Стробоскопічний аналого-цифровий перетворювач

1.

Введение

.

2. Призначення і науковотехнологічна галузь применения.

3. Технічні данные.

4. Пристрій і модуля по структурної схемою. Пристрій і.

робота модуля по принципової схеме.

5. Керівництво до программированию.

6. Програмне обеспечение.

7.

Литература

.

8. Приложения.

Справжнє технічне письмо речей та інструкція по експлуатації (надалі ТЕ) призначено вивчення модуля стробоскопічного аналого — цифрового перетворювача (надалі - модуль), що є компоновочным виробом, використовуваного при автоматизації виробничих процесів, і має відомості, необхідних забезпечення повної використання технічних можливостей модуля і правильною його эксплуатации.

1. ПРИЗНАЧЕННЯ І ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ.

1.1. Модуль призначений на дослідження повторюваних процесів наносекундной і субнаносекундной тривалості з подальшим поліпшенням точностных характеристик з допомогою використання цифрових методів обробки сигналів в програмно — керованих стробоскопических пристроях, що працюють у складі інформаційно — обчислювальних систем.

1.2. Модуль призначений для експлуатацію у приміщеннях з штучно регульованими кліматичними умовами околицях з помірним і холодним кліматом. Робоча температура повітря при експлуатацію у складі ПК від 5 до 50? С. Верхнє значення відносної вологості 80% при 35? С й існуючих температурах без конденсації вологи. Атмосферне тиск від 84.0 до 106ю7 кПа.

(630 — 800 mmHg).

1.3. Модуль призначений для експлуатацію у умовах впливу вібрацій частотою від 5 до 35 Hz з амплітудою трохи більше 0.35mm.

ТЕХНІЧНІ ДАННЫЕ.

2.1. Електричне харчування модуля здійснюється постійним струмом від стабилизированного харчування напругою (5+0.25−0.1) В;

2.2. Потужність, споживана модулем, вбирається у 6 ;

2.3. Неинтерфейсными вхідними сигналами модуля є безперервні сигналы.

напругою постійного струму: від мінус 2.5 до 2.5В;

2.4. Интерфейсными сигналами межмодульного обміну (надалі - ІМО) є сигнали: даних Д0 — Д11; адреси А0 — А15; читання ЧТ; записи ЗП; запити на переривання IRQ5, IRQ10, IRQ11; можливість адресації AEN; вибір чіпа 16 бітного введення — виведення I/O CS 16.

2.5. Кількість каналів модуля — 1.

2.6. Номінальні статичні характеристики перетворення модуля залежно від значення напруги чи струму вхідних неинтерфейсных сигналів определяется:

для діапазону напруження і струму неинтерфейсных вхідних сигналов:

— від мінус 2.5 до 2.5В;

— від 0 до 20мА по формуле:

де — десятковий вихідний код модуля;

— значення вхідного сигналу постійного струм (mA) чи напруги постійного струму (V);

— найбільше значення діапазону виміру вхідного сигналу постійного струму (mA) чи напруги постійного струму (V).

Значення номінальною ціни одиниця найменшого розряду коду для напруги неинтерфейсных вхідних сигналів :

Таблиця 2.1.

напруга неинтерфейсных вхідних сигналов.

Номінальна ціна одиниці найменшого розряду кода.

Номер формулы.

Від мінус 2.5 до 2.5 В.

1.12.7. Дискретність перетворення вхідних безперервних сигналів в двоїчний код — 6 біт (п’ять — значущих і шостий — знаковый).

2.8. Межі допускаемой основний похибки перетворення модуля, що у відсотках від нормирующего значення, рівного 4000, рівні? 0.2%.

2.9. Пределі допускаемой додаткової похибки перетворення модуля, викликаної відхиленням напруги харчування на 0.25 чи мінус 0.1 В від номінального значення, рівні половині меж допускаемой основний погрешности.

2.10. Межі допускаемой додаткової похибки перетворення модуля, викликаної зміною температури навколишнього повітря від нормального значення для будь-який температури не більше робочої області на кожні 10? С, рівні половині меж допускаемой основний погрешности.

3. ПРИСТРІЙ І РОБОТА МОДУЛЯ ПО СТРУКТУРНОЇ СХЕМОЮ. ПРИСТРІЙ І РОБОТА МОДУЛЯ ПО ПРИНЦИПОВОЇ СХЕМЕ.

Структурна схема стробоскопічного аналого — цифрового перетворювача, покликаного забезпечити використання їх у системах з межмодульным паралельним інтерфейсом МПИ представлена малюнку 3.1.

