Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

АЦП периода в код. Вариант 3.2. - файл курсовой ацп период-код.doc


АЦП периода в код. Вариант 3.2.
скачать (158.9 kb.)

Доступные файлы (1):

курсовой ацп период-код.doc606kb.15.01.2005 23:31скачать

содержание

курсовой ацп период-код.doc

Министерство Образования и Науки Российской Федерации

Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет


Кафедра технической кибернетики

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Схемотехника ЭВМ»

Аналогово-цифровой преобразователь

Выполнил:

студент группы Т28-320

Xxxxxxxxxxx X.X.
Проверил:

Xxxxx

Уфа – 2004
Техническое задание на курсовой проект

Аналогово-цифровой преобразователь периода в код


Вариант

Параметры

Период

Напряжение

Погрешность

преобразования

Выходной код

с

В

%

-

3.2

0-2

1-10

0,05

двоичный



Содержание





Содержание 3

Вводная часть 4

1. Разработка функциональной схемы 6

Рис 1 – Функциональная схема преобразователя период – код. 6

2. Расчётная часть 7

3. Разработка принципиальной схемы 7

3.1. Выбор счетчика 8

3.2. Выбор триггера 9

3.3. Выбор логического элемента И 9

3.3. Выбор логического элемента НЕ 10

3.4. Выбор регистра 10

3.5. Выбор генератора тактовых импульсов 11
^

Вводная часть


Аналого-цифровые преобразователи.

В большинстве современных систем управления используются ЭВМ, которые требуют представления информации в виде двоичных кодов. В то же время многие датчики, входящие в состав системы управления, имеют аналоговые выходные сигналы. Для преобразования исходной аналоговой величины в соответствующий ей цифровой эквивалент – двоичный код служат аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Они обеспечивают квантование входной аналоговой величины, как по уровню, так и по времени. Обязательность квантования по уровню вытекает из самой природы цифрового представления величин. Необходимость квантования по времени в АЦП связана с ненулевым временем преобразования входной аналоговой величины в выходной код.

В системах управления наиболее часто приходиться преобразовывать в цифровой код следующие аналоговые величины: напряжение и ток, угловое и линейное перемещение, временной интервал, частоту и фазу переменного тока. В качестве цифровой величины в подавляющем большинстве случаев позиционный двоичный код или двоично-десятичный код.

Основные параметры АЦП объединяются в группы временных и точностных параметров. К временным параметрам относятся:

  • период квантования Tk – интервал между двумя последовательными преобразованиями. Величина, обратная периоду квантования – частота квантования Гk=1/Tk;

  • длительность цикла преобразования Tц – задержка между моментом подачи входной величины АЦП и моментом выдачи кода;

  • время преобразования Tпр – временной интервал, в течении которого временной интервал входной сигнал непосредственно взаимодействует с АЦП. В первом приближении можно считать, что вне интервала Tпр входная величина не оказывает влияния на результаты преобразования;




К точностным параметрам АЦП относят следующие:

  • количество разрядов выходного двоичного кода n. Оно определяет максимальное значение выходного кода Nmax=2n-1 (минимальное значение кода Nmax равно нулю) и количество уровней квантования входного сигнала, равное Nmax+1;

  • величина кванта входного сигнала, определяющая разрешающую способность преобразователя по уровню:

,

где Xmax и Xmin – максимальное и минимальное значение входного сигнала.

Погрешность квантования входного сигнала по уровню не превышает этой величины.
Преобразователи временного интервала в код.

Задача преобразования временного интервала в код возникает в различных устройствах и системах измерения и управления. Помимо того, что преобразователи временного интервала в код применяются в качестве самостоятельных устройств, они широко используются как составная часть других преобразователей: перемещений в код, частоты и фазы в код и других.

В преобразователях временного интервала в код используется классический метод последовательного счета, при котором преобразуемый временной интервал заполняется импульсами тактового генератора стабильной частоты. Временной интервал определяется путем подсчета числа импульсов, укладывающихся в преобразуемый временном интервале.

Во втором случае при построении преобразователей частоты в код выполняется преобразованием периода, соответствующего данному значению частоты. При этом зависимость между частотой и кодом, соответствующем периоду, оказывается обратно пропорциональной. Собственно преобразование периода в код является частным случаем преобразования временного интервала в код. Функциональная схема преобразователя поэтому аналогична функциональной схеме преобразователя временного интервала в код.

Преобразование кода, пропорционального периоду, в код, пропорциональный частоте (т.е. реализации операции деления), является достаточно сложной задачей для автономного преобразователя. Обычно проблема решается либо включения в состав преобразователя микропроцессора, либо операция реализуется на внешней ЭВМ, получающей от преобразователя код, пропорционального периоду.

Методика проектирования преобразователя периода в код, ничем не отличается от методики проектирования преобразователя временного интервала в код.

^

1. Разработка функциональной схемы


По заданию необходимо спроектировать АЦП с параметрами:

  • Тип преобразователя – период – код;

  • Параметры входного сигнала – напряжение от 1 до 10В. Длительность от 0 до 2 с;

  • Погрешность преобразования – 0,05%;

  • Выходной сигнал – двоичный.

Функциональная схема преобразователя период – код представлена на рис.1.


^

Рис 1 – Функциональная схема преобразователя период – код.



В преобразователе периода в код используется метод последовательного счета, при котором преобразуемый временной интервал заполняется импульсами тактового генератора стабильной частоты. Временной интервал определяется путем подсчета числа импульсов, укладывающихся в преобразуемый период.
^

2. Расчётная часть


Задача расчёта разрядности счётчика сводится к тому, чтобы определить какое максимальное выходного кода. Разрядность счётчика определяется из следующих условий: длительности периода и погрешности преобразования.

