13187

Дослідження цифро-аналогових перетворювачів на базі лабораторного стенду EV8031/AVR

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №9 Дослідження цифроаналогових перетворювачів на базі лабораторного стенду EV8031/AVR 1. Мета роботи Вивчення методів цифроаналогового перетворення. Розробка програм для формування різних аналогових сигналів. 2. Порядок виконання лабораторно...

Украинкский

2013-05-10

211 KB

18 чел.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №9

Дослідження цифро-аналогових перетворювачів на базі лабораторного стенду EV8031/AVR

1. Мета роботи

Вивчення методів цифроаналогового перетворення.  Розробка програм для формування різних аналогових сигналів.

2. Порядок виконання лабораторної роботи

  1.  Вивчити структурну схему модуля ЦАП на платі розширення;
  2.  Розробити алгоритм для виконання індивідуального завдання  до початку лабораторного заняття;
  3.  Розробити програму для виконання індивідуального завдання  до початку лабораторного заняття;
  4.  Ввести програму індивідуального завдання на персональному комп'ютері;
  5.  За допомогою ПНЗ проаналізувати виконання індивідуальної програми;
  6.  Завантажити програму в стенд ОЕОМ. Переконатися в правильному виконанні індивідуального завдання (формування заданої форми сигналу) використовуючи осцилограф, при негативному результаті здійснити зміну алгоритму або програми. Повторити завантаження програми в стенд ОЕОМ;
  7.  Роздрукувати лістинг правильно працюючої програми;
  8.  Відповісти на контрольні питання викладача.

3. Контрольні питання

Методи і типи ЦАП;

Статичні параметри ЦАП;

Поняття дискретності, квантування, роздільна здатність ЦАП;

Характеристика перетворення, нелінійність ЦАП.;

Напруга зсуву нуля, допустима напруга на виході ЦАП;

Динамічні параметри ЦАП;

Чинники, що впливають на погрішність ЦАП;

Апаратні реалізації ЦАП;

Приклади практичного застосування ЦАП;


3. Короткі теоретичні відомості

Цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП) виробляють напругу або струм, функціонально пов'язані з керуючим кодом. Застосовуються ЦАП для формування вихідних аналогових сигналів цифрових вимірювальних і обчислювальних пристроїв. Для перетворення двійкового коду в аналоговий сигнал звичайно формуються струми, пропорційні вазі розрядів коду, і потім підсумовуються ті із струмів, які відповідають ненульовим розрядам вхідного коду.

Застосовуються в основному два методи ЦАП: підсумовування одиничних еталонних величин і підсумовування еталонних величин, вага яких відрізняється. У першому при формуванні вихідної аналогової величини використовується тільки одна еталонна величина вагою в один квант. У другому методі застосовуються еталонні величини з вагами, залежними від номера розряду, і в підсумовуванні беруть участь тільки ті еталонні величини, для яких у відповідному розряді вхідного коду встановлена одиниця.

У разі використовування на вході двійкового позиційного коду значення всіх розрядів поступає одночасно, і робота таких ЦАП описується виразом

де Х - аналогова величина.

ai – коефіцієнти відповідних двійкових розрядів, які приймають дискретні значення одиниця або нуль.

Р - опорний сигнал

b - число розрядів

У перетворювачах з опорної напруги формуються еталонні величини, відповідні значенням розрядів вхідного коду, які підсумовуються і утворюють дискретні значення вихідної аналогової величини.

Класифікація ЦАП може бути проведена по ознаках:

Способу формування вихідної напруги (з підсумовування напруг, розподілом напруг, підсумовуванню струмів).

Роду вихідного сигналу (із струмовим виходом, виходом по напрузі).

Полярності вихідної напруги (постійному, змінному) і т.д.

Основні структури використовувані в ЦАП інтегрального виконання – це:

  •  Структури з підсумовуванням струмів.
  •  ЦАП - із зваженими резисторами в ланцюгах емітерів.
  •  ЦАП - із зваженими резисторами в ланцюгах навантаження.
  •  ЦАП зі сходовою матрицею R=2R в ланцюгах емітерів транзисторів джерел струмів.
  •  ЦАП з вихідною сходовою матрицею R=2R


Параметри
ЦАП.

Число розрядів n управляючого коду, номінальний вихідний струм, час встановлення вихідного сигналу після зміни вхідного управляючого коду, погрішність повної шкали, погрішність лінійності, диференціальна нелінійність.

Погрішності ЦАП можуть бути виражені у відсотках або інших відносних одиницях, а також в частках кванта

Спрощена схема ЦАП для розуміння роботи перетворення вхідного коду в струм (напруга) певної величини зображена на рис.1.

