基于MAxl320的工业风机监测仪数据采集模块的设计与实现

目前，石油、化工、制药、冶金等企业有大量的凉水塔风机、引速风机及特种风机在使用，有些风机无监测仪表(尤其是凉水塔风机)或者有一些简单的就地监测仪表。长期以来，由于运行环境恶劣、监测和维护手段不完善，风机不断地出现减速器断齿、轴承烧毁、传动轴弯曲、联轴器膜片损坏、甚至叶片断裂等故障。而风机的运行对于这种企业来说十分重要，因此必须加强监测、诊断、管理，研制新一代的集本地监测、远程监测、远程诊断与分析为一体的监测诊断系统非常有必要，市场需求量大。

其中，基于MAxl320的风机监测仪就是此监测诊断系统很重要的一部分，其关键部件是模／数转换芯片。MAXl320是Maxim公司推出的并行14位 8通道同步采集的A／D转换芯片，非常适合应用于风机的转速、加速度、位移、工艺量等的数据采集。这里介绍了一种基于ARM7风机监测仪的数据采集接口方案，A／D芯片就是采用MAXl320，该监测仪的处理器采用Philips公司的LPC2290。

l MAXl320概述

MAXl320是一种8输入通道、14位高速模／数转换器，具有独立的采样／保持(T／H)电路为每一通道提供了同时采样。该器件具有先进／先出(FIFO)功能可减少接口开销，并可在转换结束或转换之间读取转换结果。

1．1 引脚及其特征

引脚及其特征如下：

CH0～CH7：为8路模拟量输入口。

D0～D13：为14位并行数字输出，其中DO～D7为双向数据线。

CS，RD，WR：分别为片选信号，读信号，写信号。

CONVST：转换启动信号。CONVST低电平时跟踪获取模拟信号，上升沿时启动转换。

EOC，EOLC：转换结束输出(EOC)，低电平表示一个通道转换结束，可以读此通道转换结果。最后转换结

束输出(EOLC)，低电平表示最后一个通道转换结束，然后就可以连续读取被开通所有通道的转换结果。

CLK，INTCLK／EXTCLK：外部时钟输入引脚(CLK)，时钟模式选择输(INTCLK／EXTCLK)，该引脚接AVDD选择内部时钟(时钟频率为10 MHz)，接．AGND选择外部时钟输入(100 kHz～12．5 MHz)。

ALLON：通道使能输入。该引脚接高电平使能开通所有的输入通道(CH0～CH7)，接低电平则只有被选中的通道才进行A／D转换。

SHDN：掉电输入引脚。SHDN=O选择正常模式，SHDN=1选择掉电模式。

1．2 MAXl320工作过程

MAXl320共有8个模拟输入通道，可通过寄存器的设置选择使用。当ALLON设为低电平时，设置寄存器选择打开通道，同时拉低CS和WR，然后向数据线D0～D7写入数据，D0～D7依次对应着通道CH0～CH7，通过向数据线D0～D7中写入“1”来选中对应的通道。如果当ALLON设为高电平时，所有通道都被打开，无需设置配置寄存器。当模拟输入通道确定后，给CONVST发一个低电平，即启动1次模／数转换。假设8路模人通道都被使用，则芯片内部的8个采样／保持器在CONVST上升沿到来之前跟踪输入信号，在其上升沿，输入模拟信号被采样／保持，然后进行模／数转换。EOC一旦出现下降沿，就表明一路转换结束，EOLC一旦出现下降沿，就表明全部模／数转换结束。对于转换结果，有两种读取结果方式：可以在每转换一路后，就将该路转换后的数据读走，然后进行下一路转换(见图1(a))；也可以等到所有通道全部转换完后依次读取，整个读数过程中EOLC信号一直为低，直到CONVST的下一个下降沿(见图1(b))。

2 MAXl320在风机监测仪数据采集中的应用

该风机监测仪是基于ARM7处理器的，处理器采用Philips公司的LPC2290。其数据采集部分硬件框图如图2所示。

实际的风机监测仪根据不同时段不同要求可选择性地同时测量多路的信号输入，所以这里置引脚AL—LON要接地，根据要求写配置寄存器，开启需要开通的通道，不用的通道就关闭，使其降低功耗。因为考虑到此监测仪所使用的环境比较恶劣，如果使用外部时钟，则输入的时钟信号容易被干扰，从而导致整个数据采集模块不稳定，所以使引脚INTCLK／EXTCLK也接+3．3 V，选择内部时钟(10 MHz)，10 MHz频率完全能满足此监测仪的采样要求