13188

Дослідження аналого-цифрових перетворювачів на базі лабораторного стенду EV8031/AVR

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №10 Дослідження аналогоцифрових перетворювачів на базі лабораторного стенду EV8031/AVR Мета роботи Навчитися вимірювати аналогову величину. Розробка програм вимірювання аналогових величин для різних методів вимірювання і типів АЦП. ...

Украинкский

2013-05-10

64.5 KB

10 чел.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №10

Дослідження аналого-цифрових перетворювачів на базі лабораторного стенду EV8031/AVR

  1.  Мета роботи

Навчитися вимірювати аналогову величину. Розробка програм вимірювання аналогових величин для різних методів вимірювання  і типів АЦП.

2. Порядок виконання лабораторної роботи

Вивчити структурну схему модуля АЦП на платі розширення

Розробити алгоритм і програму для виконання індивідуального завдання  до початку лабораторного заняття;

  1.  Ввести програму індивідуального завдання на персональному комп'ютері.
  2.  За допомогою ПНЗ проаналізувати виконання індивідуальної програми;
  3.  Завантажити програму в стенд ОЕОМ. Переконатися в правильному виконанні індивідуального завдання, змінити значення напруги, що подається, на вхід АЦП, повторити перетворення, при негативному результаті здійснити зміну алгоритму або програми;
  4.  Повторити завантаження програми в стенд ОЕОМ;
  5.  Роздрукувати лістинг правильно працюючої програми;
  6.  Відповісти на контрольні питання викладача.

3. Контрольні питання

  1.  Методи і типи АЦП;
  2.  Статичні параметри АЦП;
  3.  Поняття дискретності, квантування, роздільна здатність;
  4.  Характеристика перетворення, диференціальна нелінійність АЦП, відхилення коефіцієнта перетворення;
  5.  Напруга зміщення нуля;
  6.  Динамічні параметри АЦП;
  7.  Час перетворення, час затримки запуску, час циклу перетворення, максимальна частота перетворення;
  8.  Чинники, що впливають на погрішність АЦП;
  9.  Апаратні реалізації АЦП;
  10.  Приклади практичного застосування АЦП.
  11.  Побудова схем АЦП за допомогою мікросхем ЦАП

3. Короткі теоретичні відомості

Аналого-цифрові перетворювачі (АЦП) застосовуються у вимірювальних системах і вимірювально-обчислювальних комплексах для узгодження аналогових джерел вимірюваних сигналів з цифровими пристроями обробки і представлення результатів вимірювання.

Існують різні методи побудови АЦП. Вони відрізняються по складності реалізації, перешкодостійкості, швидкодії.

У системах де основним критерієм є швидкодія  застосовують АЦП паралельного перетворення. Але АЦП цього типу достатньо складні в реалізації. Для n-розрядного АЦП необхідно 2n-1 компараторів і паралельного дільника напруги, який виробляє 2n-1 рівнів квантування.

Для реалізації систем з високою перешкодостійкістю застосовують інтегруючі АЦП. Такий АЦП складається з двох перетворювачів. Вимірювана напруга перетворюється в тривалість імпульсу, а потім тривалість імпульсу перетворюється в цифровий код.

Одним з найпоширеніших є АЦП, побудований на цифро-аналоговому (ЦАП) перетворювачі. Схема цього АЦП приведена на рис.1.

Рисунок 1. Схема АЦП побудованого на ЦАП

Код формується лічильником, при організації жорсткої логіки, або програмно, якщо АЦП працює у складі обчислювального комплексу. Вхідний код перетворюється в аналоговий сигнал за допомогою ЦАП. Напруга з виходу ЦАП поступає на один з входів компаратора. На інший вхід подається вимірювана напруга Ux. В мить, коли напруга ЦАП буде рівна вимірюваному, компаратор формує сигнал ’Stop’ який свідчить про закінчення циклу вимірювання.

При формуванні коду використовуються різні алгоритми. Простим алгоритмом є порозрядне урівноваження. При такому підході код міняється від мінімального шляхом приросту одиниці молодшого розряду до тих пір, поки напруга ЦАП не порівняється з вимірюваною напругою. Недоліком порозрядного урівноваження є мала швидкодія.

Для скорочення часу перетворення застосовується метод половинних наближень. Урівноваження починається із старшого розряду. У цьому розряді встановлюється одиниця і читається стан компаратора. Якщо напруга ЦАП більше вимірюваного то розряд скидається, а якщо менше, то розряд зберігає свій стан. Далі таким же чином обробляється наступний розряд. Перетворення закінчується тоді, коли будуть оброблені всі розряди.

