Реферати українською » Коммуникации и связь » Схема збору аналогової інформації мікропроцесорної системи


Реферат Схема збору аналогової інформації мікропроцесорної системи

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Зміст

ЗАПРОВАДЖЕННЯ

1. МЕТА роботи І ЗАВДАННЯ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ

2. ВИМОГИ ДоРГР

3. ПОРЯДОК ЗАХИСТУрасчетно-графической роботи

4. ВИБІР І РОЗРАХУНОКСТРУКТУРНОЙ СХЕМИПРОЕКТИРУЕМОГОУСТРОЙСТВА

4.1 Вибір і розрахунок структурної схеми аналогового тракту

4.2 Визначення технічних вимог до функціональним блокам аналогового тракту

5. ВИБІР І РОЗРАХУНОКПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМОСНОВНЫХ БЛОКІВКАНАЛАСБОРААНАЛОГОВЫХ ДАНИХМИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМИ

5.1Согласующий підсилювач

5.2 Фільтр низьких частот

5.3 Пристрійвиборки-хранения

5.4 Функціональний перетворювач

СПИСОК рекомендованої ЛІТЕРАТУРИ


ЗАПРОВАДЖЕННЯ

 

Функціонально і конструктивно закінчені кошти, призначені щоб одержати, обробки, використання інформації із управління об'єктами і процесами, відображення стану об'єкта, зв'язку його коїться з іншими управляючими засобами називають електронними промисловими пристроями. Вони своє чергу є підсистемами електронних системам управління вищого рівня.

Нині велике уваги приділяється проектування електронних систем збирання й первинної обробки інформації. Для електронних цифрових систем характерні висока швидкість виміру параметрів, зручна форма подання, гнучкий інтерфейс, менша похибка вимірів.

Одна найважливіших завдань управління — регулювання стану об'єктів. Це послідовності операцій, основними серед яких є:

а) отримання відомостей про стан об'єкта чи процесу;

б) отримання ззовні командних впливів, визначальних необхідну стан об'єкта чи процесу;

в) обробка отриманих сигналів із єдиною метою найефективнішого приведення об'єкта чи процесу у заданий стан;

р) формування управляючих впливів, які з допомогою виконавчих органів змінюють режим роботи об'єкта.

Часто доводиться управляти не одним, а групою об'єктів, які по черзіопрашиваются і їх формуються управляючі впливу за індивідуальними алгоритмам.

Використаннямикроконтроллеров в виробах електроніки як приводить до підвищення техніко-економічних показників, а й дозволяє скоротити час розробці виробів і зробила їх гнучкішими, адаптивними.


1. МЕТА роботи І ЗАВДАННЯ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ

Метарасчетно-графической роботи - оволодіння методикою і навички інженерного розрахунку основних функціональних вузлів безперервного і імпульсного дії, застосовуваних електронних системах їх керуючої й інформаційної електроніки.

Зазначена мета характеризується проектуванні каналу збору аналогової інформації для мікропроцесорної системи, що є пристрій, що забезпечує перетворення аналогового сигналу датчика у цифровій код.

Постановка завдання

необхідно розробити структурну схему системи збору аналогової інформації для подальшою його обробки системах вищого рівня життя та визначити технічні вимоги до функціональним блокам системи, і навіть вибрати і розрахувати принципові схеми основних блоків системи. Варіанти завдання наведені у таблиці 2 при застосуванні.

Причому у каналі має здійснюватися посилення, фільтрація і нормування сигналу, придушеннясинфазной перешкоди; виробляється нелінійна обробка сигналу з єдиною метоюлинеаризации характеристики датчика і аналогового сигналу до виду, придатному для входження у аналого-цифровий перетворювач (>АЦП) шляхом запам'ятовування його миттєвих значень і збереження протягом визначеного проміжку часу.

До складу каналу збору аналогових даних повинні належить ряд імпульсних (>аналого-импульсних) вузлів, які синхронізують його складових частин 17-ї та управляють роботоюАЦП.

>АЦП єоконечним вузлом проектованого устрою, й інші складові функціональні одиниці безпосередньо чи опосередковано забезпечують його нормальне функціонування.

ДоАЦП можна підходити як до "чорному ящика", який виконує під час подачі управляючого імпульсу "Пуск" перетворення напруги з його аналоговому вході у цифровий двоїчний код за кінцевий час.

Після закінчення зазначеного процесуАЦП виробляє сигнал готовності "Готовий", який свідчив про відповідність його вихідного коду величині вхідного напруги на аналоговому вході.

