【正文】 二輸入端的或非門，通過或非門的輸出對多路開關(guān)選擇進行控制。當AC0 = 1 且AC1（N）= 0 時，為D觸發(fā)器輸出，此時，三態(tài)門在OE的控制下，如為其它三種組合時，為異或門直接輸出。(4) FMUX這是一個四選一的多路開關(guān)，四個反饋輸入來自：D觸發(fā)器的1Q端輸出，I/O端的外加輸入、相鄰單元的輸出和固定低電平。選擇控制是由結(jié)構(gòu)控制字AC0、AC1（N）、SYN的組合來實現(xiàn)。（N）.SYN = 10X 時,FMUX的輸出為D觸發(fā)器的!Q端輸出；（N）.SYN = 11X 時，F(xiàn)MUX的輸出為I/O端的外加輸入；（N）.SYN = 0X1 時,FMUX的輸出為相鄰單元的輸出；（N）.SYN = 0X0 時,FMUX的輸出為固定低電平。在最靠外兩端的OLMC中，!SYN代替AC0，SYN代替AC1（M）（M表示臨級）作為FMUX的輸入。異或門的輸入XOR（N）= 0時，N腳輸出低有效，產(chǎn)生負邏輯；XOR（N）= 1時，N腳輸出高有效，產(chǎn)生正邏輯。3．GAL在模擬量輸出接口卡上的應用在接口系統(tǒng)的AO卡上使用了4片GAL16V8D這種可編程邏輯芯片，主要用于板卡數(shù)字邏輯控制、系統(tǒng)重構(gòu)、邏輯加密電路、多路開關(guān)等方面。根據(jù)結(jié)構(gòu)控制字的不同編程組合，可使OLMC實現(xiàn)多種電路功能的輸出，AO卡上應用了其中一種組合：專用組合輸出結(jié)構(gòu)，（N）.SYN = 100。在AO卡上使用的是4片GAL16V8D，CLK（引腳1）和OE（引腳11）都作為普通輸入用。注意：它的中間兩個輸出邏輯宏單元OLMC（15）、OLMC（16），沒有向相鄰單元反饋的連線，故不能向相鄰單元反饋信號。一、AO卡中GAL16V8(U4)邏輯功能AO卡中的U4單元GAL16V8(請見附錄1 AO卡原理圖)的目的是構(gòu)造系統(tǒng)的端口譯碼邏輯、片選譯碼邏輯和高速輸入中斷，輸入腳1，2，3，4，5，6，7，8與單片機的A1A1A1A1A1AAA8相連接，主要用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)和程序存儲器的片選。 輸入腳9和輸出腳11與三態(tài)緩沖門74LS125的輸出端和控制端相連接，其作用是實現(xiàn)上位機將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線寫入選中的I/O端口，輸出腳12和數(shù)據(jù)地址鎖存器74LS573的使能端相連，其作用為對I/O端口地址譯碼、對I/O端口的數(shù)據(jù)傳輸使能、對下位功能板卡片選使能、機箱總線I/O信號有效，輸入腳18和19分別接程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的片選端，其目的就是為數(shù)據(jù)和程序存儲器分配存儲地址空間，各個引腳的邏輯表達式如下：OUT12 = IN9 OUT13 = IN11OUT16 = IN1* IN2* IN3* IN4* IN5* IN6* IN7OUT18 = IN1OUT19 = IN1 + IN1* IN2* IN3* IN4* IN5* IN6* IN7二、AO卡中GAL16V8(U5)邏輯功能AO卡中的U5單元GAL16V8(請見附錄1 AO卡原理圖)的目的是實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的片選和所需的控制邏輯。