17523

Формування аналогового сигналу з заданими параметрами з допомогою широтно-імпульсного модулятора

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Тема: Формування аналогового сигналу з заданими параметрами з допомогою широтноімпульсного модулятора. Мета: Ознайомлення з роботою широтноімпульсного модулятора. Завдання:Сформувати вихідний сигнал ШІМ з частотою та формою заданими згідно варіанту: Варіант:...

Украинкский

2013-07-01

416.35 KB

7 чел.

Тема: Формування аналогового сигналу з заданими параметрами з допомогою широтно-імпульсного модулятора.

Мета: Ознайомлення з роботою широтно-імпульсного модулятора.

Завдання:Сформувати вихідний сигнал ШІМ з частотою та формою заданими згідно варіанту:

Варіант: 20

Частота ШІМ : 140, Гц

Форма вихідного аналогового сигналу: Синусоїда

Теоретичні відомості

Широтно-імпульсна модуляція (ШІМ, англ. Pulse-width modulation (PWM)) — наближення бажаного сигналу (багаторівневого або неперервного) до дійсних бінарних сигналів, таким чином, щоби, в середньому, за деякий відрізок часу, їхні значення булли рівними. Формально, це можна записати наступним чином:

,

де x(t) - бажаний вхідний сигнал на проміжку часу від t1 до t2, а ∆Ti - тривалість i -го ШІМ імпульсу, кожного з амплітудою A. ∆Ti підбирається таким чином, щоби сумарні площі (енергії) обох величин були приблизно рівні за досить тривалий проміжок часу, також рівні і середні значення величин за період:

.

Керованими "рівнями", як правило, є параметри живлення силової установки, наприклад, напруга імпульсних перетворювачів /регуляторів постійної напруги/або швидкість електродвигуна. Для імпульсних джерел x(t) = Uconst стабілізації.

ШІП — широтно-імпульсний перетворювач, що генерує ШІМ-сигнал за заданим значенням керуючої напруги. Основною перевагою ШІМ — високий коефіцієнт корисної дії його підсилювачів потужності, який досягається за рахунок їх роботи винятково в ключовому режимі. Це значно зменшує потужність, яка виділяється на силовому керуючому елементі (як правило транзисторі).

При широтно-імпульсній модуляції як несуча частота використається періодична послідовність прямокутних імпульсів, а інформаційним параметром, пов'язаним з дискретним модулюючим сигналом, є тривалість цих імпульсів. Періодична послідовність прямокутних імпульсів однакової тривалості має постійну складову, обернено пропорційну шпарності імпульсів, або прямо пропорційну їхній тривалості. Пропустивши імпульси через фільтр низьких частот з частотою зрізу меншою, ніж частота вихідних імпульсів ШІП, цю постійну складову можна легко виділити, одержавши постійну напругу. Якщо тривалість імпульсів буде різною, ФНЧ виділить напругу, яка плавно змінюється, і яка відслідковує закон зміни тривалості імпульсів. Таким чином, за допомогою ШІМ можна створити нескладний цифро-аналоговий перетворювач, вихідна величина якого задається тривалістю імпульсів, а ФНЧ перетворить імпульсну послідовність у неперервний вихідний сигнал.

ШІМ використають транзистори, які працюють в ключовому режимі, тобто коло струму, яке проходить через транзистор увесь час або розімкнуте (транзистор працює в закритому режимі), або замкнуте (транзистор - в стані насичення). У першому випадку транзистор має нескінченний опір, тому струм в колі не тече, а отже і потужність, яка виділяється на цьому транзисторі рівна нулю.

.

В другому випадку опір транзистора є мінімальним, це призводить, до того, що і спадання напруги на ньому є близьким до нуля, отже потужність, яка виділяється теж мала.

.

Вихідним сигналом ШІМ є імпульсний сигнал постійної частоти й змінної шпарності, тобто відношення тривалості імпульсу до його періоду. За допомогою задання шпарності (тривалості імпульсів) можна міняти середню напругу на виході ШІМ.