Тимчасові діаграми, що ілюструють роботуАЦП, наведено на мал.1. Однією з особливостей роботи низки швидкодіючихАЦП (наприклад,поразрядного врівноважування) є можливість появи збоїв за зміни рівня вхідного напруги на даний момент перетворення.

Малюнок 1 - Тимчасові діаграми роботиАЦП

Через це існує обмеження за швидкістю зміни вхідного сигналу.

Для освоєння технічних параметрівАЦП необхідно усвідомити таке.

Суть роботиАЦП у тому, кожному рівню вхідного напруги ставлять у відповідність N -розрядний паралельний двоїчний код. У найпростішому разі це то, можливо паралельний прямий двоїчний код, тобто. результат перетворення ми маємо вдвоичной системі обчислення.

Удвоичной системі числення як і, як й у десяткової, кожній позиції (розряду) присвоєно певне політичне значення.

Вагомості перших 10 розрядів (позицій) цифрдвоичного числа мають такі значення, вказаних у табл.1.

Таблиця 1 - Значення ваги перших 10 розрядів цифрдвоичного числа

Вага 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1
Розряд >D9 >D8 >D7 >D6 >D5 >D4 >D3 >D2 >D1 >D0

Знаючи вагу розряду, легко здійснити перекладдвоичного вересня десяткове, наприклад,

101110121=

Кількість розрядів вихідногодвоичного кодуАЦП визначає її точність. Чим більший число розрядів, то вище точність.

Точність оцінюється відносної похибкою:

,

де N - число розрядів.

Важливим параметром є "ШкалаАЦП", які впливають мінімально помітний рівень вхідного сигналуАЦП.

ШкалаАЦП чисельно дорівнює максимальнодопустимому значенням вхідного напруги, якому ставлять у відповідність максимальнедвоичное число не вдомаАЦП. Так, при шкалою, рівної 10 У, вдесятиразрядномАЦП ми маємо під час подачі Удвоичное число

1111111111(2)=1023(10),


а при шкалою 1 У ми під час подачі вже 1 У отримуємо той самий число 1023(10).

>Минимально помітний рівень при шкалою 10 У

а при шкалою 1 У :

Зрозуміло, що максимальне напруга на аналоговому вході на повинен перевищувати шкалуАЦП. Інакше порушиться однозначне відповідність вихідного коду й досяг рівня напруги вхідного сигналу.

Джерелом інформації (сигналу) для проектованого каналу збору аналогових даних є датчик з симетричним щодо спільного дроти виходом. Тип датчика не конкретизується. Це то, можливо датчик переміщень, датчик температури, вимірювальна бруківка схема тощо.

Однак у завданні обумовлено функціональна залежністьЭДС датчика від вимірюваною величини, й з завданьРГР єлинеаризация характеристики вимірювального тракту з метою підвищення точності вимірів.

ЗалежністьЭДС датчика від вимірюваною величини (для денного відділення) кого варіантів визначено аналітичним вираженням, й інших - графічної залежністю .

Поруч із корисним диференційним сигналом на вхід проектованого устрою потрапляєсинфазная перешкода, рівень напруги якої заданий. Ця перешкода може мати різну фізичну природу - мережні наведення, радіоперешкоди тощо. Рівеньсинфазной перешкоди може значно перевищувати рівень корисного сигналу, що потребує прийняття спеціальних заходів її придушення.

Вихідні дані для проектування каналу збору аналогових даних мікропроцесорної системи наведені у табл. 2 ірис.2а -2г.

Пояснимо окремі технічні вимоги до функціональним блокам проектованого устрою.

Динамічний діапазон зміниЭДС датчика несе інформацію у тому, у яких межах змінюється рівень вхідного сигналу, і полягає вдецибелах:

Малюнок 2

Знаючи максимальний розмірЭДС датчика і значення динамічного діапазону, можна визначити мінімальне значення вхідного сигналу каналу:

,


a потім, розробити технічні вимогами зточностним параметрами аналогового тракту.

Час вибіркиt>виб визначає інтервал часу, протягом якої відбувається запам'ятовування аналогового сигналу перед подачею його за вхідАЦП.

Період Т прямування (коливань) вихідного напруги генератора у блоці управління встановлює періодичність тимчасової дискретизації аналогового сигналу і періодичність роботиАЦП.