輸入腳3分別與A0、AA2相連接，用于提供寫入D/A轉(zhuǎn)換器高低數(shù)據(jù)傳送的地址，輸入腳6與單片機的RD、WR信號相連，用于提供D/A轉(zhuǎn)換器所需讀寫控制信號，輸入腳7和觸發(fā)器74LS74的輸出端連接，輸入腳8與D7相連接，輸出腳12和地址數(shù)據(jù)鎖存器74LS373的使能端連接，用于控制多路開關(guān)的分時傳送，輸出腳13接DAC1210的最高位D11，14腳接觸發(fā)器74LS74的時鐘輸入端，輸出腳15至18腳接到DAC1210的控制輸入腳，19腳接74LS573的輸出控制端，主要作用是實現(xiàn)數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)下傳到I/O端口，各個引腳的邏輯表達式如下：OUT19 = IN1 * IN2 * IN3 * IN4 * IN5OUT18 = IN2 * IN3 * IN5OUT17 = IN1 * IN2 * IN3 * IN5 * IN6OUT16 = IN2 * IN3 * IN5 * IN6OUT15 = IN1 * IN2 * IN3 * IN5OUT14 = IN1 * IN2 * IN3 * IN5 * IN6OUT13 = IN7 * IN8 + IN7 * IN8OUT12 = IN1 * IN2 * IN3 * IN5 * IN6三、AO卡中GAL16V8(UU7)邏輯功能AO卡中的UU7單元GAL16V8(請見附錄1 AO卡原理圖)相當于16路模擬開關(guān)，其目的就是依次把單片機輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后得到的模擬量分配到相應通道的采樣保持器控制端。兩片GAL16V8的1腳均與雙單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器74LS221的正脈沖輸出端相連接，輸入腳2至5分別與數(shù)據(jù)地址鎖存器74LS373的輸出端相連接，用來提供16路模擬開關(guān)所需的地址，輸出引腳12至19腳接采樣保持器LF398的第8腳邏輯控制輸入端。U6單元GAL16V8各個引腳的邏輯表達式如下： Out12 = In1*In2*In3*In4*In5 Out13 = In1*In2*In3*In4*In5 Out14 = In1*In2*In3*In4*In5 Out15 = In1*In2*In3*In4*In5 Out16 = In1*In2*In3*In4*In5 Out17 = In1*In2*In3*In4*In5 Out18 = In1*In2*In3*In4*In5 Out19 = In1*In2*In3*In4*In5U7單元GAL16V8各個引腳的邏輯表達式如下： Out12 = In1*In2*In3*In4*In5 Out13 = In1*In2*In3*In4*In5 Out14 = In1*In2*In3*In4*In5 Out15 = In1*In2*In3*In4*In5 Out16 = In1*In2*In3*In4*In5 Out17 = In1*In2*In3*In4*In5 Out18 = In1*In2*In3*In4*In5 Out19 = In1*In2*In3*In4*In5設計者根據(jù)系統(tǒng)控制邏輯真值表編寫成JEDEC標準編程下載文件，由ALL03編程器燒入GAL16V8D器件中，即可實現(xiàn)所要求的邏輯功能。 硬件設計技術(shù) 上電復位電路 復位是單片機在開始工作之前所處的一種預備狀態(tài)，單片機只有以這個狀態(tài)為起點，后面的工作才是正常的，因此80C196KB單片機在每次上電時必須復位。 80C196KB采用低電平復位信號，該信號由芯片的RESET引腳引入，在主電源VCC處于正常范圍且振蕩器和反偏置發(fā)生器已達穩(wěn)定狀態(tài)后，RESET引腳上持續(xù)兩個狀態(tài)周期的低電平信號便可使芯片完成復位操作。復位操作分兩步完成，首先是RESET引腳上的電平由低變高，而后芯片內(nèi)部將執(zhí)行10個狀態(tài)周期的復位序列，該復位序列將使一些寄存器初始化，清PSW，將2080H賦給PC，以便從2080H單元開始執(zhí)行指令，芯片配置字節(jié)（CCB）從2018H單元讀出并寫入芯片配置寄存器CCR等。