WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Навчальна модель аналогово-цифрового перетворювача - Курсова робота

Навчальна модель аналогово-цифрового перетворювача - Курсова робота

Рис. 2.1. Схема електрична функціональна АЦП

Буфер використовується для забезпечення надійності роботи пристою. Блок індикації забезпечує спостереження за проходженням цифрового сигналу. В ЦАП регістру DR цифровий сигнал перетворюється в напругу, яка поступає на один з двох входів компаратора. Якщо напруга, яка надходить з ЦАП регістру DR, стає більшою Uвх на вході компаратора, то подається відповідний сигнал в буфер регістру SR, а далі в регістр SR і припиняється порівняння. Вважається, що Uвх рівна напрузі з виводу ЦАП регістру DR, цифровий вигляд Uвх відповідає цифровому сигналу регістру DR.

В режимі тестування замість Uвх подається напруга з ЦАП регістру CR, де вона формується так само, як в ЦАП регістру DR: способом поданням на вхід ЦАП різних комбінацій цифрового сигналу.

2.2 Схема електрична принципова

2.2.1 Вузол буферизації та індикації

Вузол буферизації та індикації складається з резисторів, які обмежують напругу, що подається на вхід мікросхем тригерів Шмітта (які нормілізують напругу до 0 чи 5 В), а також світлодіодів, що дозволяють побачити стан сигналу.

Резистори R1, R2, R3, R4 обмежують напругу, яка подається з з 2-го по 5-й контакт LPT-порта. Напруга подається на мікросхеми DD1 та DD2 на 13 і 9 ніжки (тобто на тригери Шмітта). Тут сигнали інвертуються і нормалізуються до логічного 0 чи 1 (тобто строго 0 чи 5 В). Резистори R11, R12, R13, R14 обмежують напругу (тобто яскравість світіння) світлодіодів відповідно VD0, VD1, VD2, VD3.

Резистори R5 по R8 також обмежують напругу, яка подається з з 1-ї, 14-ї, 31-ї, 36-ї ніжки LPT-порта і разом з DD2 та DD3 утворюють буфер, що забеспечує надійність мікросхеми від стрибків напруги.

2.2.2 Цифро-аналоговий перетворювач

Даний аналого-цифровий перетворювач в своєму складі має два ЦАП. 1-й ЦАП складається з:

  • діодів V1, V2, V3, V4, які забеспечують одностороннє проходження сигналу;

  • резисторів R15, R16, R17,R18, що формують на виході різне значення напруги завдяки поданню на вхід резистора 0 чи 5В; резистори мають різний опір;

  • резистора R19, що з'єднаний з лінією заземлення.

2-й ЦАП за складом аналогічний і складається з:

  • діодів V5, V6, V7, V8, які забеспечують одностороннє проходження сигналу;

  • резисторів R20, R21, R23,R24, що формують на виході різне значення напруги завдяки поданню на вхід резистора 0 чи 5В; резистори мають різний опір.

  • резистора R22, що з'єднаний з лінією заземлення.

2.2.3 Компаратор

Компаратор складається з мікросхеми DD4. На вхід компаратора подається вимірювана напруга з регулятора змінного опору R28 або з 2-го ЦАП, де формується заздалегідь відома напруга, на 10 ніжку мікросхеми DD4 через резистор R26. Вимірювана напруга порівнюється з напругою, яка формується на 1-му ЦАП. Якщо напруга з 1-го ЦАП стає більшою вимірюваної напруги, то на 8-му ніжку DD4 подається логічний 0. Рівень логічного 0 забеспечується трігерами Шмітта де він два рази інвертується. Далі сигнал зчитується в компютер через 32-гу ніжку LPT-порта. Перш ніж сигнал попаде на SR, він пройде через буферизуючий резистор R9. Тобто, якщо на інверсний вхід компаратора подається напруга менша, ніж на прямий, то на його виході буде +5 В, а інакше – 0 В.

3. конструкторсько-технологічна розробка

3.1 Розробка електричної принципової схеми

Принципова електрична схема пристрою була розроблена з допомогою спеціального програмного забезпечення Protel 99, що використовується в конструкторських цілях. Створення принципової схеми проходило в 2 етапи:

- створення бібліотеки елементів згідно з стандартів;

- побудова самої схеми з використанням створеної раніше елементної бази.

Рис 3.1. Схема електрична функціональна

Елементи розміщувалися за власним розсудом, але з узгодженням певних питань з керівником даного проекту.

Рис 3.2. Елемент порт Сetronics.

Рис 3.3. Мікросхема К155ТЛ2.

Рис 3.4. Мікросхема TL084CN.

Рис 3.5. Діод.

Рис 3.6. Світлодіод.

Рис 3.7. Резистор.

Рис 3.8. Реостат.

Рис 3.9. Перемикач.

Розглянемо роботу ЦАП, який створений у вигляді дільника напруги (рис. 3.10).

DR0

DR1

DR2

DR3

Рис 3.10. Електрична схема дільника напруги

Вихідна напруга дільника рівна:

,

де Rc – загальний опір резисторів і діодів, Ud – напруга регістрів DR0 – DR3, U_DR – напруга на виході ЦАП.