Відсутність в завданні будь-яких даних про функціональної та принципової схемах проектованого устрою вносить вРГР елементи творчості, сприяє отриманню навичок самостійного інженерного пошуку. Студент вправі обгрунтовано вибрати їх варіант побудови, і навіть використовувати сучасну елементну базу.

блок схема збір аналогова інформація


2. ВИМОГИ ДоРГР

>РГР виконується рукописним чи машинним способом з одного боку аркуша формату А4 (ГОСТ 9327-60) відповідно до вимогами Держстандарту

Під час упорядкуванняРГР слід користуватися методичними вказівками на оформлення текстових документів курсових і дипломних проектів.

>РГР повинна містити:

1Титульний лист (додаток).

2 ЗавданняРГР.

3Оглавление.

4 Запровадження.

5 Вибір і розрахунок структурної (функціональної) схеми каналу збору аналогових даних мікропроцесорної системи.

6 Вибір і розрахунок принципових схем всіх функціональних блоків проектованої системи.

7 Укладання.

8 Список використаних джерел.

9 Перелік елементів (якщо він виконано на полі схеми електричної принципової).

Усі малюнки з тексту виконуються акуратно. Малюнки повинен матиподрисуночние підписи.Буквенно-цифровие позначення умовних графічних зображень на малюнках, містять схеми, допускається проставляти за наскрізну нумерацію. І тут необхідно вказати номінали резисторів і конденсаторів, типи транзисторів, діодів і мікросхем.

Основні довідкові дані активних елементів (транзисторів, діодів, мікросхем), застосовуваних проектованому устрої, повинні прагнути бути наведені у пояснювальної записки, або за ходу викладу матеріалу, або у додатку.

При остаточному оформленніРГР пояснювальну записку зшивається. Електричні структурна (функціональна) і принципові схеми каналу збору аналогових даних електронної системи в записку не підшиваються, а вкладаються.


3. ПОРЯДОК ЗАХИСТУрасчетно-графической роботи

ЗахистРГР здійснюється лише після перевірки остаточно оформленої пояснювальній записки і електричних схем викладачем. Повністю оформлена робота то, можливо здано на перевірку пізніше, за тиждень до захисту.

Допуск до захисту завіряється підписом викладача.

На захисту студентові надається45 хвилин для доповіді, коли він у стиснутій формі повинен висвітлити основні моменти роботи, саме:

1. Призначення спроектованого пристрої і технічні вимоги, пред'явлені у його завданні.

2. Шляхи рішення поставленого завдання, вибір оптимального варіанта побудови.

3. Склад і принцип дії пристрої з його структурної схему, і тимчасовимдиаграммам,иллюстрирующим її роботу.

4. Реалізацію функціональних блоків каналу збору аналогових даних, особливостісхемотехнического рішення.

ОцінкаРГР виставляється з урахуванням повноти і змістовності відповідей при захисту, обсягу й якості зробленого, ступеня самостійності, акуратності оформлення, дотримання Держстандартів і систематичності роботи надРГР.

Оцінка виставляється на титулі, завіряється підписом і заноситься в відомість ізачетную книжку.


4. ВИБІР І РОЗРАХУНОКСТРУКТУРНОЙ СХЕМИПРОЕКТИРУЕМОГОУСТРОЙСТВА

 

Мета цього розділуРГР - визначення необхідного функціонального складу проектованого устрою, встановлення необхідних перетинів поміж функціональними вузлами й визначення технічних вимог до кожного їх.

Проектування починають із аналізу технічних вимог до вхідним сигналам кінцевого устрою каналу збору аналогових даних -АЦП. УАЦП є аналоговий і управляючий входи, тому вибір і обґрунтування структурної схеми слід розбити на два етапу.

У першому етапі визначити найраціональніший склад функціональних вузлів, які беруть участь у перетворення вихідного сигналу датчика і стоять вони між його виходом і аналоговим входомАЦП. Зазначену сукупність вузлів назвемо аналоговим трактом.

З другого краю етапі слід визначити склад парламенту й структуру управляючого тракту, тобто. сукупності пристроїв, які включають генератор та внутрішнього облаштування, формують необхідні управляючі сигнали дляАЦП і аналогового тракту.

4.1 Вибір і розрахунок структурної схеми аналогового тракту

Проектування потрібно розпочинати з зіставлення технічних характеристик датчика і технічних вимог до форми і параметрами сигналу на аналоговому входіАЦП.

Хід міркувань то, можливо приблизно наступний:

>АЦП має несиметричний аналоговий вхід, а датчик - симетричний вихід. Отже, що аналогового тракту має входити диференціальний (>разностний) підсилювач, підключений до виходу датчика. Назвемо цей підсилювачсогласующим (СУ).