智能化模擬量輸出接口卡的復位電路具有手動按鍵復位功能和上電復位兩種功能。該電路具有如下特點：具有上電復位功能。系統(tǒng)上電后電容被緩慢充電，可提供有效的復位信號。可手動復位，電路中的Reset信號是來自接口系統(tǒng)控制卡的信號，在控制卡上，該信號通過一按鈕與地連接，在任何情況下可通過這一按鈕迫使RESET引腳變低電平而使單片機開始進行復位操作。在反復上電情況下能可靠地復位。在掉電的情況下，電容上的電壓可通過二極管放電通路而迅速下降為零。這樣就為反復上電的情況下的復位提供了可靠的保證。 上電復位電路圖 D/A轉(zhuǎn)換接口電路 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)換為模擬電信號，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。要達到此目的，必須進行CPU和D/A轉(zhuǎn)換器之間的數(shù)字信號傳輸接口部分的硬件、軟件設計。數(shù)字信號傳輸接口通常有兩種設計方式：一種是固定地址設計方式，二是可任意設定地址的設計方式。前一種設計方式通常應用于各種儀器儀表和專用型計算機控制系統(tǒng)中，后者通常應用于標準總線型的計算機控制系統(tǒng)中。根據(jù)MSCIS智能接口控制系統(tǒng)的需要，我們采用固定地址設計方式，固定地址型D/A轉(zhuǎn)換數(shù)字傳輸接口的特點在于接口的編址在設計完成后是不可變的，它在設計中與其他的接口或存儲器綜合統(tǒng)一考慮地址編碼。該硬件設計結(jié)構(gòu)簡單、成本低，特別適用于MSCIS這種專用的智能化計算機接口控制系統(tǒng)。 在80C196KB單片機應用系統(tǒng)中有較多的外擴芯片，每個芯片的選通端接譯碼器的一個輸出端，占有80C196KB外擴數(shù)據(jù)區(qū)（包括I/O端口）6264的8K中的一段空間，在實際應用中DAC1210占有FF00HFFFFH的空間，這樣地址線A0A7是可變的。利用這一特點，在CS和WR1為低電平的情況下，當?shù)刂肪€A2為低電平，地址線A0、A1為高電平時BYTE1/2為高電平，在程序中先將轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的高8位傳輸給8位輸入寄存器中，當?shù)刂肪€A2仍為低電平，地址線A1仍為高電平，地址線A0為低電平時BYTE1/2為低電平，程序再將低4位數(shù)據(jù)傳輸給低4位輸入寄存器中，當XFER和WR2同時為低電平時，8位輸入鎖存器和4位輸入鎖存器的共12位數(shù)字量輸出同時輸入到12位DAC寄存器輸出端，啟動D/A轉(zhuǎn)換過程，經(jīng)過1后D/A完成。 圖 需要特別說明的是，我們可以發(fā)現(xiàn)DAC1210的最高位D11沒有直接與80C196KB單片機的D7相連接，而是將D7接到GAL的輸入端，經(jīng)過GAL譯碼后接到D11端，這是為什么呢？我們知道D/A轉(zhuǎn)換器的輸出方式有兩種：一種是單極性輸出，另一種是雙極性輸出。在進行模擬量雙極性輸出時，我們采用的是偏移二進制碼方法，該實現(xiàn)方法比較容易，而且與計算機輸出兼容，因為只需將最高位求反，就可將二進制的補碼轉(zhuǎn)換為偏移碼。在進行D/A轉(zhuǎn)換輸出電路設計時，我們設計的是單、雙極性兩種輸出方式，當系統(tǒng)要求單極性輸出時，D7經(jīng)GAL譯碼后沒有發(fā)生變化即D11=D7，D/A轉(zhuǎn)換輸出的電流通過一個反相器LF356變換成電壓輸出；當系統(tǒng)要求雙極性輸出時，D7經(jīng)GAL譯碼器譯碼后發(fā)生了變化，D11為D7的反碼，D/A轉(zhuǎn)換輸出的電流通過二級反相器LF356變換成電壓輸出。具體實現(xiàn)電路見附錄1。