Введення
Проектоване пристрій для збору та зберігання інформації являє собою інформаційно-вимірювальну систему, призначену для досліджень навколишнього середовища або якого-небудь об'єкта.
Як правило, пристрій для збору та зберігання інформації є багатоканальним. Кожен канал містить первинний перетворювач В«ДВ» (датчик), призначений для перетворення вимірюваного параметра в фізичну величину, зручну для вимірювання.
цифровий перетворювач інформація
1. Аналіз технічного завдання
Запуск пристрою проводиться зовнішнім сигналом В«ЗапускВ», видача збереженої в пристрої інформації проводиться за запитальним сигналам з ЕОМ
Багатоканальний АЦП в протягом заданого часу (час збору інформації 60 с) і з заданим періодом опитування (400 мс) перетворює аналогову інформацію у двійковий код і записує цю інформацію разом з контрольним розрядом в БЗУ. Після закінчення циклу вимірювань формується сигнал В«Кінець збору інформаціїВ», і пристрій переходить в режим очікування. Далі з обчислювального пристрою надходять сигнали, по яким видається збережена інформація.
У відповідності з технічним завданням проектована пристрій для збору та зберігання інформації має сім вимірювальних каналів, Tопр. = 400 мс., частота опитування АЦП дорівнює:
fАЦП = m/Tопр. = 16/(400 * 10-3) = 40 Гц, де m - кількість вимірювальних каналів.
Ємність БЗУ залежить від частоти опитування АЦП і періоду опитування кожного вимірювального каналу:
Z = fАЦП * Tізм,
де Tізм - час збору інформації.
Також необхідно враховувати розрядність.
Оскільки живлення пристрою здійснюється від мережі, необхідно розробити джерело вторинного харчування.
Для підключення пристрої збору та зберігання інформації до ЕОМ необхідно виконати комутуючі ланцюга, які виконуються у вигляді роз'ємів.
2. Вибір елементної бази та принципової схеми
2.1 Вибір аналогових ключів
Рис.1
В якості аналогових ключів переважно застосувати дві мікросхеми К561КП2 - демультиплексор, містить вісім каналів комутації цифрових і аналогових сигналів і один вихід. Мікросхема має два висновки харчування: позитивне напруга Uі.п.С подається на висновок 16, а на висновок 7 може бути подано негативне напруга -Uі.п.Е. Адресні та логічні сигнали повинні мати в якості нуля напруга нульового рівня.
Управляється мікросхема трехразрядного вхідним кодом (A, B, C) і EI - входом дозволу. Якщо на ньому присутній високий рівень, то всі канали розмикаються.
Основні параметри мікросхеми:
- опір включеного каналу при Uі.п.С = 5 В складає 0,5 ... 2,5 кОм; при Uі.п.С = 15 В воно зменшується до 0,13 ... 0,28 кОм.
- час затримки не перевищує 30 нс.
- Iп = 100 мкА.
2.2 Вибір прецизійного підсилювача
Підсилювач повинен бути виконаний на вимірювальному ОУ і мати прецизійні елементи зворотного зв'язку (R і C), мати балансування та забезпечувати підстроювання коефіцієнта посилення. Підсилювач повинен забезпечувати високий вхідний опір. Даним вимогам відповідає операційний підсилювач типу К140УД17А. Даний ОУ має внутрішню схему корекції і може працювати в діапазоні живлячих напруг В± 3 ... 18 В.
Основні характеристики даного ОУ:
- ку, тис.-150; V = 0,1 В/мкс;
- Uпіт = В± 3 ... 18 В; Rн = 2 кОм;
- Iп = 5 мА; f = 0,4 МГц.
2.3 Вибір АЦП
АЦП переважно виконати на ІС К1113ПВ1, тому ця схема має внутрішнє джерело опорного напруги та внутрішній генератор тактових імпульсів. Час перетворення становить 30 мксек. Мікросхема К1113ПВ1 являє собою 10-розрядний АЦП, розрахований на вхідні напруги до 10,24 В або -5,12 ... 5,12 В. Перемикання режиму роботи проводиться по входу V: якщо V = 1, то перетворюються сигнали Uвх від 0 до 10,24 В, якщо ж V = 0, то перетворювач працює в двополярного режимі.
