数字转换模块接口电路设计.docx

数字转换模块接口电路设计引言旋转变压器/数字转换器是角位移测量和控制的重要组件它把测角模拟量转换成数字量信号广泛应用于飞行器姿态控制和检测、导弹控制、雷达天线监控、火控系统等军事装备中。随着集成电路的高速发展这种类型的转换器已有许多产品以固态电路封装形式应市。在国内这种数字转换器模块有12位到22位不等转换精度基本能够满足应用需求但由于数字转换器内部响应速度的限制转换器只能跟踪一定速度范围内的轴角变化在要求多路信号切换速度较高的数字转换系统中用一个数字转换器模块控制多路信号的数字量输出时将不可避免地出现数字量输出滞后于轴角的变化。为了准确地获取角度信号就需要增加多路测角的时间周期为此介绍一种基于ISA总线的三路旋转变压器/数字转换模块接口电路该电路已经成功应用在某平台惯导三个姿态角的测量中测角速度快精度高。1旋转变压器/数字转换模块工作原理旋转变压器/数字转换模块是电路的重要元器件根据需求采用中船重工集团第716所生产的型号为19XSZ2413一S32的19位旋转变压器/数字转换模块其测角精度能达到10”。根据旋转变压器/数字转换模块的基本原理生产出的旋转变压器/数字转换模块其内部包括粗通道旋转变压器到数字转换器、精通道旋转变压器到数字转换器、双速处理器和三态锁存器。粗通道旋转变压器到数字转换器转换成12位数字角度精通道旋转变压器到数字转换器转换成14位数字角度两数字角度量再经一个双速处理器进行硬件实时纠错处理、粗精组合后输出一个19位并行数字角度量到锁存器。该模块内部原理框图如图1所示。三路旋转变压器/数字转换模块接口电路设计2硬件设计及分析整个接口电路主要由3部分构成:译码电路、旋转变压器/数字转换模块控制电路和脉宽控制电路接口电路原理框图如图2所示。三路旋转变压器/数字转换模块接口电路设计2.1译码电路译码电路主要由译码芯片SN74HC154组成用来产生接口电路的端口地址。当ISA总线的地址线SA15~SA10SA4和SA0为逻辑“O”SA9~SA7和SA5为逻辑“1”SA1SA2SA3SA6分别对应SN74HCl54的输入端ABCD时选通接口电路由此知该接口电路的地址范围为:0x03AO~Ox03AE和0x03EO~0x03EA其中0x03EO~Ox03EA分别为读俯仰、横滚、航向的低16位和高3位数字信号0x03A0和Ox03A8分别为三路同时解除和禁止INH信号Ox03A2~0x03A6分别为解除俯仰、横滚、航向的INH信号0x03AA~Ox03E分别为禁止俯仰、横滚、航向的INH信号。2.2旋转变压器/数字转换模块控制电路三路旋转变压器/数字转换模块控制电路是整个接口电路的核心由3个旋转变压器/数字转换模块及其外围控制电路组成。旋转变压器/数字转换模块中的两个重要信号“INH”和“CB”分别控制输入模拟信号的转换和输出19位数字信号的锁存。INH禁止信号输入端内部已经用上拉电阻接到+5V当INH为逻辑“0”即禁止INH信号时延迟600ns后锁存器内数据稳定可读取数据;当INH为逻辑“1”即解除INH信号时锁存器内数据更新此时禁止读取数据。CB为数据转换结束的检测信号当CB为高电平时表示转换器内处于跟踪转换状态此时数据输出不稳定;当CB为低电平时表示转换器内已经转换结束此时数据输出稳定有效可以读取。其中一路旋转变压器/数字转换模块控制电路原理框图如图3所示。三路旋转变压器/数字转换模块接口电路设计该电路在工控机刚开始上电时“RES”(RESETDRV)输出一负脉冲此时SN54HC74的Q输出为高此信号用来控制旋转变压器/数字转换模块的INH此时平台惯导内部旋转变压器输出的俯仰、横滚、航向3个姿态角的粗精通道正余弦模拟信号进入19XSZ2413一S32旋转变压器/数字转换模块这是电路工作的初始状态。之后旋转变压器/数字转换模块通过编程控制地址译码的输出实现三路模块同时工作或单路模块工作。其中对3块旋转变压器/数字转换模块CB信号的控制采用查询方式CB用来控制锁存器U1U2和U3(SN74HC373)的使能端LE由于输出为19位数字量所以采用3个SN74HC373当数据转换完成之后CB自动变为低从而使能LE当CPU读取数据时锁存器OE使能19位转换数据同时打入3个锁存器等待CPU的读取。2.3脉宽控制电路脉宽控制电路主要用来控制ISA接口板上的I/OCSl6当I/OCSl6信号有效时通知系统板当前的数据传送是一个有等待状态的16位I/O周期。在电路调试中通过调节R1C11的大小可以控制I/OCSl6低脉冲的时间使得通过ISA总