计算机多用实验接口仪制造技术

一种与ＡｐｐｌｅⅡ及兼容计算机连接的多用实验接口仪，它由常用的计算机接口电路及缓冲、译码电路、若干通用功能电路和电源电路组成。计算机的数据总线、地址总线和控制总线由槽口中引至本仪器中，计算机就能执行固化在本接口仪中的程序而工作，成为一种多功能、多用途的实验仪器。这种仪器可用于实验室或工业生产现场。（*该技术在2002年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本技术是一种测量和控制的仪器。目前和计算机配合使用的教学实验系统通常采用如图1的配置和连接方法，见《微机在实验物理学中的应用》一书，何乃文、姚钢、李灿国编著，高等教育出版社出版，1992年6月。这样方案其不足之处是：1、由于程序需由磁盘驱动器调入，而驱动器对使用环境要求较高，且易出故障，可靠性不好，故在教学和生产现场使用不便；2、通用性不强，一般仅能处理单一的实验内容，对于不同的实验或测量控制对象，需改用不同的接口卡及相应的信号处理系统，不熟悉计算机的教学人去无法利用该系统进行其它的实验内容；功能受计算机扩充槽口数的限制，特别象中华学习机，只有一个插槽，无法同时使用多块接口卡，此外，计算机电源功率有限，若插入的接口卡功耗大，整个计算机系统工作不稳定，甚至受损。随着当代新技术的不断进步，各种高性能的计算机不断问世，原来曾经广泛使用的AppleⅡ微机及其兼容机已逐渐被性能更好的机种所取代，虽然AppleⅡ不能适应大型的文字处理、科学计算，但是用于实时数据采集处理、测量控制方面还是可用的。本技术的目的是充分利用现有的AppleⅡ及其兼容机，给其配上本技术，在相应的软件支持下，使之成为一种多功能的实验仪器。-->本技术其电路由数据、地址、控制总线缓冲电路和地址译码电路（1），程序存储器电路（2），A／D转换电路（3），多路输入转换和程序控制放大电路（4），D／A转换电路（5），通用接口适配器（VIA）电路（6），交流放大、绝对值放大和功率放大电路（7），直流差值放大电路（8），时基电路（9），V／F转换器电路（10），继电器驱动电路（11）和电源电路（12）组成，见图2。其中电路（1）－（6）装配在一块印刷电路板上；电路（7）－（12）装在另一块印刷电路板板上。下面结合图3－图13对各部分电路说明如下：数据、地址、控制总线缓冲电路和地址译码电路（1）见图3，由元器件（101）－（118）组成。它是用来完成本技术对计算机系统的隔离及给出A／D、D／A、VIA、程序存储器电路的选通、启动等信号。由计算机槽口中引出的16根地址线A0－A15经（102）、（106）、（110）缓冲，A0－A7作为本技术地址总线低8位，A4－A15加到3线－8线译码器（104）、（108）、（112）上，完成译码的功能。当地址高位A15－A8中值为C5时，译码器（112）的Y1变低，并使译码器（108）的Y5也为低电平，译出C5XX，数据缓冲器（114）选通，当A15－A8中值为C4时，译码器（108）的Y4为低电平，译出C4XX，数据缓冲器（114）也被选通，同时在A0－A4的作用下，译出C40X－C45X，去控制A／D、D／A、VIA、程序存储器等的工作。由于AppleⅡ计算机寻址范-->围为OOOO－FFFF，而本技术只占了C4XX和C5XX，故数据缓冲器114允许端G通过与非门（115）、（116）与C4XX和C5XX相连。这样仅当地址线高位为C4或C5时，数据缓冲器（114）才选通，本技术能和主机的CPU进行数据传递。上述缓冲译码电路，使主机能够驱动较大的负载，并且使外部设备的工作状态可以脱离总线槽口上的DEV、I／OSELECT等信号线而由译码器输出来决定，从而能控制多个外部器件，使本技术具有较多的功能和较大的灵活性。程序存储器电路（2）见图4，它由（201）－（213）组成。用来存放应用软件和数据，使整个系统可以脱离磁盘驱动器而工作，并可以固化一些专用软件，以补偿主机监控系统的不足，使整个计算机系统功能增强。随机程序存储器有掉电保护，断电后利用机内电池可长期保存RAM中信息。存储器（204）、（213）的低8位地址线接A0－A7，高8位地址线不接A14－A8，而接在八D触发器（202）的Q端，即地址高位由数据线D0－D6经触发器（202）锁存而得。存储器（204）、（213）选通与否由八D触发器（202）锁存后的D7送译码器（206）译码而定。在这里本技术采用了地址重叠的方法，即两块程序存储器（204）、（213）共64K字节，重叠于主机空间C500－C5FF这一区域，这样对计算机总线而言，外部仅占用了它的256字节，而对程序存储器（204）、（213）本身，64K容量全部利用，足以存放相对较大的程序-->及数据。静态RAM（213）的掉电保护电路由（207）——（212）组成。外接电池电压范围2.5－4.5V，因静态RAM维持状态下功耗很小，外接电池可以使用很长时间。