Вход

Устройство преобразования аналоговых сигналов

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Курсовая работа*
Код 187770
Дата создания 2015
Страниц 33
Источников 15
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 29 марта в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
1 700руб.
КУПИТЬ

Содержание

Содержание
Техническое задание 3
Введение 4
1 Анализ технического задания 5
1.1 Технические требования 5
1.2 Аналого-цифровой преобразователь AD7825 7
1.3 Микроконтроллер PIC16F628 11
2 Разработка структурной схемы и алгоритма функционирования устройства 17
3 Разработка функциональной схемы и подпрограммы ввода значений аналоговых сигналов 21
3.1 Назначение выводов микроконтроллера 21
3.2 Широтно-импульсный модулятор 22
3.3 Программируемые таймеры 25
3.4 Обеспечение входных и выходных параметров сопряжения 28
Заключение 31
Список использованной литературы 32

Фрагмент работы для ознакомления

Регистр CCPR1H и внутренняя двухразрядная защелка образуют буфер ШИМ. Эффект буферизации необходимпри записи нового значения длительности импульса ШИМ.Когда значение CCPR1H и 2-разрядной внутренней защелки соответствует значению TMR2 и внутреннему2-разрядному счетчику, в такте Q2 на выводе CCP1 будет установлен низкий уровень сигнала (конец цикла ШИМ).Рекомендуемая последовательность инициализации модуля CCP в ШИМ-режиме выглядит следующим образом:1. Установить период ШИМ в регистре PR2;2. Установить длительность импульса в регистрах CCPR1L и CCP1CON <5:4>;3. Настроить вывод CCP1 как выход, сбросив бит TRISC<3>;4. Настроить предделитель и включить TMR2 в регистре T2CON;5. Включить CCP1 в режиме ШИМ.Подпрограмма инициализации модуля ССР в ШИМ-режиме выглядит следующим образом:3.3 Программируемые таймерыДля выработки сигнала запуска АЦП можно использовать встроенные программируемые таймеры ТMR0 или TMR1 при работе от внутреннего тактового генератора.Основным условием такого решения, является синхронизация работы двух таймеров: TMR2, задающего временные границы периода ШИМ, длительность которого определяется записанным в регистр PR2 значением, и таймера запуска АЦП, определяющим период дискретизации.В качестве таймера запуска АЦП рассмотрим работу таймера/счетчика TMR0, имеющего следующие особенности:8-разрядный таймер/счетчик;возможность чтения и записи текущего значения счетчика;8-разрядный программируемый предделитель;внутренний или внешний источник тактового сигнала;выбор активного фронта внешнего тактового сигнала;прерывания при переполнении (переход от FFh к 00h).Блок схема модуля TMR0 показана на рисунке 3.4.Рисунок 3.4 – Блок-схема таймера TMR0 [14]Если бит TOCS сброшен в «0», то TMR0 работает от внутреннего тактового сигнала. Приращение счетчика TMR0 происходит в каждом машинном такте (если предделитель отключен). После записи в TMR0 приращение счетчика запрещено два следующих такта. При записи нового значения кода в TMR0 следует учитывать эту особенность.Предделитель может быть включен перед WDT или TMR0, в зависимости от состояния бита PSA в регистре OPTION<3>. Если бит PSA сброшен в «0», то предделитель включен перед TMR0. Нельзя прочитать или записать новое значение в предделитель. Когда предделитель включен перед TMR0, программным путем можно выбрать его коэффициент деления равным 1:2, 1:4,…,1:256. Прерывания от TMR0 возникают при переполнении счетчика, т.е. при переходе его значения от FFh к 00h. При возникновении прерывания устанавливается в «1» бит T0IF. Само прерывание может быть разрешено/запрещено установкой/сбросом бита T0IE в регистре INTCON<5>. Флаг прерывания от TMR0 T0IF (INTCON<2>) должен быть сброшен в подпрограмме обработки прерываний.Таким образом, используя два 8-разрядных таймера/счетчика TMR0 иTMR2 с одним и тем же коэффициентом предделения при работе от внутреннего тактового генератора, мы обеспечиваем равную длительность периода дискретизации и периода ШИМ. При этом временной сдвиг этих периодов – задержка цикла ШИМ относительно цикла дискретизации – может варьироваться в зависимости от длины программы обработки результатов аналого-цифрового преобразования в УОД. В этом смысле, чтобы добиться «плавающей» задержки цикла ШИМ относительно цикла дискретизации можно использовать два ранее зарезервированных вывода порта А:RB1/RX/DT и RB2/TX/CK для сопровождения цикла ШИМ кодом адреса выдаваемого канала, так как это показано на рис. 3.5.Рисунок 3.5 – Схема соединения PIC16F628 и AD7825 с выдачей Подпрограмма инициализации TMR0 при работе с внутренним тактовым генератором будет выглядеть следующим образом:3.4 Обеспечение входных и выходных параметров сопряженияКак уже отмечалось в предыдущих разделах, показанная на рис. 3.5 схема, обладает тем недостатком, что не удовлетворяет требованиям технического задания по параметрам сопряжения с входными и выходными устройствами.Чтобы обеспечить параметры сопряжения по входу разрабатываемого устройства требуется включить на вход разрабатываемого устройства преобразования аналоговых сигналов 4-канальную масштабирующую схему с коэффициентом передачи Км = 1/4.