У системах стеження, за якими або параметрами часто необхідно безперервно прочитувати стан датчика. Це забезпечується малим часом перетворення за рахунок застосування стежачого АЦП. Суть даного алгоритму полягає у тому, що спочатку код формується методом половинних наближень. А після порівняння з вимірюваною напругою АЦП відстежує зміну напруги. Якщо напруга росте те код порозрядний збільшується до тих пір, поки напруга ЦАП не порівняється з вимірюваним, і навпаки.

У стенді АЦП побудований на мікросхемах AD7801(восьмирозрядний ЦАП) і LM358 (ОУ як компаратор) (див. схему стенду). Стан компаратора можна рахувати з виводу порту Р1.7 однокристальної ЕОМ, про закінчення циклу перетворення також свідчить свічення світлодіода підключеного до виходу компаратора. Доступ до ЦАП здійснюється як до комірки зовнішнього ОЗП за адресою 0F000h.

Вимірювана напруга Ux формується змінним резистором (якщо встановлена перемичка J5), або джерело сигналу підключається до клемника.

У розширеній комплектації стенд поставляється з інтегральним десятибітовим АЦП з паралельним інтерфейсом AD7813. Доступ до АЦП AD7813 здійснюється як до комірки зовнішнього ОЗП за адресою 0E000h.

Приклад програми для аналого-цифрового перетворення.

ORG 0

Begin:

      mov A,#0                 ;записати у Акк. 0

nextTest:

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

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

      mov     r3,#50;

z2:    djnz    r3,z2

jnb      P1.7, ShowResult   ;перевірка спрацювання компаратора

      inc  А               ;увеличить значення Акк. на одиницю

     cjne A,#0ffh,NextTest    ;якщо код не досяг максимального

;значення

ShowResult:

      mov DPTR,#0B000h   ;вивід значення коду на індикатор GH1

      movx @DPTR,A

      call ZAD

      jmp Begin               ;інакше перехід на мітку Begin

ZAD:                           ;підпрограма затримки

       mov R4,#0ffh

C2:     mov R2,#0FFh

C3:     djnz R2, C3

       djnz R4, C2

       ret                     ;вихід з підпрограми

END

(програма на мові С).

#include <8051.h>

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

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

int main()

{

  unsigned char у,x,z;

  DC_REG=1;

  lefti=0x0A;

  righti=0xDC;

start:   

  if (!P3_2)               //запустити програму при

                //натисненні кнопки SW15

  {

begin:  

      y=0;

  DAC_REG=y;

 for (y=0; y<255; y++)  

/*подавати код на ЦАП збільшуючи його на 1 доти, доки напруга з ЦАПа не  порівняється з невідомою напругою*/

    {

      DAC_REG=y;

      delay16(10);

      if (!P1_7)

      {

         x=y/100;

         lefti=x;

         z=x*100;

         x=y-z;

         righti=x;    //вивести код на індикатор HG1

         delay16(300);

         goto begin;

      }

    }

      goto begin;

  }

delay16(300);

   goto start;

}


4. Варіанти індивідуальних завдань

Таблиця 1. Таблиця завдань до л.р. №10

Алгоритм для реалізації

1

Порозрядне урівноваження, значення відображати на статичному індикаторі.

2

Метод половинних наближень, значення відображати на динамічному індикаторі.

3

Стежачий АЦП з первинним порозрядним урівноваженням, значення відображати на статичному індикаторі.

4

Стежачий АЦП з первинним половинним наближенням, значення відображати на статичному індикаторі.

5

По натисненню кнопки  SW15 запустити АЦП половинних наближень, значення відображати на динамічному індикаторі.

6

По натисненню кнопки  SW3 на клавіатурі запустити АЦП порозрядного урівноваження, значення відображати на статичному індикаторі.

7

По натисненню кнопки  SW4 на клавіатурі запустити АЦП стежачого типа з первинним порозрядним урівноваженням, значення відображати на динамічному індикаторі.

8

По натисненню кнопки  SW5 на клавіатурі запустити АЦП стежачого типа з первинним половинним наближенням, значення відображати на статичному індикаторі.

9

По натисненню кнопки  SW6 на клавіатурі запустити АЦП половинних наближень результат відобразити на динамічному індикаторі по натисненню кнопки SW3

10

По перериванню INT0 запустити АЦП порозрядного урівноваження результат відобразити на статичному індикаторі по натисненню кнопки SW3

11

По натисненню кнопки  SW7 запустити АЦП стежачого типа з первинним порозрядним урівноваженням результат відобразити по натисненню кнопки SW8

12

По натисненню кнопки  SW8 запустити АЦП стежачого типа з первинним половинним наближенням результат відобразити на динамічному індикаторі по натисненню кнопки SW9