1. Определим частоту задающего генератора. На данную величину установлено два ограничивающих условия: снизу – заданной погрешностью , а сверху – разрядностью используемых в схеме счетчиков.

2. Вычислим абсолютную величину погрешности рассматриваемого импульса:



3. Найдем нижний предел частоты задающего генератора из условия:



4. Определим минимальную необходимую разрядность для используемых в схеме счетчиков. Для этого вычислим максимальное количество импульсов задающего генератора, помещающихся в исходном импульсе.


^

3. Разработка принципиальной схемы


В схеме применяются микросхемы ТТЛ серии к155. Основные параметры данной серии приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Электрические параметры

1

Напряжение питания

4,75...5,25 В

2

Входное напряжение низкого уровня

0,4 В

3

Входное напряжение высокого уровня

2,4 В


^

3.1. Выбор счетчика


Для подсчета полученных импульсов с ГТИ за временной интервал используем счетчики К155ИЕ5. Микросхемы представляет собой двоичный счетчик. Каждая ИС состоит из четырех JK-триггеров,образуя счетчик делитель на 2 и 8. Установочные входы обеспечивают прекращение счета и одновременно возвращают все триггеры в состояние низкого уровня (на входы R0(1) и R0(2) подается высокий уровень). Выход Q1 не соединен с последующими триггерами. Если ИС используется как четырехразрядный двоичный счетчик, то счетные импульсы подаются на С1, а если как трехразрядный - то на вход С2.


1 - вход счетный С2;
2 - вход установки 0 R0(1); 3 - вход установки 0 R0(2);
4,6,7,13 - свободные; 5 - напряжение питания +Uп;
8 - выход Q3; 9 - выход Q2;
10 - общий; 11 - выход Q4; 12 - выход Q1; 14 - вход счетный C1;

Функциональная схема


^

3.2. Выбор триггера


Для управления старт- и стоп-импульсами используется JK-триггер К155ТВ15 - сдвоенный JK-триггер. Микросхема представляет собой два тактируемых J-K триггера с установкой в 0 и 1. Сигналы на входах J и К можно изменять как при лог. 0, так и при лог. 1 на входе С - для переключения триггера играют роль сигналы на этих входах лишь непосредственно перед переходом напряжения на входе С с лог. 0 на лог. 1.
1,15 - вход установки "0";
2 - вход J1;
3 - вход K1;
4,12 - вход синхронизации;
5,11 - вход установки "1";
6,7,9,10 - выходы;
8 - общий;
13 - вход K2;
14 - вход J2;
16 - напряжение питания;
^

3.3. Выбор логического элемента И


Микросхема К155ЛИ1 представляет собой четыре логических элемента 2И.


1,2,4,5,9,10,12,13 - входы;
3,6,8,11 - выходы;
7 - общий;
14 - напряжение питания;



^

3.3. Выбор логического элемента НЕ


Микросхема К155ЛН1 представляет собой шесть логических элементов НЕ


1,3,5,9,11,13 - входы;
2,4,6,8,10,12 - выходы;
7 - общий;
14 - напряжение питания

^

3.4. Выбор регистра


Микросхема К155ИР15 представляет собой четырехразрядный регистр с тремя состояниями выхода.


1 - управление выходами V1;
2 - управление выходами V2;
3 - выход первого разряда Q1;
4 - выход второго разряда Q2;
5 - выход третьего разряда Q3;
6 - выход четвертого разряда Q4;
7 - вход синхранизации C;
8 - общий;
9 - разрешение данных V3;
10 - разрешение данных V4;
11 - вход четвертого разряда D4;
12 - вход третьего разряда D3;
13 - вход второго разряда D2;
14 - вход первого разряда D1;
15 - вход установки нуля;
16 - напряжение питания;
^

3.5. Выбор генератора тактовых импульсов


Каждый из мультивибра торов микросхемы имеет два входа для запуска - А, В, вход сброса R, выводы С и RC для подключения времязадающих элементов, прямой и инверсный выходы. Условие запуска мультивибратора - изменение входных сигналов, в результате которого появляется следующее сочетание - лог. 0 на входе А, лог. 1 на входах В и R. Исходное состояние для запуска - любое, не соответствующее указанному требованию.

Микросхема К155АГ3 удобна для построения различных генераторов импульсов. Для примера на рис. 2 приведена схема управляемого генератора импульсов. Если на вход "-запуск" подать лог. 0, генерация импульсов не происходит, на выходах обоих ждущих мультивибраторов лог. 0; если подать лог. 1, на входах ждущего мультивибратора DD1.1 возникнет условие запуска, на его выходе появится
Рис. 2 – Генератор на двух мультивибраторах АГ3

положительный импульс, спадом которого запустится ждущий мультивибратор DD1.2, спадом выходного импульса последнего - ждущий мультивибратор DD1.1 и т.д. Временная диаграмма работы генератора представлена на рис. 3.


Рис. 3 – Диаграмма работы генератора.
Расчитаем времязадающую цепь. сопротивление резистора R1 может находиться в пределах 5,1...51 кОм, емкость конденсатора С1 - любая. Длительность генерируемого импульса приближенно может быть определена по формуле:



Возьмём резистор на 50 кОм.





Следовательно элементы времязадающей цепи должны быть:

С1=С2=62 нФ, R1=R2=50 кОм







Скачать файл (158.9 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации