Реферат
Пояснювальна записка: 47 с., 30 рис., 4 табл., 6 посиланн., додатка.
Мета роботи - Проектування програмно-керованого генератора пачок прямокутних імпульсів на мікроконтролері.
Метод дослідження - моделювання роботи пристрою за допомогою програмного пакету Visual Micro Lab.
Генератор пачок прямокутних імпульсів реалізований на мікроконтролері АТ90S2313. В пам'ять мікроконтролера записана спеціальна програма, за якою відбувається робота пристрою.
Результати роботи можуть використовуватися для розробки апаратури і реальних пристроїв.
мікроконтролерів, цифро-аналогового перетворювача, Таймер-лічильники, АЛГОРИТМ І ПРОГРАМА функції-нування ПРИСТРОЇ.
Введення
В останні роки різко зросло вживання цифрових пристроїв, які на тлі аналогових займають більш високе місце. Створення конкурентоспроможних технічних виробів в даний час немислимо без застосування вбудованих керуючих процесорів, що додають виробам "Інтелектуальні" властивості.
На сьогоднішній час ряд фірм, таких як Intel, Siemens, Philips, Atmel, AMD, Microchip і інші, випускають широкий асортимент цифрових пристроїв. До них відносяться мікропроцесори, цифро-аналогові і аналого-цифрові перетворювачі, мікросхеми пам'яті та інші пристрої. Для вирішення ряду завдань часто недоцільно застосування універсальних мікропроцесорів через їх відносну дорожнечу. Для цих цілей підходять RISC-мікропроцесори, звані мікроконтролерами. Це ті ж мікропроцесори, але мають більш вузьку спрямованість, тобто для вирішення певного ряду задач, а отже і низьку ціну. Сучасні мікроконтролери мають розширену гарвардську архітектуру, достатню швидкодію, можливість простого електричного перепрограмування. Їх використовують для побудови пристроїв безпеки, дистанційного керування об'єктами,
електронних ігор, домашньої автоматики, в приладах автомобільної електроніки, периферійному обладнанні персональних ЕОМ, в автоматичному промисловому обладнанні, медичних приладах і т. п. В ряді випадків до мікроконтролерам пред'являються серйозні вимоги в частині продуктивності, обмеження споживаної потужності, низького електромагнітного випромінювання і т. д.
Тому зараз розробка цифрових пристроїв є дуже важливим завданням сучасної техніки. Пристрої на мікроконтролерах в цьому плані займають одне з перших місць.
1. Огляд аналогічних пристроїв
Для установки цифрових пристроїв в початковий стан при включенні живлення можна застосувати найпростішу RC ланцюг за схемою на рис. 1.1, а, формуючу імпульс скидання позитивної полярності. Для формування короткого імпульсу позитивної полярності при зміні рівня вхідного сигналу з нульового на одиничний служить схема, наведена на рис. 1.1, б.
Рис. 1.1, (а, б)
- Пристрої придушення брязкоту контактів (а - схема для установки цифрових пристроїв в початковий стан, б - схема формує імпульс позитивної полярності)
На рис. 1.2, а - рис. 1.2, б наведено схеми придушення брязкоту контактів, застосовувані в пристроях виконаних на КМОП мікросхемах. Перша з них формує короткий імпульс негативної полярності тривалістю близько 0,7 мкс на рівні 0,5 В в момент першого замикання контактів кнопки. При цьому конденсатор С1 швидко заряджається через резистор R2, і подальший дребезг контактів не впливає на вихідну напругу, так як розряджається він через резистор R1 великого опору. Друга використовується, коли необхідно отримати вихідний імпульс тривалістю, що дорівнює тривалості натискання на кнопку. Коливання напруги на резисторі R1, тут згладжує ланцюг R2, C1, резистор R1 служить для швидкого розрядження конденсатора C1.
а) б)
Рис 1.2. (а, б) - Схеми придушення брязкоту контактів (а - схема формування імпульсу негативної полярності, б - схема формування імпульсу позитивної полярності)
1.1 Фільтри
Пристрій затримки імпульсів зображене на рис. 1.3, а також може використовуватися для придушення брязкоту. Час затримки фронтів і спадів імпульсів тут становить 0,7 R1C1. Якщо тривалість імпульсів менше цього значення, вони через цей пристрій не пройдуть. Варіант пристрою по схемою на рис. 1.3, б дозволяє окремо регулювати затримку фронту (резистором R1) і спаду (R2) імпульсів.
