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

11420. ВИДЫ И ЦЕЛИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КРИТИЧЕСКИХ ТОЧЕК МЕТОДОМ ПРОБНЫХ ЗАКАЛОК 159.5 KB
  Учебноисследовательская работа № 6 ВИДЫ И ЦЕЛИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КРИТИЧЕСКИХ ТОЧЕК МЕТОДОМ ПРОБНЫХ ЗАКАЛОК 6.1. Цель работы Данная работа предполагает: изучение фазовых превращений в сплавах железа при нагреве и охлажден
11421. ВИЗНАЧЕННЯ ПОСТІЙНОЇ ПЛАНКА ЗА СПЕКТРОМ АТОМА ВОДНЮ 191.5 KB
  Лабораторна робота №5 ВИЗНАЧЕННЯ ПОСТІЙНОЇ ПЛАНКА ЗА СПЕКТРОМ АТОМА ВОДНЮ Мета роботи: Вивчення методу визначення постійної Планка за спектром водню. Прилади та обладнання: універсальний монохроматор УМ2 ртутнокварцова лампа джерело живлення Спектр1 газороз...
11422. ИЗМЕРЕНИЯ БАЛЛИСТИЧЕСКИМ ГАЛЬВАНОМЕТРОМ 720 KB
  Лабораторная работа № 6 ИЗМЕРЕНИЯ БАЛЛИСТИЧЕСКИМ ГАЛЬВАНОМЕТРОМ Часть I ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА БАЛЛИСТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Приобрести практические навыки работы с баллистическим гальванометром. Овладеть методикой градуировки галь...
11423. РАСШИРЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ 963 KB
  Лабораторная работа № 8 РАСШИРЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Овладеть методом расчета шунтов и добавочных сопротивлений. Подобрать шунт и добавочное сопротивление к предложенным приборам. ПРИБОРЫ: 1.Миллиампе
11424. РЕГУЛИРОВКА ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ 942.5 KB
  Лабораторная работа № 9 РЕГУЛИРОВКА ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Овладеть навыками подбора реостатов для регулировки тока и напряжения в электрических цепях. ПРИБОРЫ: 1. Источник питания РНШ для I части работы. 2. Источник питани...
11425. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОРЯДКА ВЕЛИЧИНЫ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА 972.5 KB
  Лабораторная работа №11 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОРЯДКА ВЕЛИЧИНЫ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Научиться определять порядок величины удельного заряда электрона по отклонению электронного пучка в магнитном поле. ПРИБОРЫ: 1. Лампа 6Е5С 2. Катушка индуктивности о
11426. ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОИДА 1.95 MB
  Лабораторная работа № 12 ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОИДА ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1. Освоение двух методов измерения магнитной индукции: а измерение магнитной индукции с помощью датчика Холла т.е. с использованием одного из гальваномагнитных явлений; б измерение ...
11427. ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА 1.3 MB
  Лабораторная работа № 15 ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучить физическую природу намагничивания диа пара и ферромагнетиков и ферритов. Исследовать зависимость величины индукции магнитного поля и величины относительной магнитной ...
11428. ИЗУЧЕНИЕ ВОЛЬАМПЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ДИОДА 46.5 KB
  Лабораторная работа № 16 ИЗУЧЕНИЕ ВОЛЬАМПЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ДИОДА ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Исследовать униполярную проводимость полупроводникового диода. ПРИБОРЫ: 1. Осциллограф школьный. 2. Выпрямитель ВУП. 3. Вольтметр АСТВ 300 В 4. Вольтметр М 105...