Найбільша точність перетворення аналогового сигналу у цифровій код виходить, коли використовується вся шкалаАЦП, тобто. у разі, коли

,

де - максимальне значення сигналу на аналоговому входіАЦП. - шкалаАЦП.

Максимальна величинаЭДС датчика значно менше шкали , тому аналоговий тракт повинен мати коефіцієнтом посилення щонайменше ніж

де =(1,1 - 1,3) - коефіцієнт запасу щодо посилення.

З завдання працювати відомо, що з корисним сигналом дієсинфазная перешкода. Щоб не допустити її впливу аналоговий тракт повинен мати коефіцієнт ослабленнясинфазного сигналу (>КОСС)

,

де - напругасинфазной перешкоди;

 - мінімальне значенняЭДС сигналу датчика;

D- динамічний діапазон зміни вхідного сигналу,дБ.

Пристроєм, який послаблюєсинфазную перешкоду, то, можливо підсилювач з диференціальними входами, введення якого в аналоговий тракт продиктовано необхідністю узгодження симетричного виходу датчика з аналоговим трактом (>см.п.4.1.1).

ЗалежністьЭДС датчика від вимірюваною величини є нелінійної. У цьому необхідно включення до складу аналогового тракту функціонального перетворювача, забезпечуєлинеаризацию характеристики датчика. Причому даний функціональний перетворювач повинен мати передатну характеристику, зворотний характеристиці датчика. Наприклад, якщо залежністьЭДС датчика від вимірюваною величини (в завданні яка вимірюється величина не конкретизується; це то, можливо температура, переміщення, тиск тощо.) описується вираженням:

,

то функціональний перетворювач повинен мати характеристику виду:

,

де - стала перетворювача;

, - вхідний і вихідний напруги функціонального перетворювача. Якщо залежністьЭДС датчика від вимірюваною величини описується складної функцією чи задана графічно, то вид необхідної передавальної характеристики функціонального перетворювача слід визначити графічним шляхом, використовуючикусочно-линейную апроксимацію, тобто. апроксимацію кривою залежністьЭДС ламаної. Кількість відрізків прямих у робочому діапазоні досить взяти45. В усіх життєвих варіантах для визначеності рекомендується крутизну перетворення функціонального перетворювача вибрати в такий спосіб, щоб


,

що й - величини максимального вхідного і вихідного напруг.

З завдання працювати відома смуга частот спектра корисного сигналу. Це дає можливість сформулювати технічні вимоги до фільтрові низьких частот по смузі пропускання, саме гранична частота фільтра

>>фнч =в

дев - верхня частота спектра сигналу датчика.

У завданні працювати обумовлено вимоги доАЧХ фільтра, тому є досить широкі можливості у виборі типу фільтра низьких частот. Проте доцільно використовуватиRC-фильтри. Можна застосовувати активніRC - фільтри типуБаттерворта 2-го порядку, а можна досягнути фільтруючих властивостей аналогового тракту, поєднавши диференціальний підсилювач іRC -фільтр.

Переваги застосування активнихRC - фільтрів протиLС - фільтрами очевидні. Це хороша рівномірністьАЧХ в смузі пропускання й добра швидкість спаду на перехідному ділянці: практично повна розв'язка вхідних і вихідних ланцюгів, малі габарити тощо.

Якщо фільтр виконується як окремого функціонального вузла, його необхідно включати обов'язково до нелінійного устрою. Інакше високочастотні перешкоди наведення (практично завжди має справу) може бути трансформовані до області спектра корисного сигналу.

Як вказувалося, в останній момент перетворення аналогового сигналу у цифровій код напруга на входіАЦП має бути незмінно. Отже, у складі аналогового тракту повинно входити пристрійвиборки-хранения, яке періодично запам'ятовує зосреднением миттєве значення вихідного сигналу функціонального перетворювача і зберігає його використовують протягом часу зберіганняt>xp (рис.3).

У результаті аналізу попп.4.1.2 - 4.1.6 структурна схема аналогового тракту то, можливо представлена оскільки показано на рис.4, де СУ -согласующий підсилювач;

>ФНЧ - фільтр нижніх частот;

>ФП - функціональний перетворювач;

>УВХ - пристрійвиборки-хранения;

>АЦП - аналого-цифровий перетворювач.

Малюнок 3 - Тимчасові діаграми роботиУВХ

Малюнок 4

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація