西安航空技术高等专科学校2012届毕业设计说明书
(1) INTx#中断信号(x=A,B,C,D)
漏极开路信号，电平触发信号，低电平有效。PCI为每一个单功能设备定义一个中断线。对于多功能设备最多可有4条中断线。对于单功能设备，只能使用INTA#,其余的三条无意义。
2.1.4 PCI总线命令
PCI
总线命令是处理器发送的指向目标的表明作业类型的命令。PCI上的
基本总线传输机制是碎发成组传输。一个分组由一个地址相和一个或多个数据相组成。基本的PCI传输出三个信号控制:
FRAME#:该信号由主设备驱动，表明一个事务的开始和结束。 IRDY#:该信号由主设备驱动，表明它己做好传输数据的准备。 TRDY#:该信号由从设备驱动，表明它己做好传输数据的准备。
PCI总线上支持三个独立的物理空间:存储器空间、I/0空间和配置地址空间。前二者由系统统一编址，、一个PCI设备可以占有系统存储器空间或I/0空间的一部分，PCI设备负责其自己的地址译码，不需要从外部输入设备选择信号。每一个PCI设备内部都有一个配置空间，用于支持PCI设备的硬件配置。对配置空间寻址时，要给出设备片选信号，以表明要寻址的设备。
PCI主设备在一个事务的地址相期间，要在C/BE [3::0]总线上给出一个命令编码，向目标设备表明本次事务所要执行的事务类型。PCI总线上可以实现的命令及其编码。
各个命令简述如下:
中断应答命令，是系统中断控制器读绝对地址。
特殊周期命令，是一种在PCI上的简单的消息广播机制，他的设计是用来当需要边带通信而对实际信号的交换。
I/0读命令，是从I/0端口地址中读取数据。 I/0写命令，是向工/0端口地址中写入数据。 存储器读命令，是向内存地址中读取数据。
存储器写命令，是向作业单元映像中的内存地址空间中写入数据。 配置读命令，是用来读每一个作业单元的配置空间。
配置写命令，是用来向每一个作业单元的配置空间中写配置数据的。 双地址周期命令，是用来传输64位地址到某一设备，该设备必须支持64位地址，如果是32位地址的从设备，则该命令是无效的。
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第三章 PCI总线接口电路板的设计
物理世界的特征一般都是模拟量，如果由计算机对模拟物理量进行分析和控制，就需要在前项通道中有一个接口电路将模拟物理量转变成计算机可以接受的数字序列，在后相通道中有一个接口电路计算机产生的数字序列变成物理装置可以接受的模拟量，这两种接口电路称为数据采集与控制系统。本系统所设计的接口电路板就是一个例子。
在微机控制系统中，由数据采集系统对控制量进行采集，微处理器将检测采集数据作预定处理，再将处理后的结果交由数据采集与控制系统变换成模拟量送入被控装置。数据采集与控制系统完成微机控制系统中的主要数据转换工作。
在几乎所有涉及到数字信息处理的领域中，数据采集与控制系统都是其核心部分之一。不管是中低速的语音识别和处理及震动检测系统，还是在高速的雷达信息处理系统及图像处理系统，或是数百通道的地质勘探仪器均是由现有数据采集系统得到数字序列，然后再由高速处理系统进行实时处理或是有微机系统进行普通的后处理。
在个人仪器，自动测试系统和许多其它领域中，数据采集与控制系统均得到广泛的应用，只要用到计算机来处理模拟物理量的问题，就离不开数据采集与控制系统。由于数字处理在越来越多的领域替代了模拟处理，因此数据采集与控制系统的应用也就越来越广泛了。
由于在本系统设计中总线接口板起着重要作用，我们在本章中将结合寄宿于PC的数据采集与控制系统研究总线接口电路板的设计。
3.1 数据采集与控制系统的基本组成
一般数据采集与控制系统的组成框图如图3.1,这里不包括传感器部分，由于各种物理信号的传感器差异太大，传感器部分一般不包括在数据采集系统中。
Vi1 Vi2 Vi3 PC 多 路 模 拟 可编成放大器 采样 保持 A/D 转换器 数据 缓冲 与接 口 总线 Vin 开 关 定时与控制逻辑 9
模拟 放大 D/A 转换器 西安航空技术高等专科学校2012届毕业设计说明书
图3.1 数据采集系统框图
Figure 3.1 Block diagram of Data Acquisition
1. 多路模拟开关（MUX） System
大多数的数据采集系统支持多个模拟输入通道，这些通道分时使用A/D变换器在一个特定时间间隔里只允许一个模拟通道通过，完成这一功能的部件称为多路模拟开关（MUX）。