3.2 Розробка друкованої плати

Система Protel 99 SE має потужний інструмент синхронізації, який полегшує передачу даних з етапу проектування принципової електричної схеми в редактор друкованих плат і навпаки.

Синхронізатор автоматично отримує інформацію про компонент і параметри звязків з принципової схеми , знаходить відповідному компоненту топологічні посадочні місця в бібліотеці елементів друкованих плат і розміщує їх на кресленні друкованої плати, а потім додає лінії зв'язків між з'єднаними виводами компонентів.

3.3 Розробка збірного креслення

Компоновка пристрою - одна із найбільш складних задач конструювання. Ручний процес компоновки радіодеталей та допоміжних перемикачів, ручок регулювання, гнізд займає багато часу, оскільки приходиться розглядати декілька можливих варіантів і вибрати оптимальний для заданих умов застосування приладу і процесу його виробництва. Під час компоновки приладу потрібно враховувати склад елеменої бази, зручність у користуванні, забезпечення високої ремонтопридатності і безпеки від зовнішніх впливів і внутрішніх дестабілізуючих факторів.

Компоновка дозволяє провести оцінку електромагнітних і теплових звязків, розрахувати кінематичні звязки, оцінити основні конструкторсько-технологічні рішення і розрахувати основні показники якості конструкції. За результатами компоновки складається компоновочна схема - збірне креслення.

4. РОЗРОБКА ПРОГРАМНОГО ЗАБЕСПЕЧЕННЯ

4.1 Алгоритм керування

Для роботи розробленого пристрою необхідно, щоб на 4 входи пристрою DR подавалися сигнали (5 або 0 В). Завдяки певним комбінаціям сигналів на ЦАП утворюється різна напруга. Кількість комбінацій сигналу, який може перебувати в двох станах вираховується за формулою:

,

де k – кількість комбінацій, m – кількість станів сигналу, n – розрядність сигналу.

Одже сигнал може перебувати в двох станах 0 або 5 В. Розрядність рівна 4. Отже кількість різних комбінацій буде рівна кількості різних напруг, які зможе сформувати ЦАП, рівна:

.

Необхідно також, щоб на 4 входи пристрою CR також подавались сигнали аналогічно як і на DR. Це необхідно тому, що в пристрої передбачена можливість працювати в режимі тестування, коли подається наперед відома напруга для визначених комбінацій сигналу.

Крім того, в алгоритмі керування необхідно не тільки посилати дані на пристрій, а й зчитувати їх. Зчитати потрібно сигнал з виходу компаратора, який повідомить що U_DR>Uвх. Після одержання від компаратора сигналу потрібно припинити формування комбінацій сигналу на вхід ЦАП, а сформовану комбінацію прийняти за цифровий код напруги Uвх.

4.2 Обгрунтування вибору програмних засобів

В якості операційної системи вибрана система Windows XP сімейства Windows NT. Це аргументовано тим, що Windows найбільш розповсюджена і доступна, а також досить легка у користуванні.

В якості середовища програмування використано Delphі. Середовище Delphі включає в себе повний набір візуальних інструментів для швидкої розробки додатків (RAD – Rapid Application Development), що дозволяє виконати розробку інтерфейсу користувача, який задовольняє всім вимогам замовника. VCL – бібліотека візуальних компонентів, включає в себе стандартні об'єкти побудови інтерфейсу користувача, об'єкти керування даними, графічні об'єкти, об'єкти мультимедіа, діалоги і об'єкти керування файлами, керування DDE і OLE.

Інтегроване середовище програмування Delphі володіє всіма необхідними параметрами, які притаманні іншим системам даного класу:

- візуальна побудова інтерфейсів (Vіsual User-іnterface buіlder) дає можливість швидко створювати додатки візуально, просто обираючи компоненти з відповідної палітри;

- Delphі повністю підтримує такі програмні концепції як інкапсуляція, наслідування, поліморфізм та керування подіями;

Перевагами середовища Delphі в порівнянні з іншими аналогічними засобами розробки програм є значно простіше його використання, що дозволяє виконувати подальшу модернізацію програми іншими програмістами з мінімальними витратами часу на дослідження синтаксичних та логічних особливостей даної програми. Окрім цього, Delphі володіє досить великим об'ємом документації, як створеної розробниками Delphі, так і сторонніми виробниками, що значно полегшує розробку програм. Отже, за співвідноенням можливості-простота-ціна та враховуючи побажання замовників до мови програмування, інтегроване середовище програмування Delphі є оптимальним вибором для вирішення поставленої задачі.

Для роботи з LPT-портом використовується DLL-бібліотека IO.dll стороннього виробника, яка дозволяє працювати з портами. З даної бібліотеки використовується дві функції та одна процедура. Функція IsDriverInstalled : Boolean повертає TRUE у разі успішної установки драйвера LPT-порта. Функція PortIn(Port : Word) : Byte зчитує дані з порта по вказаній адресі, яка задається значенням змінної Port. Процедура PortOut(Port : Word; Data : Byte) записує в порт один байт, який вказується в змінній Data за адресою порта Port.

Loading...

 
 

Цікаве