  1.  Спрощена схема ЦАП

Якщо співвідношення резисторів ЦАП як 8R, 4R, 2R, 1R, то при включенні всіх комутаторів, відповідно до закону Ома напруга в точці OUT дорівнюватиме напрузі VCC. Якщо включити комутатор резистора R8, напруга в крапці OUT буде рівна VCC/2. Аналогічно можна знати значення напруги, при різних комбінаціях вхідного коду.

У складі учбово-налагоджувального стенду є мікросхема ЦАП AD7801.  Вона є восьмирозрядним ЦАП (з паралельним інтерфейсом) з розмахом вихідної напруги рівним напрузі живлення. Для спостереження вихідного сигналу з мікросхеми ЦАП необхідно підключити осцилограф до BNC роз'єму і замкнути перемичку J4. Доступ до ЦАП здійснюється як до комірки зовнішнього ОЗП за адресою 0F000h.


Приклад виконання програми цифро-аналогового перетворення

ORG 0

Begin:

      mov A,#0                 ;записать у Акк. 0

      mov DPTR,#0F000h         ;встановити на DPTR адресу ЦАПа

      movx @DPTR,A             ;встановити на ЦАП код з Акк.

      call         ZAD         ;виклик підпрограми затримки

continue:

       inc  А               ;збільшити значення Акк. на одиницю

       movx @DPTR,A         ;встановити на ЦАП код з Акк.

       call ZAD

             cjne A,#255d,continue ;якщо код не досяг максимального

 ;значення, то

                               ;перейти на мітку continue

       jmp Begin               ;инакше перехід на мітку Begin

ZAD:                            ;подпрограмма затримки

       mov R4,#005h

C2:     mov R2,#0FFh

C3:     djnz R2, C3

       djnz R4, C2

       ret                     ;вихід з підпрограми

END

 Сформувати пилкоподібний сигнал. (програма написана на мові С).

#include <8051.h>

#include "..\ev8031.lib\ev8031.c"

#include "..\ev8031.lib\bitdef.h"

int main()

{

unsigned char у;

 DC_REG=1;

 lefti=0x0D;

 righti=0xAC;

 y=0;

 DAC_REG=y;

 delay16(10);

begin:

 for (y=1; y<255; y++)   //збільшувати код ЦАПа на

                //одиницю до максимального

 {

   DAC_REG=y;

   delay16(10);

 }

 for (y=255; y>1; у--)   //зменшити код ЦАПа на

                      //одиницю до мінімального

 {

    DAC_REG=y;   delay16(10);   }   goto begin; }

4. Варіанти індивідуальних завдань

  1.  Таблиця завдань до л.р. №9

Текст індивідуального завдання

1

Сформувати пилкоподібну напругу з частотою повторення 50 Гц. Відображати на статичному індикаторі число імпульсів, що згенерують.

2

Після натиснення SW3 сформувати трикутні імпульси, передній фронт 20мсек задній 10 мсек, кожен 10 імпульс відображати на динамічному індикаторі.

3

Після натиснення SW4 сформувати трапецієвидні імпульси, передній фронт 13мсек задній 15 мсек кожну секунду запалювати світлодіод HL1.

4

Сформувати синусоїду з частотою повторення 120 Гц.

5

Сформувати пилкоподібну напругу з частотою повторення 200Гц і тривалістю переднього фронту 2 мсек.

6

Після натиснення SW5 сформувати синусоїду з частотою повторення 100Гц.

7

Сформувати прямокутні імпульси, з тривалістю 25мсек і скважністю 4

8

Після натиснення SW16 сформувати трикутні імпульси, передній фронт 25мсек задній 5 мсек.

9

Сформувати синусоїду з частотою повторення 300 Гц.

Після натиснення SW15 змінити частоту на 100 Гц.

10

Сформувати два прямокутні імпульси, один максимальною амплітудою тривалістю і другої 2/3 амплітуди максимальної з періодом повторення 40 Гц.

11

Сформувати прямокутні імпульси, з тривалістю 25мсек після натиснення SW6 на клавіатурі сформувати трикутні імпульси.

12

Сформувати синусоїду з частотою повторення 70 Гц, по натисненню SW7 на клавіатурі прямокутні імпульси, з тривалістю 25мсек і скважністю 2.

13

Після натиснення SW15 сформувати трикутні імпульси, передній фронт 15мсек задній 40 мсек.