Предпочтительным вариантом такого масштабирующего устройства было бы использование неинвертирующих преобразователей входного сигнала, выполненных на операционных усилителях. Однако, как известно, такой неинвертирующий усилитель не может иметь коэффициент передачи меньше единицы. Применение последовательного включения двух инвертирующих усилителей в каждом канале со смещением средней точки при наличии в разрабатываемом устройстве всего одного номинала питания напряжением 5В резко усложняет схему.Поэтому наиболее целесообразно получить ослабление входного сигнала с максимального значения 10В до 2,5 В с помощью обычного резистивного делителя, так как это показано на рис. 3.6, учитывая, что собственный входной ток АЦП AD7825 не превышает 1 мкА.Для обеспечения требуемого коэффициента передачи и заданного входного сопротивления должны выполняться следующие соотношения:R1 + R5 = 100 кОмR1 = 3R5Откуда:R5 = 100/4 = 25 кОмR1 = 3R5 = 3·25 = 75 кОмДля работы на нагрузку 100 Ом выходной шинный формирователь ШИМ-сигнала должен обеспечивать выходной ток 50 мА. Встроенный в микроконтроллер формирователь выходного ШИМ-сигнала обеспечивает ток 25 мА, что недостаточно для выполнения требования технического задания.Поэтому на ШИМ-выход проектируемого устройства устанавливаем одноразрядный шинный драйвер типа ST1G3236компании STMicroelectronics, рассчитанный на выходной ток 50 мА.Окончательно функциональная схема проектируемого устройства преобразования аналоговых сигналов примет вид, показанный на рис. 3.6.Рисунок 3.6 – Функциональная схема преобразователя аналогового сигнала в ШИМ-сигналЗаключениеВ настоящей курсовой работе на тему «Устройство преобразования аналоговых сигналов» проанализированы требования технического задания на разработку 4-канального устройства, преобразующего последовательность цифровых кодов в широтно-импульсно-модулированный сигнал. В качестве элементной базы используются интегральные схемы микроконтроллера PIC16F628 и АЦП AD7825. На основе анализа технических требований и обзора функциональных особенностей PIC16F628 и АЦП AD7825 во втором разделе пояснительной записки разработана структурная схема заданного устройства и алгоритм его функционирования..В третьей главе, посвященной разработке функциональной схемы заданного устройства, выполнено назначение многофункциональных выводов микроконтроллера, разработана схема соединений микроконтроллера и АЦП, проведен анализ и рассмотрены особенности таких функциональных блоков микроконтроллера как встроенный широтно-импульсный модулятор и программируемый таймеры/счетчики. Разработаны программы инициализации этих устройств на языке ассемблера.Показано, что для сопряжения разрабатываемого устройства с источником аналоговых сигналов и обеспечения его работы на заданную нагрузку необходимо дополнить проектируемых преобразователь аналоговых сигналов масштабирующим устройством и усилить ШИМ-выход мощным шинным драйвером.В пояснительную записку включена функциональная схема разработанного устройства.Список использованной литературы1. Гладштейн М.А. Микроконтроллеры смешанного сигнала C8051Fxxx фирмы Silicon Laboratories и их применение. Руководство пользователя. – М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2008. – 336 с.2. Кадцен С. PIC-микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать. – М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2008. – 656 с.3. Кохц Д. Измерение, управление и регулирование с помощью PIC-микроконтроллеров. – М.: МК-Пресс, 2007. – 298с.4. Микропроцессоры. В 3-х кн. Книга 1. Архитектура и проектирование микро-ЭВМ. Организация вычислительных процессов: Учебник для втузов / П.В. Нестеров, В.Ф. Шаньгин, В.Л. Горбунов и др.; Под ред. Л.Н. Преснухина – М.: Высшая школа, 1986. – 495 с.5. Микропроцессоры. В 3-х кн. Книга 2. Средства сопряжения. Контролирующие и информационно-управляющие системы: Учебник для втузов / В.Д. Вернер, Н.В. Воробьев, А.В. Горячев и др.; Под ред. Л.Н. Преснухина – М.: Высшая школа, 1986. – 383 с.6. Микропроцессоры. В 3-х кн. Книга 3. Средства отладки, лабораторный практикум и задачник: Учебник для втузов / Н.В. Воробьев, В.Л. Горбунов, А.В. Горячев и др.; Под ред. Л.Н. Преснухина – М.: Высшая школа, 1986. – 351 с.7. Предко М. Справочник по PIC-микроконтроллерам. М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2002. – 512 с.8. Предко М. PIC-микроконтроллеры. Архитектура и программирование. – М.: ДМК Пресс, 2010. – 512 с.9. Сташин В.В., Урусов А.В., Мологонцева О.Ф. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 224 с.10. Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения. – М.: ДМК Пресс, 2002. – 272 с.11. Щелкунов Н.Н, Дианов А.П. Микропроцессорные средства и системы. М.: Радиоисвязь, 1989. – 288 с.12. AD7822/AD7825/AD7829: 3 V/5 V, 2 MSPS, 8-Bit, 1-/4-/8-Channel Sampling ADCs. – Analog Devices, Inc., 2006 – 28 p.13. Справочник по среднему семейству микроконтроллеров PICmicroTM: Раздел 14. Модуль CCP. – М.: ООО «Микро-Чип», 2002. – 18 с.14. PIC16F62X: Однокристальные 8-разрядныеFLASHCMOSмикроконтроллерыкомпанииMicrochipTechnologyIncorporated. – М.: ООО «Микро-Чип», 2001. – 148 с.15. PIC16F627A/628A/648A: Flash-Based, 8-Bit CMOS Microcontrollers with nanoWatt Technology: Data Sheet. – Microchip Technology Inc., 2005. – 180 p.