Рис. 3.1. Структурна схема стробоскопічного АЦП.

G — генератор; Див — змішувач; ЦАП — цифроаналоговый преобразователь;

АЦП — аналого — цифровий перетворювач; СБ — вихідний буфер; СУ — блок управления.

Модуль містить такі узлы:

* Генератор;

* Смеситель;

* Лінію задержки;

* Аналого — цифровий преобразователь;

* Цифроаналоговый преобразователь;

* Вихідний буферне устройство;

* Блок управления.

Перетворювач, у якому один канал, забезпечує зчитування миттєвих значень вхідних сигналів і перетворення в цифровий код. Під час на вхід устрою сигналу запуску від блоку управління генератор стробирующих імпульсів формує короткі імпульси, під впливом яких короткочасно відкриваються швидкодіючі ключові схеми стробоскопических змішувачів і вхідних ємностях підсилювачів відбувається запам’ятовування миттєвих значень напруг досліджуваних сигналів. Посилений сигнал із виходу стробоскопічного змішувача безпосередньо перетворюється на цифровий код з допомогою швидкодіючого паралельного аналого — цифрового перетворювача АЦП і крізь схему вихідного буферного устрою СБ надходить на ЕОМ. Елемент затримки сигналу запуску АЦП включений із метою усунення впливу перехідних процесів встановлення вихідних сигналів в стробоскопичесом смесителе.

У означеному стробоскопическом АЦП використовується структура із другого зв’язком, реалізує компенсаційний принцип виміру. Яке Компенсує напруга подається на схему стробоскопічного змішувача РМ з цифроаналоговым перетворювачем ЦАП. Сигнал не вдома стробоскопічного змішувача пропорційний різниці вхідного і компенсуючого напруги. Зворотний зв’язок дозволяє істотно підвищити лінійність перетворення, знизити вимоги до розрядів АЦП. Досягається також висока вірність відтворення сигналів, оскільки яке компенсує напруження у момент стробирования практично одно вхідному і схема змішувача не навантажує джерело вхідного сигнала.

Зворотний зв’язок у системі, здійснювана через ЕОМ, дозволяє вживати різні алгоритми статистичної обробки, проводити підстроювання петлевого коефіцієнта передачі щоб одержати оптимальної перехідною характеристики.

Взаємодія стробоскопічного перетворювача з ЕОМ здійснюється з допомогою блоку управління, забезпечує формування сигналів в організацію програмного обміну і переривання програми. При побудові блоку управління використані стандартні для магістралі МПИ структури логічних вузлів. Логічне пристрій забезпечує дешифрацию адрес регістрів: запуску, читання, запису і маскування переривання. Як сигналу запиту на переривання ГОТОВИЙ, що надходить на логічне пристрій організації режиму переривання з перетворювача, використовується сигнал запуску АЦП. Той самий сигнал встановлює до стану готовності сьомий розряд регістру состояния.

У додатку приведено принципова схема каналу стробоскопічного АЦП з интерфейсной частиною. Найбільш відповідальним вузлом перетворювача, визначальним його метрологічні характеристики, є стробоскопический змішувач. З виходу підсилювача DA1 вибірка вхідного сигналу надходить на вхід додаткового швидкодіючого підсилювача К1420УД1. Застосування повторителя на потужному польовому транзисторі VT1 збільшення нагрузочной здібності схеми. Перетворення амплітуди сигналу вибірки у цифровій код здійснюється DD13 — схемою паралельного АЦП К1107ПВ3, що дозволяє безпосередньо вимірювати сигнали амплітудою до 2.5 У. Запуск АЦП здійснюється від формирователя імпульсів на мікросхемі DD14. По фронту імпульсу відбувається зчитування і перетворення на код вхідного сигналу, по зрізу — запам’ятовування отриманого результату не вдома схеми. Затримка імпульсу запуску паралельного АЦП на 150?200 нс стосовно моменту запуску генератора строб імпульсів DA2, необхідна задля встановлення сигналів не вдома підсилювача вибірки DA1, забезпечується схемою DD6, DD7, побудованої з урахуванням диференційних приймачів К500ЛП114. Використання п’яти послідовно включених каскадів затримки, дві з яких охоплені ланцюгом позитивним зворотним зв’язку для загострення фронтів імпульсу запуску АЦП, дозволяє їм отримати досить високий стабільність часу затримки і малу апертурную невизначеність. Код із виходу АЦП DD13 через схеми перетворювачів рівня DD20, DD21 надходить на схему вихідного буферного устрою DD22, DD23. Інформація з буферного влаштування у ЕОМ вводиться за сигналом Зчитування, поступающему від блоку управління при зверненні за адресою. У цьому вміст розрядів 0? 4 із виходу АЦП надходить відповідно на розряди до DA0? DA4 каналу МПИ, вміст п’ятого розряду із виходу АЦП надходить на сьомий (знаковий) розряд шини даних МПИ, та якщо з розряду переповнення АЦП надходить до D5 МПИ. Така була виходу АЦП дозволяє спростити обробку інформацією ЭВМ.