PAGE  1


EMBED StaticMetafile


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

30895. Лимфатическая система 42 KB
  В отличие от кровеносных сосудов по которым происходит как приток крови к тканям тела так и ее отток от них лимфатические сосуды служат лишь для оттока лимфы т. Состав и свойства лимфы Лимфа собираемая из лимфатических протоков во время голодания или после приема нежирной пищи представляет собой бесцветную почти прозрачную жидкость отличающуюся от плазмы крови в 3 4 раза меньшим содержанием белков. Вследствие малого содержания белков вязкость лимфы меньше а относительная плотность ниже чем плазмы крови. Реакция лимфы щелочная.
30896. Регуляция работы сердца 46 KB
  Регуляция работы сердца Регуляция деятельности сердца Механизм регуляции деятельности сердца: Саморегуляция. Законы саморегуляции деятельности сердца: Закон ФранкаСтарлинга сила сердечных сокращений пропорциональна степени растяжения миокарда в диастолу. Нервная регуляция деятельности сердца. Симпатическая нервная система: а перерезка волокон СНС нет изменений в деятельности сердца симпатические центры иннервирующие сердце исходно не обладают спонтанной активностью; б активация СНС хроно ино батмо и дромотропный...
30897. Дыхание 39.5 KB
  Внешнее дыхание вентиляция легких обмен газов между атмосферным воздухом и альвеолярным легочная вентиляция. Диффузия газов в легких обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью в капиллярах легких.Вентиляция легких 2.Перфузия легких кровью интенсивность кровотока в легких .
30898. Биомеханика спокойного вдоха и выдоха 27 KB
  Биомеханика спокойного вдоха и выдоха Биомеханика спокойного вдоха В развитии спокойного вдоха играют роль: сокращение диафрагмы и сокращение наружных косых межреберных и межхрящевых мышц. Под влиянием нервного сигнала диафрагма наиболее сильная мышца вдоха сокращается ее мышцы расположены радиально по отношению к сухожильному центру поэтому купол диафрагмы уплощается на 1520 см при глубоком дыхании на 10 см растет давление в брюшной полости. Под влиянием нервного сигнала сокращаются наружные косые межреберные и межхрящевые мышцы. У...
30899. Клинико-физиологическая оценка внешнего дыхания. Легочные объемы 36.5 KB
  Легочные объемы Анатомофизиолгические показатели легочные объемы определяются антропометрическими данными индивидуума : 1ростовесовыми показателями 2 строением грудной клетки 3 дыхательных путей 4 строением и свойствами легочной ткани эластическая тяга легких поверхностное натяжение альвеол 5 силой дыхательных мышц Легочные объёмы и ёмкости ОЕЛ ЖЕЛ РОвд ЕВвд ДО РОвыд ФОЕ ОО Коллапсный О Минимальный О Легочные объемы: Общая емкость легких ОЕЛ количество воздуха находящееся в легких после максимального вдоха. ОЕЛ состоит...
30900. Клинико-физиологическая оценка внешнего дыхания. Функциональные показатели 27.5 KB
  Минутный объем дыхания МОД объем воздуха который проходит через легкие за 1 минуту. Этот показатель можно определить двумя методами: с помощью спирографии ДО умножается на частоту дыхания и путем сбора воздуха в мешок Дугласа. МВЛ это максимальное количество воздуха которое может вдохнуть и выдохнуть пациент за 1 минуту ЧД – более 50 уд мин; N=1418. Форсированная жизненная емкость легких ФЖЕЛ количество воздуха которое пациент может выдохнуть за счет экспираторного маневра максимально быстро и полно .
30901. Газообмен в легких и тканях 34 KB
  Газовый состав вдыхаемого альвеолярного и выдыхаемого воздуха Дыхательные газы Вдыхаемый воздух Альвеолярный воздух Выдыхаемый воздух О2 мм рт. в процессе жизнедеятельности идет постоянный процесс потребления О2 и выделения СО2 это поддерживает концентрацию дыхательных газов в нем на постоянном уровне. Обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью. Транспорт газов кровью.
30902. Транспорт газов кровью 280.5 KB
  В жидкой части крови растворены газы воздуха: кислород углекислый газ азот. При содержании гемоглобина 150 г л норма каждые 100 мл крови переносят 208 мл О2. Это кислородная емкость крови. Другой показательсодержание кислорода в крови взятой в различных участках сосудистого русла: артериальной 20 мл О2 100 мл крови и венозной 14 млО2 100 мл крови .
30903. Регуляция дыхания 30.5 KB
  Регуляция дыхания Главная задача регуляции дыхания чтобы потребление кислорода поставка его тканям за счет внешнего дыхания были адекватны функциональным потребностям организма. Самый эффективный способ регуляции дыхания в целом это регуляция внешнего дыхания. Интенсивность внешнего дыхания зависит от варьирования его частоты и глубины. В регуляции дыхания можно выделить 3 группы механизмов: 1.