (4) 智能多通道模擬量輸出卡（ AO 卡）； (5) 通用數(shù)字量輸入 /輸出卡（ UDIO 卡）及單用卡（ SDI、 SDO）。 MSCIS 接口系統(tǒng)由一個接口計算機及數(shù)個智能 I/O 接口機箱組成，系統(tǒng)連接框圖如圖 所示。此外，基于 Inter的虛擬設計組也已出現(xiàn)，因而可將全世界范圍內(nèi)最優(yōu)秀的設計人才資源恰當?shù)慕M合起來，來解決日益復雜的電子系統(tǒng)設計問題。 隨著 ASIC 的規(guī)模與復雜性的增加，測試的難度與費用急劇上升，由此而產(chǎn)生了掃描插入、 BLST（內(nèi)建自測試）、邊界掃描等可測性設計（ OFT）工具，并集成到 EDA 系統(tǒng)中。它們均支持不同層次的描述，使得復雜 IC的描述規(guī)范化，便于交流、保存與修改，并可建立獨立工藝的設計文檔，便于設計重用。并且推出了相應的行為級綜合優(yōu)化工具，大大縮短了復雜 ASIC 的設計周期，同時改進了設計質(zhì)量。先進的 EDA 技術(shù)使傳統(tǒng)的“自下而上”的設計方法，變?yōu)橐环N新的“自頂向下”的設計方法，設計者可以利用計算機對系統(tǒng)進行方案設計和功能劃分，系統(tǒng)的關(guān)鍵電路可以采用一片或幾片專用集成電路（ ASIC）來實現(xiàn)，因而使系統(tǒng)的體積、重量減少，功耗降低，而且具有高電氣特性、高可靠性和保密性好等優(yōu)點。 自 20 世紀 60 年代以來，數(shù)字集成電路已經(jīng)歷了從 SSI、 MSI 到 LSI、 VLSI的發(fā)展過程。 20 世紀 90 年代以后，高密度 PLD 在生產(chǎn)工藝、器件的編程和測試技術(shù)等方面都有了飛速的發(fā)展， CPLD 的集成度一般可達數(shù)千甚至上萬門，例如Altera 公司推出的 EPM9560，其單密度達到 120xx 個可用門，包含多達 50個宏單元， 216個用戶 I/O 引腳，并能提供 15ns 的腳至腳延時， 16 位計數(shù)器的最高工作頻率為 118MHz。 PAL 和 GAL 都屬于低密度 PLD，其結(jié)構(gòu)簡單，設計靈活，但規(guī)模小，難以實現(xiàn)復雜的邏輯功能。 可編程邏輯器件從 20世紀 70 年代發(fā)展到現(xiàn)在，已形成了許多類型的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)工藝、集成度、速度和性能等都在不斷的改進和提高。因此，本 課題在現(xiàn)場總線的實現(xiàn)上采用 CAN總線來設計系統(tǒng)，既能滿足 實時仿真控制系統(tǒng)的要求，又有很好的可靠性和經(jīng)濟性。 CAN 的應用范圍遍及從高速網(wǎng)絡到低成本的多線路網(wǎng)絡?，F(xiàn)場總線技術(shù)在控制領域武漢理工大學碩士學位論文 6 的發(fā)展速度、普及程度可和計算機網(wǎng)絡世界的 Inter 相媲美。 FCS 具有信號傳輸全數(shù)字化，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)全分散式，現(xiàn)場設備有互操作性，通信網(wǎng)絡全互連式，技術(shù)和標準全開放式的特點。 按 IEC 和現(xiàn)場總線基金會的定義，現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式，雙向傳輸，多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡。 FF 和 IEC 在現(xiàn)場總線標準技術(shù)問題上取得一致意見，大大促進了現(xiàn)場總線標準的制定工作。其間還有一些影響頗大的公司和機構(gòu)牽頭成立現(xiàn)場總線組織 World FIP、 HCF等。 1992 年，國際電工委員會 IEC 批準了 SP50 物理層標準。 現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展 [30][33] 隨著控制、計算機、通信、網(wǎng)絡等技術(shù)的發(fā)展，信息交換溝通的領域正在迅速覆蓋從工廠的現(xiàn)場設備層到控制、管理的各個層次，覆蓋從工段、車間、工廠、企業(yè)乃至世界各地的市場。其數(shù)據(jù) /地址總線均為 16位，使用 MCS96 家族共享指令系統(tǒng)，集成了時鐘發(fā)生器、 I/O 端口、 A/D 轉(zhuǎn)換、 PWM 輸出、串行口、定時 /計數(shù)器、監(jiān)視定時器 WATCHDOG、高速輸入 /輸出器 HIS/O 等。更高性能的 32 位單片微型 計算機還少有應用，一方面是由于目前高性能的 8 位、 16位單片微型計算機已能滿足絕大多數(shù)應用場合需要；另一方面，這類單片機編程難度較大，沒有提供優(yōu)良的性價比，使這類單片機的潛能未能真正發(fā)揮。微控制器發(fā)展已經(jīng)逐步走向成熟，逐步向性能更高、功能更多的 16 位、 32 位微控制器發(fā)展。