На підвищення нагрузочной здібності зовнішньої шини МПИ використовувані сигнали интерфейсной частини подаються через буферні регістри DD1 — DD3, DD24, DD25. Для адресації необхідних портів зібрано схема на компараторах DD5, DD8, DD11, елементі логічне «І» DD9 і дешифраторе 2 на виборах 4 — DD10. Стробирование сигналів з дешифратора сигналами IOR і IOW до створення відповідних стробов (читання, запис, запуск, маскування запиту на переривання) реалізовано на мікросхемі DD12. По прибутті сигналу готовність модуль генерує запит на переривання з допомогою триггера DD18. Запит на переривання можна маскувати програмно. Тригер маски служить у тому, щоб тригер переривання можна було відключити відключав від ліній запиту на переривання (від використання цих ліній іншими пристроями). Маскування іде за рахунок розряду D0 відповідного порту. Строб готовність встановлює в «1» тригер прерывания.

Після обробітку переривання процесор читає інформацію з регістру за адресою. Під час читання скидається в «0» тригер переривання. Стан лини переривання можна прочитати програмно лінією D7.

4. КЕРІВНИЦТВО До ПРОГРАММИРОВАНИЮ.

4.1. Принцип работы:

4.1.1. Функції, що їх модулем, перебувають у прийомі даних, знятих зі стробоскопічного АЦП. Після ухвалення цих з АЦП генерується сигнал готовність й інтерфейсна частина повинна згенерувати сигнал переривання, говорить у тому, що ці готові до пересилання з модуля в ЕОМ. Номер переривання задається распайкой перемичок в наборном полі блок елементів. У наборном полі здійснюється вибір з 5,10 чи 11 переривання. Існує можливість маскування виданого переривання шляхом видачі до порту маски. У разі читання готовності здійснюється програмно. Після відповідного аналізу запроваджених даних до створення зворотний зв’язок має видаватися слово до порту для цифроаналогового перетворювача. Після включення харчування модуля для запобігання влучення хибних даних рекомендується зробити читання з порту за адресою 14301h.

5. ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ.

Працюючи модуля обмін може бути реалізований за бажання користувача по переривання або з неготовністю. Блок — схема роботи програмного забезпечення представлена малюнку 5.1. (обмін по перериванню) на малюнку 5.3. (обмін з неготовністю). На малюнку 5.2. представлена блок — схема оброблювача прерывания.

Рис. 5.1. Обмін по прерыванию.

Після включення харчування модуля для запобігання влучення хибних даних слід зробити читання з порту 301h. Після цього йде установка початкових параметрів системи :

* Задається вектора обробки прерывания;

* виробляється початковий запуск АЦП.

Програма обробки включає у собі ;

* читання даних із модуля;

* запис даних в буфер для подальшої обработки;

* Обробка отриманих данных;

* Читання з буфера даних задля її подальшого відправлення в ЦАП;

* Висновок даних в модуль для ЦАП.

5.3. Далі викликається підпрограма обробки вхідних даних щоб одержати відповідного слова для ЦАП. Відповідний слово складається з 11 розрядів даних. Передача його з ЕОМ в модуль здійснюється видачею слова за адресою 14302h. Причому у модулі формується строб I/O CS 16, який провіщає у тому, що обмін виробляється словом, а чи не байтом. Підпрограму обробки даних процес формування відповідного слова пише користувач самостоятельно.

5.4. Перед використанням необхідно вирішити чи заборонити обмін по перериванню в модулі. Якщо переривання дозволено, то обмін здійснюватиметься по переривання. Інакше здійснюватиметься обмін з неготовністю Тип обміну задається видачею лінією D0 числа за адресою 14303h. Формат слова представлено таблиці 5.2.

6.

ЛИТЕРАТУРА

.

1. Уинн Л. Рош. Біблія з технічного забезпечення Уинна РОШа. Мінськ. 1992.

2. Томпкинс. Уебстер. Проектування і поєднання контролерів з ЭВМ.

3. Джордейн. Опис IBM PC AT.

4. Пітер Абель. Мова ассемблера для IBM PC і програмуванням. Москва. «Вищу школу». 1992 р.