В аналогових системах вихідним сигнал ШІМ може генеруватися аналоговим компаратором, на інвертуючий вхід якого подається опорний сигнал у вигляді напруги пилоподібної або трикутної форми, а на неінвертуючий - власне сам аналоговий сигнал, який необхідно модулювати. Частота імпульсів відповідає частоті опорного сигналу. Ту частину періоду, коли вхідний сигнал є більшим ніж вище опорний, вихідний синал рівний одиниці, коли меншим – нуль.

У цифровій техніці, виходи якої можуть приймати тільки одне із двох значень. Схема реалізації ШІМ містить генератор опорного сигналу на базі N-бітного лічильника. Цифрові ШІП працюють на фіксованій частоті, яка зазвичай значно перевищує реакцію керованих установок (передискретизація). У періоди між фронтами тактових імпульсів, вихід ШИП залишається стабільним, на ньому діє або низький рівень або високий, залежно від виходу цифрового компаратора, що порівнює значення лічильника з рівнем очікуваної вихідної напруги V(n).

Безперервний аналоговий сигнал може відновлюватися усередненням імпульсів ШІМ на протязі багатьох періодів за допомогою фільтра низьких частот. Хоча зазвичай навіть цього не потрібно, оскільки об'єкти керування – мають інерцією, тому імпульси з виходу ШІП згладжуються, і при достатній частоті ШІМ - сигналу, поводиться як при керуванні звичайним аналоговим сигналом.

Схеми перевірки функціонування ШІМ

Програма

#include <REGX51.H>

#define F_clk 14000000

#define Freq 100

#define P_OUT P1_2

bit PWM_out;

#define vawe_count_MAX 8

unsigned char code vawe[vawe_count_MAX]={10,20,50,80,90,80,50,20};

unsigned char vawe_count;

unsigned char TL1_t;

unsigned char TH1_t;

unsigned char TL0_t;

unsigned char TH0_t;

void init_T0(void);

void init_T1(void);

/*---------------------------------*/

void main(void)

{

init_T0();

init_T1();

EA=1;

while(1);

}

/*---------------------------------*/

void init_T0(void)

{

ET0=1;

PT0=1;

TMOD &= 0XF0;                    /* clear Timer 0   */

TMOD |= 0X2;

PWM_out=1;

P_OUT=PWM_out;

TH0=0xff-200+2*vawe[vawe_count];

TL0=0xff-2*vawe[vawe_count];

TR0=1;

}

/*---------------------------------*/

void int_T0(void) interrupt 1

{

//P1_4=!P1_4;

TR0=0;

if(!PWM_out)

 {

 TH0=TH0_t;

 TL0=TL0_t;

 }

PWM_out=!PWM_out;

P_OUT=PWM_out;

TR0=1;

}

/*---------------------------------*/

void init_T1(void)

{

unsigned long t;

vawe_count=0;

t=0xffff-F_clk/12/Freq/vawe_count_MAX;

TL1_t=t;

TH1_t=(t&0xff00)>>8;

TL1=TL1_t;

TH1=TH1_t;

ET1=1;

TMOD &= 0XF;                    /* clear Timer 1   */

TMOD |= 0X10;

TR1=1;

}

/*---------------------------------*/

void int_T1(void) interrupt 3

{

TR1=0;

TL1=TL1_t;

TH1=TH1_t;

vawe_count++;

if(vawe_count==vawe_count_MAX)vawe_count=0;

TH0_t=0xff-100+vawe[vawe_count];

TL0_t=0xff-vawe[vawe_count];

if(TH0_t>0xE0)TH0_t=0xE0;

if(TL0_t>0xE0)TL0_t=0xE0;

P1_3=!P1_3;

TR1=1;

}

/*---------------------------------*/

Осцилограма роботи схеми

Міністерство освіти І науки України

національний університет “Львівська політехніка”

Лабораторна робота з дисципліни:

“ Дослідження і проектування вбудованих комп'ютерних систем 

на тему:

«Формування аналогового сигналу з заданими параметрами з допомогою широтно-імпульсного модулятора.»

