УСТРОЙСТВО И РАБОТА МОДУЛЯ ПО СТРУКТУРНОЙ СХЕМЕ. УСТРОЙСТВО И РАБОТА МОДУЛЯ ПО ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЕ

3. УСТРОЙСТВО И РАБОТА МОДУЛЯ ПО СТРУКТУРНОЙ СХЕМЕ. УСТРОЙСТВО И РАБОТА МОДУЛЯ ПО ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЕ.

Структурная схема стробоскопического аналого – цифрового преобразователя, предназначенного для использования в системах с межмодульным параллельным интерфейсом МПИ представлена на рисунке 3.1.

Рис. 3.1. Структурная схема стробоскопического АЦП.

G – генератор; См – смеситель; ЦАП – цифроаналоговый преобразователь;
АЦП – аналого – цифровой преобразователь; ВБ – выходной буфер; БУ – блок управления.

Модуль содержит следующие узлы:

Генератор;

Смеситель;

Линию задержки;

Аналого – цифровой преобразователь;

Цифроаналоговый преобразователь;

Выходное буферное устройство;

Блок управления.

Преобразователь, содержащий один канал, обеспечивает считывание мгновенных значений входных сигналов и преобразование их в цифровой код. С приходом на вход устройства сигнала запуска от блока управления генератор стробирующих импульсов формирует короткие импульсы, под действием которых кратковременно открываются быстродействующие ключевые схемы стробоскопических смесителей и на входных емкостях усилителей происходит запоминание мгновенных значений напряжений исследуемых сигналов. Усиленный сигнал с выхода стробоскопического смесителя непосредственно преобразуется в цифровой код с помощью быстродействующего параллельного аналого – цифрового преобразователя АЦПи через схему выходного буферного устройства ВБ поступает на ЭВМ. Элемент задержки сигнала запуска АЦП включен с целью устранения влияния переходных процессов установления выходных сигналов в стробоскопичесом смесителе.

В рассматриваемом стробоскопическом АЦП используется структура с обратной связью, реализующая компенсационный принцип измерения. Компенсирующее напряжение подается на схему стробоскопического смесителя СМ с цифроаналоговым преобразователем ЦАП. Сигнал на выходе стробоскопического смесителя пропорционален разности входного и компенсирующего напряжения. Обратная связь позволяет существенно повысить линейность преобразования, снизить требования к числу разрядов АЦП. Достигается также высокая верность воспроизведения сигналов, поскольку компенсирующее напряжение в момент стробирования практически равно входному и схема смесителя не нагружает источник входного сигнала.

Обратная связь в системе, осуществляемая через ЭВМ, позволяет использовать различные алгоритмы статистической обработки, проводить подстройку петлевого коэффициента передачи для получения оптимальной переходной характеристики.

Взаимодействие стробоскопического преобразователя с ЭВМ осуществляется с помощью блока управления, обеспечивающего формирование сигналов для организации программного обмена и прерывания программы. При построении блока управления использованы стандартные для магистрали МПИ структуры логических узлов. Логическое устройство обеспечивает дешифрацию адресов регистров: запуска, чтения, записи и маскирования прерывания. В качестве сигнала запроса на прерывание ГОТОВО, поступающего на логическое устройство организации режима прерывания из преобразователя, используется сигнал запуска АЦП. Этот же сигнал устанавливает в состояние готовности седьмой разряд регистра состояния.

В приложении приведена принципиальная схема канала стробоскопического АЦП с интерфейсной частью. Наиболее ответственным узлом преобразователя, определяющим его метрологические характеристики, является стробоскопический смеситель. С выхода усилителя DA₁ выборка входного сигнала поступает на вход дополнительного быстродействующего усилителя К1420УД1. Применение повторителя на мощном полевом транзисторе VT₁ необходимо для увеличения нагрузочной способности схемы. Преобразование амплитуды сигнала выборки в цифровой код осуществляется DD₁₃ – схемой параллельного АЦП К1107ПВ3, позволяющего непосредственно измерять сигналы амплитудой до 2.5 В. Запуск АЦП осуществляется от формирователя импульсов на микросхеме DD₁₄ . По фронту импульса происходит считывание и преобразование в код входного сигнала, по срезу – запоминание полученного результата на выходе схемы. Задержка импульса запуска параллельного АЦП на 150200 нс по отношению к моменту запуска генератора строб импульсов DA₂,необходимая для установления сигналов на выходе усилителя выборки DA₁, обеспечивается схемой DD₆, DD₇, построенной на базе дифференциальных приемников К500ЛП114. Использование пяти последовательно включенных каскадов задержки, два из которых охвачены цепью положительной обратной связи для обострения фронтов импульса запуска АЦП, позволяет получить достаточно высокую стабильность времени задержки и соответственно малую апертурную неопределенность. Код с выхода АЦП DD₁₃ через схемы преобразователей уровня DD₂₀, DD₂₁ поступает на схему выходного буферного устройства DD₂₂, DD₂₃. Информация из буферного устройства в ЭВМ вводится по сигналу Считывание, поступающему от блока управления при обращении по соответствующему адресу. При этом содержимое разрядов 0  4 с выхода АЦП поступает соответственно на разряды к DA0  DA4 канала МПИ, содержимое пятого разряда с выхода АЦП поступает на седьмой (знаковый) разряд шины данных МПИ, а из разряда переполнения АЦП поступает к D5 МПИ. Такая организация выхода АЦП позволяет упростить обработку информации в ЭВМ.

