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

68121. Лірична пісня як жанр української народної творчості 89 KB
  Мета: Поглибити уявлення учнів про жанр ліричної пісні визначити її образний зміст характерні особливості розкрити жанрові особливості естетичну виразність український ліричних пісень; розвивати емоційну чутливість інтерес до ліричних образів навички виконання кантилени правильного...
68122. О.Донченко «Лісовою стежкою» 119.5 KB
  Як мандрує по гаях з чарівним пензлем у руках все розмалює на путі берізки стануть золоті І ми її уклінно просим: заходь у гості щедра осінь. Заходить дівчинкаОсінь з корзинкою в якій завдання для дітей. Звучить мелодія Осінь Скільки поезії в цьому золотавосонячному слові і скільки...
68123. Ліс - наше багатство 80.5 KB
  Вчити аналізувати робити висновки на основі власних спостережень за довкіллям зрозуміти значення лісу; розвивати спостережливість за рослинним тваринним світом; виховувати бережливе ставлення до всього живого. У лісу просили поради допомоги співчуття. Пізнаєш красу і користь лісу гаю діброви.
68124. Дерева нашого лісу 107.5 KB
  Мета: Узагальнити та розширити знання учнів про дерева наших лісів про найвищі і найстаріші дерева планети деревасимволи значення дерев у житті людини. Обладнання: плакати екологічного змісту кросворд деревозагадка таблиці деревасимволи що дає людині дерево лист від друзів природи.
68125. Хвойні ліси – скарб рідного краю 51 KB
  Хід заходу 1 учень: Цей ліс живий. 2 учень: Малі озерця блискають не злісно Колише хмара втомлені громи. Хіба можна кривдити таку красу Роздивляємось виставку репродукцій картин відомих художників Учитель: Діти уявіть якби дерева зникли що тоді сталося б Учні висловлюють свої...
68126. Літературна гра «У світі казок» 71 KB
  А чи замислювалися ви коли-небудь над тим звідки беруться казки Ось як цікаво на це запитання відповів відомий фінський письменник казкар Закаріас Топеліус Як настане літо вийдіть дуже рано в поле коли роса лежить на траві там блищать тисячі казок мов діаманти. Потім на берег моря де на воді граються...
68127. Караюсь, мучуся… Але не каюсь! 76 KB
  Діючі особи: Тарас Шевченко Фельд’єгер конвоїр Сидорчук вартовий в Орській фортеці Андрій Козловський засуджений Мєшков офіцер Лаврентьєв писар Друг Шевченка засуджений Абдрахман киргиз Кульжан донька Абдрахмана Бутаков офіцер Тищенко солдат Фундуклей губернатор Києва Думки Шевченка читці поезій...
68128. Слова в вірші – і рай в душі 78.5 KB
  Мета: поглибити учнівські знання з теорії літератури ідейнохудожнього аналізу поетичного твору удосконалювати вміння виразного читання; розвивати поетичне мислення образну уяву; виховувати любов до художнього слова та до рідної природи. Я зачитуватиму поетичні рядки а ви повинні підставити...
68129. Інтелектуальна гра «Літературна веселка» Ти завжди в серцях людей, Тарасе! 43.5 KB
  Шевченка розвивати логічне мислення виразне читання виховувати повагу до Шевченкового слова та цікавість до вивчення його творчості. Тарас Шевченко Тарас Це бунтівне пророче ім’я знайоме не тільки українцям а й усьому світові. Шевченко це криниця з джерельною водою яка втамовує духовну спрагу народу.