Виконав:

студент групи СКСм-11з

Сулипа Анатолій

Прийняв:

Кочан Роман Володимирович

                  

ЛЬВІВ 2012


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

81701. Основні категорії онтології сутність-явище простір-час причина-наслідок 25.81 KB
  Явище і сутність діалектично повязані між собою протилежності. Так міраж це явище що виникає внаслідок викривлення променів світла атмосферою. Разом із тим явище і сутність передбачають одне одного.
81703. Свідомість як філософська категорія культурний і суспільний феномен 27.73 KB
  Для розрізнення свідомості та психіки мислення й розуму їх варто розрізняти. Але окрім цього варто не забувати що центром свідомості є людське Я. Предметним середовищем реалізації свідомості є світ.
81704. Свідомість як форма психічної діяльності:ідеальне і психічне 25.83 KB
  Свідомість -це найвища, притаманна людям якість, яка полягає в узагальненому і цілеспрямованому відображенні дійсності, уявній побудові дій і передбаченні їх результатів, регулюванні і самоконтролі поведінки, яка має зовнішні форми відображення творчого перетворювального характеру та повязана з мовою.
81705. Структура свідомості: її компонентний та рівневий вияви 25.51 KB
  Можна виділити такі рівні свідомості та їх елементи. Базовим і найбільш давнім рівнем свідомості є чуттєвоафективний пласт до якого належать: відчуття відображення в мозкові окремих властивостей предметів та явищ обєктивного світу що безпосередньо діють на наші органи чуттів; сприйняття образ предмета в цілому який не зводиться до суми властивостей та сторін; уявлення конкретні образи таких предметів чи явищ які в певний момент не викликають у нас відчуттів але які раніше діяли на органи чуттів різного роду афекти тобто...
81706. Проблема людини в філософії: екзистенційна та субстанійна концепції 28.3 KB
  Вона є теоретичним усвідомленням драматизму першої половини XX століття трагізму людини котра потрапила на межу життя і смерті буття і небуття в результаті реальної загрози її існуванню як людини як виду. Моделлю людини як такого для екзистенціалістів стала страждаюча зневірена людина яка знаходиться в прикордонній ситуації ситуації на межі життя та смерті. Ірраціональність буття абсурдність самого існування людини сумніви у можливості раціонального пізнання світу це все складові філософії екзистенціалізму.
81707. Проблема походження людини та суспільства 26.28 KB
  Релігійна гіпотеза походження людини базується на біблійних переказах про створення Богом світу і людини гріхопадіння Адама і Єви Всесвітній потоп про те що заповідав Бог людям та регламентацію життєдіяльності людини яка викладена в заповідях. Космічна гіпотеза походження людини базується на припущенні що життя принесено на Землю з Космосу у тому числі в його цивілізованих проявах. Еволюційна гіпотеза походження життя...
81708. Поэма Н. В. Гоголя «Мертвые души» как «малый род эпопеи». Гоголь о замысле поэмы 46.75 KB
  Гоголь о замысле поэмы. Гоголь задумал монументальное произведение в трех томах великую национальную поэму стремясь показать не только современную Россию Русь с одного боку но пытался заглянуть в ее завтрашний день раскрыть положительные начала русской жизни указать родине путь к спасению. Гоголь стал изображать людей обыкновенных а не приятные только исключения из общих правил . Гоголь раскрывает ту социальную основу которая сформировала характеры героев поэмы: дворянский паразитизм расцветший на почве...
81709. Двенадцать А. А. Блока – поэма о революции. Чтение наизусть и разбор отрывка из поэмы 31.47 KB
  Но вместе с тем блоковское понимание революции было ограниченным: поэт слышал в ней по преимуществу одну музыку музыку разрушения старого мира и именно ее громовое звучание он передал в Двенадцати Разумное же организующее созидательное начало пролетарской революции оставалось Блоку как и прежде; в значительной мере неясным. Восприятие Октябрьской революции как мирового пожара явственно сказалось в Двенадцати определив как сильные так и слабые стороны поэмы. Прогнивший старый мир с буржуями барынями попами и витиями осужден...