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。由于輸出電壓量程范圍有兩種形式，這時D/A轉(zhuǎn)換的基準電壓需要提供兩種電壓，我們通過切換基準電壓的方法來實現(xiàn)。基準電壓的切換由系統(tǒng)輸出一位控制信號來切換模擬量開關(guān)器件DG211，DG211是CMOS工藝制造的4路模擬量開關(guān)器件，通過芯片內(nèi)部的電子開關(guān)實現(xiàn)高速低功耗低泄漏模擬量開關(guān)。四路電子開關(guān)各自有一個控制端，有控制信號控制模擬量通道的開關(guān)。DG211 。對于D/A轉(zhuǎn)換高精度器件，我們將DAC1210安裝到電路板上后必須進行零點偏移校準，同時進行精度測試，在調(diào)試時先調(diào)零后調(diào)精度。具體調(diào)試方法我們以0～＋10V這一量程為例在MSCIS智能接口系統(tǒng)實驗臺上進行調(diào)試，在調(diào)零時，我們送立即數(shù)00H，這時用高精度數(shù)字萬用表檢測運算放大器LF356的輸出端，若輸出不為零，則調(diào)節(jié)LF356的調(diào)零電位器（一般為多圈電位器）。調(diào)好后再將程序傳送指令中的立即數(shù)改為FF和F0（它們是高8位和低4位數(shù)據(jù)，表示所能轉(zhuǎn)換的最大數(shù)4095），運行程序，此時LF356的輸出應該為參考電壓，若不是滿量程，則調(diào)節(jié)參考電源的兩個電位器，使其達到滿量程輸出。 模擬信號采樣保持輸出電路一、采樣保持器的基本原理采樣保持器是指在輸入邏輯電平控制下處于采樣或保持兩種狀態(tài)的電路。在采樣狀態(tài)下電路的輸出跟蹤輸入模擬信號，在保持狀態(tài)下電路的輸出保持著前一次采樣結(jié)束時刻的瞬時輸入模擬信號，直至進入下一次采樣狀態(tài)為止。通常，采樣保持器用作鎖存某一時刻的模擬信號，以便進行數(shù)據(jù)處理或模擬控制。最基本的采樣保持器由模擬開關(guān)、存儲元件（保持電容）和緩沖放大器組成。圖中S為模擬開關(guān)，Vc為確定采樣或保持狀態(tài)的模擬開關(guān)的控制信號，Ch為保持電容。采樣保持器的工作原理為：當Vc為采樣電平時，開關(guān)S導通，模擬信號Vi通過S向Ch充電，輸出電壓Vo跟蹤輸入模擬信號的變化；當Vc為保持電平時，開關(guān)S斷開，輸出電壓Vo保持在模擬開關(guān)斷開瞬間的輸入信號值。高輸入阻抗的緩沖放大器N的作用是把Ch和負載隔離，否則保持階段在Ch上的電荷會通過負載放掉，無法實現(xiàn)保持功能。 采樣保持原理圖二、采樣保持器LF398芯片LF398采用雙極型－場效應管工藝制成，具有高精度、速度快、輸入阻抗高和低下降率等優(yōu)點。LF398芯片有如下特性：可在177。5V到177。18V之間的任何電源下工作。采用雙極型輸出級，具有較低的偏置電壓和較寬的頻帶。可用一只引腳進行偏置調(diào)整，而內(nèi)部線性放大器的反饋回路帶寬達1MHz。下降率低。在保持電容為1時，其下降率低達5mV/min，輸入阻抗高達1010Ω，允許使用高阻抗信號源而不降低精度。具有差動邏輯輸入端，用以適應各種電平信號，與TTL、PMOS、CMOS的邏輯電平相兼容。當參考電壓端接地，LF398處于采樣狀態(tài)，否則為保持狀態(tài)。 LF398引腳功能圖三、采樣保持輸出硬件電路設計。 采樣保持輸出接口電路模擬信號輸入端與D/A轉(zhuǎn)換輸出電路的模擬信號輸出端相連接，控制信號輸入端與16路模擬開關(guān)的輸出端相連接，當轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送入D/A轉(zhuǎn)換器后，轉(zhuǎn)換得到穩(wěn)定的模擬電壓Vi時，CPU再將該模擬電壓輸出的通道地址寫入U9（74LS373）寄存器中，其鎖存器U9的輸出端上的