用新一代的 FCS代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分散型控制系統(tǒng) DCS，實現(xiàn)智能儀表，通信網(wǎng)絡和控制系統(tǒng)的集成，是實現(xiàn) I/O 接口系統(tǒng)擴展設計的技術(shù)發(fā)展方向。目前進一步完善、改進 MSCIS 接口系統(tǒng)板卡的工作集中在輸入 /輸出接口系統(tǒng)應用的模擬量輸入 /出卡（ AI/AO）等方面。因此，有必要對整個接口系統(tǒng)的板卡作改型設計。目前， WMS20xx 輪機模擬器以 UNIX 操作系統(tǒng)為核心， I/O 接口系統(tǒng)主控器智能通訊 卡的驅(qū)動程序界面為 UNIX 界面。仿真主計算機是仿真訓練器最主要設備，用來存放仿真對象的數(shù)學模型及控制程序，以及控制整個仿真系統(tǒng)的實時運行。為適應現(xiàn)代輪機管理工程的需要，培養(yǎng)高水準的輪機管理人才，輪機仿真訓練器應用而生。自動化機艙是機艙內(nèi)各武漢理工大學碩士學位論文 2 種自動控制裝置的總和，這些自動控制裝置能部分或絕大部分代替輪機管理人員并對機艙內(nèi)各運行參數(shù)進行自動控制、監(jiān)視、顯示、記錄和報警， 以及對主要機器設備進行自動操作。這種分布式網(wǎng)絡技術(shù)逐漸在計算機仿真中得到應用和發(fā)展，成為設計培訓仿真器的一種必備的可靠的手段?！耙痪€”即 DCS計算機網(wǎng)絡；“三點”即連接到網(wǎng)絡上的三種不同類型的節(jié)點。根據(jù)當前發(fā)展的狀況，分布式控制系統(tǒng)的本質(zhì)是利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制，它是計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)、測量控制技術(shù)、通信網(wǎng)絡技術(shù)和人機接口技術(shù)相互發(fā)展、相互滲透的產(chǎn)物。同時由于計算機硬件、軟件技術(shù)及集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，產(chǎn)生了多微機的分布式控制系統(tǒng) DCS（ Distributed Control System）。目前， DCS 的結(jié)構(gòu)可歸納為“三點一線”式結(jié)構(gòu)。工程師站是對 DCS 進行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)控制、維護的網(wǎng)絡節(jié)點，及時調(diào)整系統(tǒng)配置及參數(shù)設定，使 DCS 系統(tǒng)在任何時候都處于最佳的工作狀態(tài)。從 70 年代末、 80 年代初以來，在輪機自動化方面，普遍采用了計算機分散控制，把自動化機艙推向了一個嶄新的階段。這就給培養(yǎng)新一代航海人才的航海教學單位提出了新的挑戰(zhàn)。輪機仿真訓練器是基于 DCS 的實時仿真系統(tǒng)，它由現(xiàn)場設備、 I/O 接口系統(tǒng)與計算機設備以及通訊設備組成。 I/O 接口系統(tǒng)形成了多微處理器結(jié)構(gòu)的設計方法，因為其連接的外部設備種類繁多、特性各異而數(shù)據(jù)傳輸速度相對較慢，采用分布式、智能化結(jié)構(gòu)，將減輕接口計算機微處理器的負荷，提高系統(tǒng)實時響應能力，分散系統(tǒng)功能和故障。該 I/O 接口系統(tǒng)雖已成功使用在多臺電站和船舶輪機仿真器中，實時響應也較好，但是這套 I/O 接口系統(tǒng)價格比較貴，抗干擾性能也不是太好，而且由于技術(shù)資料及其它一些原因，使得維護也比較困難。 MSCIS 接口系統(tǒng)將在挖泥船疏浚作業(yè)仿真系統(tǒng)中與自主研發(fā)的實時仿真支持平臺軟件配合運行，實現(xiàn)完全自主開發(fā)船舶仿真訓練器。 隨著現(xiàn)場總線（ Field Bus）技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場總線具有諸如綜合性、開放性、經(jīng)濟性等更為突出的特點， I/O 接口系統(tǒng)的設計從集散控制系統(tǒng)逐漸向現(xiàn)場總線和 VXI 總線方向發(fā)展，現(xiàn)場控制系統(tǒng) FCS（ Field Control System）應運而生， FCS 具有信號傳輸全數(shù)字化，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)全分散式，現(xiàn)場設備有互操作性， 通信網(wǎng)絡全互連式，技術(shù)和標準全開放式等特點。由于微控制器具有集成度高、控制功能強、體積小、價格低、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，在工業(yè)自動化控制、智能化儀器儀表等應用中越來越廣泛，在控制系統(tǒng)領域引起一場技術(shù)革命。國內(nèi)目前的應用大多集中在 Intel 80C196KB/KC/MC 等品種的單片微型計算機上。 80