计数器AM9513A的开发与编程

　　1 概述

　　转速测量问题是工程技术中遇到的常见问题, 周期测量法是其中一种常用的方法, 但是, 周期测量法在小转速测量问题上具有一定的局限性。其主要问题在于, 小转速时, 频率低, 周期长, 计数值大, 且工作过程中, 需中断程序的运行, 一般的解决办法是采用多个计数器芯片进行级联或对信号进行倍频处理, 并在程序中利用中断编程, 这些方法虽可以解决问题, 但其对资源利用效率低, 且加大了系统设计的难度和工作量。而利用9513 系列芯片的编程功能, 可以很好地处理这些问题。

　　2 AM9513A 简介

　　9513 系列计数器是AMD 公司生产的40 引脚可编程定时/计数器芯片, 最高可提供高达20MHz 的时钟源, 具有 DIP- 40和PLCC- 44 两种封装方式。与其它许多计数器芯片相比, 9513系列记数器芯片的结构更复杂, 但其性能上却有其它芯片没有的优势, 多达19 种之多的工作方式能够满足不同的测试需求,通过编程, 可对其时钟源进行最高达220 倍的软件分频, 能够适应各种频率范围的测量。

　　根据需要, 测试系统采用了9513 系列芯片中时钟源最高主频为5MHz 的AM9513A 计数器, 利用计数器的内部分频功能, 通过周期测量的方法, 实现了部件小转速的测量, 并且可在工作过程中动态改变测量工作方式, 而不需要额外的倍频电路,与其它的一些方法相比, 电路更加简单。

　　3 硬件设计

　　测量系统中, 转速测量所需要的元件主要有: 放大器LM324、触发器74LS74、9513A 计数器模块等。图1 是测量其中一个转速的电路连接图, 其它转速测量与此类似。图中, 被测转子转速信号源是由转速传感器输出的三相交流电,其频率与被测转速成正比。提取信号的任意两相, 经隔直和滤波后送由LM324 和74LS74 对信号进行比较、触发, 之后信号被调理为频率与转速成正比的方波信号, 方波信号通过GATE 端输入AM9513A 芯片进行计数, 最后, 经由ISA 总线接入PC104 计算机。

　　AM9513A 芯片包括5 个通用的16 位计数器, 最高主频为5MHz, 一方面可以满足系统同时测量4 个转速的要求; 另外,系统中, 被测转速最小时频率仅约 1Hz, 采用一般的 16 位计数器必将产生溢出, 而利用该芯片的程序分频, 可以很好地解决这个问题。

　　4 软件设计

　　由于9513 系列芯片结构复杂, 因此, 相对其它计数器而言, 其软件编程也更复杂, 总的说来, 对计数器的编程主要包括以下四步: 初始化芯片、设置工作方式、起动计数器及读取计数值。软件在Dos 系统下由Borland C++3.1 编写。

　　4.1 初始化芯片

　　芯片的初始化包括端口选择和控制命令的写入。AM9513A 对外仅呈现2 个I/O 地址, 一个控制口和一个数据口, 其选择由C/D、CS 引脚定义。仅CS 低电平时(为0) , 片选有效; C/D 高电平时( 为1) , 控制口被选, 低电平时数据口被选.