а) б)
Рис. 1.3. (А, б) - Пристрій затримки імпульсів (а - пристрій затримки імпульсів, б - пристрій затримки фронту)
1.2 одновібратора
Схема найпростішого одновібратора, виконаного на ТТЛ мікросхемі наведена на рис. 1.4.1. Він запускається імпульсом негативної полярності при натисканні на кнопку SB1 і формує імпульс тривалістю близько 0,5 мс негативної полярності.
Рис. 1.4.1 - Схема найпростішого одновібратора
Рис. 1.4.2 - Схема одновібратора на D-тригері
На рис. 1.4.2 наведена схема одновібратора на D-тригері КМОП мікросхеми. Він запускається або коротким їм пульсом по входу S, або позитивним перепадом по входу С. Рівень 1 з'являється при цьому на прямому ви ході тригера (вихід 1) починає заряджати конденсатор С1 через резистор R1. Коли напруга на конденсаторі досягає порогового значення для входу R, тригер перемикається в початковий стан Діод VD1 прискорює розрядку конденсатора і повернення пристрою в початковий стан (у багатьох випадках він може бути виключений) Тривалість імпульсу одновібратора визначають за тією ж формулою, що і для дифференцирующей ланцюга фільтра. Так наприклад при С = 100мкф і R = 1М, тривалість імпульсу буде близько 80С, при С = 100мкф і R = 390К - 40С, при С = 10мкФ і R = 560К - 5С, при С = 0,68 мкФ і R = 2,7 М - 1.5С. Для частоти 2кГц можна вибрати С =, 015мкф і R = 11К, для частоти 450Гц - С = 0,022 і R = 11К, для частоти 2Гц підійде С = 0,15 мкФ і R = 1М.
Одновібратор, виконаний за схемою, наведеною на рис. 1.4.3, а, працює таким чином: в початковому стані пристрою на виході лічильника DD2 присутня напруга високого рівня, що забороняє роботу генератора, зібраного на елементах АБО-НЕ (DD1.1. DD1.2) мікросхеми DD1. При імпульсі високого рівня на вході лічильник DD2 обнуляється - на його виході з'являється напруга низького рівня, що дозволяє роботу генератора. Після того, як лічильник відрахує 213 імпульсів, на його виході з'явиться напруга високого рівня, що забороняє роботу генератора. Таким чином, по фронту імпульсу на вході запуску на виході пристрою формується імпульс низького рівня тривалістю в 213 імпульсів задаючого генератора. При цьому на виході 212 (Вивід 2) лічильника формується імпульс високого рівня вдвічі меншою тривалості, що закінчується одночасно з основним низького рівня, на виході 211 (вивід 2)-два імпульсу і т.д. рис. 1.4.3, б. Оскільки формування вихідного імпульсу завжди починається з одного і того ж стану задаючого генератора, то виключається випадкова похибка тривалості імпульсу, пов'язана з невизначеністю фази генератора.
а) б)
в) г)
д)
Рис. 1.4.3, (а, б, в, г, д) - Схеми одновібраторов
Аналогічний одновібратор можна зібрати на одній мікросхемі К176ІЕ5, К176ІЕ12 К176ІЕ18. Варіант одновібратора зібраного на мікросхемі К176ІЕ5 (рис. 1.4.3, г) працює так само, як описаний вище, але його генератор зібраний на інвертора, призначених для кварцового генератора мікросхеми. Для заборони його роботи напруга високого рівня з виходу 15 (висновок 5) мікросхеми подається на вхід ланцюга інверторів генератора через діод VD 1. При подачі з виходу 15 на вхід запуску імпульсу низького рівня діод VD1 закривається і не заважає нормальній роботі генератора.
Частота імпульсів в схемах на рис. 1.4.3, г, рис. 1.4.3, в при опорі резистора R2 більш 20К, обернено пропорційна добутку R1C1, при цьому коефіцієнт пропорційн...