Список литературы [ всего 15]

Список использованной литературы
1. Гладштейн М.А. Микроконтроллеры смешанного сигнала C8051Fxxx фирмы Silicon Laboratories и их применение. Руководство пользователя. – М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2008. – 336 с.
2. Кадцен С. PIC-микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать. – М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2008. – 656 с.
3. Кохц Д. Измерение, управление и регулирование с помощью PIC-микроконтроллеров. – М.: МК-Пресс, 2007. – 298 с.
4. Микропроцессоры. В 3-х кн. Книга 1. Архитектура и проектирование микро-ЭВМ. Организация вычислительных процессов: Учебник для втузов / П.В. Нестеров, В.Ф. Шаньгин, В.Л. Горбунов и др.; Под ред. Л.Н. Преснухина – М.: Высшая школа, 1986. – 495 с.
5. Микропроцессоры. В 3-х кн. Книга 2. Средства сопряжения. Контролирующие и информационно-управляющие системы: Учебник для втузов / В.Д. Вернер, Н.В. Воробьев, А.В. Горячев и др.; Под ред. Л.Н. Преснухина – М.: Высшая школа, 1986. – 383 с.
6. Микропроцессоры. В 3-х кн. Книга 3. Средства отладки, лабораторный практикум и задачник: Учебник для втузов / Н.В. Воробьев, В.Л. Горбунов, А.В. Горячев и др.; Под ред. Л.Н. Преснухина – М.: Высшая школа, 1986. – 351 с.
7. Предко М. Справочник по PIC-микроконтроллерам. М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2002. – 512 с.
8. Предко М. PIC-микроконтроллеры. Архитектура и программирование. – М.: ДМК Пресс, 2010. – 512 с.
9. Сташин В.В., Урусов А.В., Мологонцева О.Ф. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 224 с.
10. Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения. – М.: ДМК Пресс, 2002. – 272 с.
11. Щелкунов Н.Н, Дианов А.П. Микропроцессорные средства и системы. М.: Радио и связь, 1989. – 288 с.
12. AD7822/AD7825/AD7829: 3 V/5 V, 2 MSPS, 8-Bit, 1-/4-/8-Channel Sampling ADCs. – Analog Devices, Inc., 2006 – 28 p.
13. Справочник по среднему семейству микроконтроллеров PICmicroTM: Раздел 14. Модуль CCP. – М.: ООО «Микро-Чип», 2002. – 18 с.
14. PIC16F62X: Однокристальные 8-разрядные FLASH CMOS микроконтроллеры компании Microchip Technology Incorporated. – М.: ООО «Микро-Чип», 2001. – 148 с.
15. PIC16F627A/628A/648A: Flash-Based, 8-Bit CMOS Microcontrollers with nanoWatt Technology: Data Sheet. – Microchip Technology Inc., 2005. – 180 p.
Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00517
© Рефератбанк, 2002 - 2024