一般的MUX器件有2的N次方个模拟输入端，N个通道选择端，由对N个通道选择信号的译码选中一个开关闭合，使其对应的模拟输入端与输出端接通，让该路模拟信号通过。有规律的周期性改变N个选通信号，可以按固定的序列周期性闭合各个开关，构成一个周期分组的时分复用输出信号，由后面A/D转换器时分复用对各通道模拟信号进行周期性转换。 2. 可编程放大器（PGA）
由于采集系统大多数支持多路模拟通道，各通道之间电压范围可能有较大差异，因此最好是对各通道采用不同的放大倍数，即放大器的放大倍数是可以实施控制改变的，可由M位数字译码产生2的M次方种控制组态，控制放大器选择2的M次方种放大倍数的一种，提供这些可编程的放大器可以大大拓宽一种数据采集系统的适应面。 3. 采样-保持单元
A/D转换器完成一次转换需要一定的时间，在这段时间里希望A/D转换器的输入端电压保持不变，这可以由采样-保持单元完成，采样-保持单元的加入，大大提高了一个数据采集系统的有效的采集频率。 4. A/D转换器
A/D转换器一个数据采集系统的前向通道（模拟至数字转换通道）的核心，由A/D转换器决定前向通道的主要参数。A/D转换器的位数决定了前向通道的精度，转换器完成一次转换需要的时间tad和采样-保持的跟踪时间th之和决定了系统的采集频率fs，下列成立：
fs=1/(tad+th) 5. D/A转换器
D/A转换器是后向通道（数字至模拟转化通道）的核心，决定了后向通道的速度与精度。 6. 模拟放大与平滑
这部分电路提供了三方面的功能：其一是对D/A转换器的输出模拟值进行放大，以满足目标的要求；其二是进行阻抗匹配，由于D/A转换器的输出阻抗较大而且动态改变，必须有一个高输入电阻低输出电阻的运放电路提供输出缓冲才能与一般的目标负载相接；其三是提供低通滤波，将D/A输出的阶梯形波形变成平
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滑波形，这在利用微机内数字序列产生任意函数波形的应用场合是必须的。 7. 数据缓冲与接口电路
A/D变换完成后的结果通过数据锁存或缓冲以后，由接口电路控制将数据传入内存，或者在内存中已产生的数字序列，通过接口电路送入数字换成或锁存单元，再传送给D/A转换器进行模拟输出。 8. 定时与控制逻辑
数据采集与控制系统各部分的定时关系是比较严格的，如果定时不合适就会严重影响精度。例如MUX两个开关切换时间是800ns，在MUX开关切换器件PGA同时切换放大倍数，大约是800ns，从PGA的一个新放大倍数到产生稳定的输出大约是400ns，那么从PGA放大倍数开始切换到采样-保持器电路开始跟踪至少1.2μs。若采用保持跟踪时间是6μs后才开始。对于所描述的情况必须遵守如下时序：（1）开始MUX开关切换。（2）开始PGA放大倍数切换。（3）开始采样—保持。（4）开始A/D转换。（5）A/D转换完成。定时电路就是要按照各电路电源的工作次序产生各种时序信号，而控制单元是在时序信号控制下产生各种控制信号。
3.2 PCI系统总线接口电路板设计
3.2.1数字随动系统模拟调节电路介绍
数字随动系统是一个由计算机控制的位置跟踪系统。微型计算机系统是数字控制的主体，可由单片机系统或PC机机接口电路组成，实现A/D、D/A及控制算法；光电编码器作为角度测量元件，用来实现转角到数字量的转换；执行电机则用来实现对位置的跟踪。该模拟调节电路由以下部分组成：电源、模拟调节器、PWM、功率放大器、及机械部分。整个模拟调节电路与计算机接口板用以标准D型25P插座相连。电路如图3.1。
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图3.1 1.电源
本系统提供的电源如下： 输入：AC220V?10%
输出：+5V 1A?12V 0.1A -24V 2A 模拟给定量可由RP1在?5V之间进行调解。 2.模拟调节器
模拟调节器包括速度调节器ASR和电流调节器ACR,ASR和ACR有通用型运放LM358组成。在图2-3中我们可以看出ASR可接为P/PI/PD/PID调节，而在实验室中我们将其接成PID形式，其参数可根据需要用RP5进行调节；ACR我们则将其固定为PI调节器。 3.PWM功率放大器
PWM功率放大器由双运放组成三角波振荡器，与压力比较器及外围电路共
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