Процес перетворення в цьому АЦП здійснюється при нулі на вході В/С (гасіння/перетворення). Для скидання поточного вихідного коду перетворювача необхідно подати одиницю (Мінімум на 2 мкс) на вхід В/С. Після цього подача нуля на вхід В/С ініціює новий цикл перетворення. По закінченні перетворення на виході D/R (Готовність) з'являється сигнал В«нульВ». В процесі збору та перетворення одночасно з сигналами готовності даних на цьому виході підтримується одиниця і кодові виходи АЦП знаходяться в стані високого імпедансу. І тільки по закінченні перетворення, одночасно із сигналом готовності даних D/R = 0 на кодових виходах встановлюється інформація, відповідна результату перетворення.
- Uп = +5 В і -15 В; Iп = 28 мА.
2.4 Вибір формувача контрольного розряду
В якості формувача контрольного розряду переважно застосувати К561СА1 - 12-розрядна схема перевірки на парність. Має один вихід Q і 13 входів, один біт - контрольний.
- Uп = +5 В; Iп = 10 мкА.
2.5 Вибір ОЗУ
Оперативне запам'ятовуючий пристрій призначений для прийому, зберігання та видачі інформації. ОЗУ виконуються у вигляді інтегральних схем і діляться на статичні і динамічні. Найбільш поширені статичні ОЗП. Вони можуть бути одно-і багаторозрядними. Елементом пам'яті статичних ОЗУ є тригер.
В залежності від необхідного обсягу пам'яті, швидкодії і розрядності, вибираємо статичну ОЗУ К537РУ3. Основні параметри цієї мікросхеми:
- ємність, біт - 4096 на 1 розряд
- час вироблення адреси - 240 нс.
- Uп = +5 В; Iп = 12 мА.
Рис.
2.6 Вибір автогенератора і дільника частоти
В якості генератора можна застосувати схему мультивібратора, побудованого на ІМС, однак також можна застосувати кварцовий генератор з ІМС К176ІЕ12. Схема включення автогенератора приведена на рис.2.1.
Мікросхема К176ІЕ12 являє собою двійковий лічильник на 60 і 15-рпзрядний дільник частоти. Кварцовий генератор виробляє тактові імпульси з частотою 32768 Гц. Його параметри:
- Uп = 5-10 В; Iп = 5 мкА.
Для дільника частоти вибираємо мікросхему К176ІЕ1 - шестіразрядний лічильник-дільник, який зручно використовувати з таймером. Скидання вихідних даних в нуль асинхронний, коли на вхід R прийде високий рівень - Uп = 5-10 В; Iп = 0,25 мА.
Рис.
2.7 Вибір схеми збільшення адреси ОЗУ
Виберемо як лічильника мікросхему К176ІЕ1-шестіразрядний лічильник-дільник. Так як за умовою завдання кількість розрядів 6, то реалізувати лічильник на одній мікросхемі не представляється можливим, тому необхідно застосувати дві послідовно з'єднаних мікросхеми. Схема збільшення адреси ОЗУ наведена на рис. 2.3.
Мікросхема К176ТМ2 містить два D - тригера, що мають два входи асинхронного управління S і R. Тригер перемикається по позитивному перепаду на тактовій вході С, при цьому логічний рівень, присутній на вході D, передається на вихід Q. Входи скидання R і установки S тригера не залежні від тактового входу C і мають високі активні рівні. Максимальна тактова частота до 5 МГц, але час фронту тактового сигналу не повинно перевищувати 5 мкс. - Uп = 5-10 В; Iп = 3 мкА.
2.8 Вибір лічильника каналів
Лічильник каналів повинен мати коефіцієнт розподілу дорівнює числу каналів. Лічильник каналів можна побудувати на мікросхемі К176ІЕ1. Виходи лічильника підключаються на шини управління аналогових ключів.
2.9 Вибір схеми управління
В я...