Для повышения нагрузочной способности внешней шины МПИ используемые сигналы интерфейсной части подаются через буферные регистры DD₁ – DD₃, DD₂₄, DD₂₅. Для адресации необходимых портов собрана схема на компараторах DD₅, DD₈, DD₁₁, элементе логическое «И» DD₉ и дешифраторе 2 на 4 – DD₁₀. Стробирование сигналов из дешифратора сигналами IOR и IOW для создания соответствующих стробов (чтение, запись, запуск, маскирование запроса на прерывание) реализовано на микросхеме DD₁₂. При поступлении сигнала готовность модуль генерирует запрос на прерывание с помощью триггера DD₁₈. Запрос на прерывание можно маскировать программно. Триггер маски служит для того, чтобы триггер прерывания можно было отключить от линий запроса на прерывание (для использования этих линий другими устройствами). Маскирование происходит по разряду D0 соответствующего порта. Строб готовность устанавливает в «1» триггер прерывания.

При обработке прерывания процессор читает информацию из регистра по соответствующему адресу. При чтении сбрасывается в «0» триггер прерывания. Состояние лини прерывания можно прочитать программно по линии D7.

4.РУКОВОДСТВО К ПРОГРАММИРОВАНИЮ.

4.1. Принцип работы:

4.1.1. Функции, выполняемые модулем, состоят в приеме данных, снятых со стробоскопического АЦП. После принятия данных из АЦП генерируется сигнал готовность и интерфейсная часть должна сгенерировать сигнал прерывания, говорящего о том, что данные готовы к пересылке из модуля в ЭВМ. Номер прерывания задается распайкой перемычек в наборном поле блок элементов. В наборном поле осуществляется выбор из 5,10 или 11 прерывания. Существует возможность маскирования выданного прерывания путем выдачи в порт маски. В таком случае чтение готовности осуществляется программно. После соответствующего анализа введенных данных для создания обратной связи должно выдаваться слово в порт для цифроаналогового преобразователя. После включения питания модуля для избежания попадания ложных данных рекомендуется произвести чтение из порта по адресу 14301h.

4.1.2. Модуль содержит 4 порта ввода – вывода :

Порт по адресу 14300h, управляющий запуском стробоскопического АЦП. Запуск АЦП производится выдачей в порт любых данных. С помощью данной команды формируется строб запуска.

Порт 14301h, управляющий чтением данных из модуля.. При этом из порта считывается байт данных. Формат байта приведен в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Порт 14302h, управляющий записью данных в ЦАП. Ответное слово, формируемое для ЦАП, состоит из 11 разрядов данных. Передача его из ЭВМ в модуль осуществляется выдачей слова в порт. При этом в модуле формируется строб I/O CS 16, говорящий о том, что обмен производится словом, а не байтом.

Порт 14303h, управляющий маскированием прерывания и считыванием состояния АЦП при обмене с неготовностью. Перед использованием необходимо разрешить или запретить обмен по прерыванию в модуле. Если прерывание разрешено, то обмен будет совершаться по прерыванию. В противном случае будет осуществляться обмен с неготовностью Тип обмена задается выдачей по линии D0 числа в порт. Формат слова представлен в таблице 4.2.

Таблица 4.2

Если обмен производится с неготовностью, то состояние АЦП считывается по линии D7. Описание различных состояний бита приведено в таблице 4.3

Таблица 4.3

Процессор может записать информацию в порт вывода при выполнении команд:

MOV DX, XXX

MOV AL, YYY

OUT DX, AL
либо считать информацию из порта ввода при выполнении команд:

MOV DX, XXX

IN DX, AL
где ХХХ – адрес порта ввода/вывода, YYY – выводимые данные.

Похожие работы

Аналого-цифровое преобразование сигналов

Скачать

23425

0

0

... звука и изображения (например, громкоговоритель, кинескоп) пока используются аналоговые устройства. Поэтому аналого - цифровые и цифро - аналоговые преобразователи являются неотъемлемой частью цифровых систем. Сегодня обработка аналоговых сигналов с использованием цифровых преобразований все шире используется для решения множества прикладных задач в связи, радиолокации, измерительной технике, ...

Измеритель отношения сигнал/шум ТВ канала

Скачать

115712

40

9

... возможную реализацию точностных характеристик измерительного блока во времени. Функции М ( t ) и s ( t ) можно представить в виде: М ( t ) = А х t ; s ( t ), = sо + В х t, где sо - дисперсия погрешности измерения отношения сигнал/шум в момент начала эксплуатации. Выбираем: sо  = 0,5 Коэффициенты А и В выбираем по интенсивности внезапных отказов l å из соотношений ...

Средства учета количества электричества и электрической энергии

Скачать

145927

16

16

... измерения энергии должна находится в пределах ±(0,1-2,5)%. 4.4 Зависимость погрешности дозирования от состава технических средств комплексов дозирования Поскольку в электротехнические комплексы дозирования помимо рассмотренных выше устройств цифрового дозирования количества электричества и электрической энергии входят также устройства коммутации и датчики тока и напряжения, то необходимо ...

Разработка адаптера для оцифровки аналогового сигнала для микропроцессорной секции

Скачать

9836

1

11

... с объектами контроля и управления, т.е. для преобразования в реальном масштабе времени аналоговых входных сигналов в цифровой код и для обратного преобразования цифровой информации в аналоговый выходной сигнал информационно-управляющих устройств. 1. Разработка адаптера аналого-цифрового преобразователя В преобразовании сигналов из аналоговой формы в цифровую можно выделить следующие процессы: ...