A／D转换电路（3）见图5，由（301）－（315）组成。它用来完成外部模拟量至数字量的变换，使外界来的信号能由计算机处理。转换速度为100μs，分辨率为八位二进制，对应于模拟量0－5V转换成数字量OO－FF。A／D转换器（304）的参考电压由稳压二极管（306）经跟随器（307）缓冲后提供。当CS与WR线同时为低时启动A／D转换器。A／D转换结束后，访问C41X，使CS与RD同时为低，可从数据总线上读出一次A／D转换后的结果。多路输入转换和程序控制放大电路（4）见图6，由（401）－（440）组成。它的功能是将外部的多路（最多8路）模拟量信号通过8通道模拟开关分时送入A／D转换器，并可根据需要由程序来控制放大器的放大量，以便使输入的小信号也能得到较高精度的转换结果。八D触发器（440）锁存数据总线上的信号，得到转换的输入通道号和放大量程，经同相缓冲器（438）缓冲后分别送入8通道模拟开关（418）和（423）的地址输入端，使相应的通道接入。8通道模拟开关（418）对输入模拟量进行切换。输入端加了二极管（401）－（416）进行箝位，保护8通道模拟开关。8通道模拟开关（423）与运算放大器（419）的反馈回路相连，它可以切换通道改变反馈电阻值，使放大器的放大倍率8级可变。-->D／A转换电路（5）见图7，由501－506组成。它用来完成数字量——模拟量的转换。D／A转换器（502）、（505）的参考电压由图5中的运放器（313）提供，为－5V。D／A转换器（502）、（505）精度为八位二进制，转换速度1μs，对应于数字量OO－FF其输出模拟值为0－5V。二只D／A转换器（502）和（505）的启动由C40X和A0线决定。当C40X为低且A0＝1时，选中（502），从中得到输出电压；当C40X为低且A0＝1时，选中（505），输出电压。被选中的D／A转换器的输出一直被锁存，直到该D／A转换器再次被访问为止。通用接口适配器电路（6）见图8，由（601）－（611）组成。它用来完成数字量输入输出（I／O）、定时／计数、中断等功能。主机中φ1相时钟信号经（603）、（604）、（605）及外围元件组成的移相电路移相后送入（602）、（611）的CLK端，作为它的时钟信号。通用接口适配器（602）、（611）的数据线、地址线、控制线、选通线等与图3的相应线直接相连，初始化后，I／O口就可按被认定的状态工作。交流放大、绝对值放大和功率放大电路（7）见图9，由（701）－（728）组成。它是一功能电路，独立于计算机系统，用于信号处理，功率输出等，以适应各种不同的物理信号。（709）为交流小信号放大器，（714）本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与ＡｐｐｌｅⅡ及兼容计算机连接的多用实验接口仪，其电路由数据、地址、控制总线缓冲电路和地址译码电路（１），程序存储器电路（２），Ａ／Ｄ转换电路（３），多路输入转换和程序控制放大电路（４），Ｄ／Ａ转换电路（５），通用接口适配器电路（６），交流放大、绝对值放大和功率放大电路（７），直流差值放大电路（８），时基电路（９），Ｖ／Ｆ转换器电路（１０），继电器驱动电路（１１）和电源电路（１２）组成，其特征是将程序存储器电路（２），Ａ／Ｄ转换电路（３），Ｄ／Ａ转换电路（５），通用接口适配器（６），集中装配在一起，独立控制，与计算机的连接线只需从任一计算机槽口引出即可，不受槽口号及控制信号线的限制，这一功能由数据、地址、控制总线缓冲电路和地址译码电路（１）中的（１０４）、（１０８）、（１１２）及Φ↓［１］线完成，３线－８线译码器（１１２）、（１０８）产生＊＊＊，＊＊＊信号，而Ｃ４ＸＸ再与（１０４）配合产生＊＊＊选通信号，从而实现了分时对多个接口电路控制的功能。

【技术特征摘要】
1、一种与AppleⅡ及兼容计算机连接的多用实验接口仪，其电路由数据、地址、控制总线缓冲电路和地址译码电路(1)，程序存储器电路(2)，A/D转换电路(3)，多路输入转换和程序控制放大电路(4)，D/A转换电路(5)，通用接口适配器电路(6)，交流放大、绝对值放大和功率放大电路(7)，直流差值放大电路(8)，时基电路(9)，V/F转换器电路(10)，继电器驱动电路(11)和电源电路(12)组成，其特征是将程序存储器电路(2)，A/D转换电路(3)，D/A转换电路(5)，通用接口适配器(6)，集中装配在一起，独立控制，与计算机的连接线只需从任一计算机槽口引出即可，不受槽口号及控制信号线的限制，这一功能由数据、地址、控制总线缓冲电路和地址译码电路(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王起文，
申请(专利权)人：杭州师范学院，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]