14

Після натиснення SW9 на клавіатурі сформувати трапецієвидні імпульси, передній фронт 20сек задній 20 мсек

15

Сформувати три прямокутні імпульси, один 1/3 максимальної амплітуди, 2-ої 2/3 максимальної амплітуди, 3-ій максимальної амплітуди з періодом повторення 100 Гц.

PAGE  1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

83671. Линейные электрические цепи при несинусоидальных периодических токах 129.5 KB
  Причины возникновения несинусоидальных напряжений и токов могут быть обусловлены или несинусоидальностью источника питания или и наличием в цепи хотя бы одного нелинейного элемента. Кроме того в основе появления несинусоидальных токов могут лежать элементы с периодически изменяющимися параметрами. Характеристики несинусоидальных величин Для характеристики несинусоидальных периодических переменных служат следующие величины и коэффициенты приведены на примере периодического тока: Максимальное значение .
83672. Резонансные явления в цепях несинусоидального тока 130 KB
  Как и при синусоидальных токах резонанс на кй гармонике соответствует режиму работы при котором ке гармоники напряжения и тока на входе цепи совпадают по фазе иначе говоря входное сопротивление входная проводимость цепи для кй гармоники вещественно. Для кй гармоники тока можно записать где действующее значение кй гармоники ЭДС. Таким образом при изменении С величина кй гармоники тока будет изменяться от нуля при С=0 до при достигая максимума при резонансе см. Следует отметить что несмотря на то что обычно с ростом...
83673. Переходные процессы в линейных электрических цепях с сосредоточенными параметрами 157.5 KB
  Для цепей с заданными постоянными или периодическими напряжениями токами источников принужденная составляющая определяется путем расчета стационарного режима работы схемы после коммутации любым из рассмотренных ранее методов расчета линейных электрических цепей. общее решение уравнения 2 имеет вид 4 Соотношение 4 показывает что при классическом методе расчета послекоммутационный процесс рассматривается как наложение друг на друга двух режимов принужденного наступающего как бы сразу после коммутации и свободного имеющего...
83674. Способы составления характеристического уравнения 175.5 KB
  Путем исключения из системы уравнений описывающих электромагнитное состояние цепи на основании первого и второго законов Кирхгофа всех неизвестных величин кроме одной относительно которой и записывается уравнение 2; путем использования выражения для входного сопротивления цепи на синусоидальном токе; на основе выражения главного определителя. Согласно первому способу в предыдущей лекции было получено дифференциальное уравнение относительно напряжения на конденсаторе для последовательной RLCцепи на базе которого записывается...
83675. Переходные процессы в цепи с одним накопителем энергии и произвольным числом резисторов 167.5 KB
  Общий подход к расчету переходных процессов в таких цепях основан на применении теоремы об активном двухполюснике: ветвь содержащую накопитель выделяют из цепи а оставшуюся часть схемы рассматривают как активный двухполюсник А эквивалентный генератор см. Совершенно очевидно что постоянная времени здесь для цепей с индуктивным элементом определяется как: и с емкостным как: где входное сопротивление цепи по отношению к зажимам 12 подключения ветви содержащей накопитель энергии. Например для напряжения на конденсаторе в цепи на...
83676. Операторный метод расчета переходных процессов 174.5 KB
  Выделенную из некоторой сложной цепи. Замыкание ключа во внешней цепи приводит к переходному процессу при этом начальные условия для тока в ветви и напряжения на конденсаторе в общем случае ненулевые. Отсюда 2 где операторное сопротивление рассматриваемого участка цепи. Следует обратить внимание что операторное сопротивление соответствует комплексному сопротивлению ветви в цепи синусоидального тока при замене оператора р на .
83677. Некоторые важные замечания к формуле разложения 143.5 KB
  Если при этом в цепи также имеют место другие источники например постоянной Е и экспоненциальной ЭДС и начальные условия для токов в ветвях с индуктивными элементами и напряжений на конденсаторах ненулевые то они должны быть все введены в формулу предварительно умноженными на j поскольку только в этом случае они будут учтены при взятии мнимой части от формулы разложения т. Определение независимых начальных условий путем расчета докоммутационного режима работы цепи. Составление операторной схемы замещения цепи для простых цепей с...
83678. Расчет переходных процессов с использованием интеграла Дюамеля 157.5 KB
  Метод переменных состояния Уравнения элекромагнитного состояния это система уравнений определяющих режим работы состояние электрической цепи. Метод переменных состояния основывается на упорядоченном составлении и решении системы дифференциальных уравнений первого порядка которые разрешены относительно производных т. Количество переменных состояния а следовательно число уравнений состояния равно числу независимых накопителей энергии. К уравнениям состояния выдвигаются два основных требования: независимость уравнений; возможность...