Навигация
РАЗРАБОТКА И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
21334
знака
0
таблиц
3
изображения
3. РАЗРАБОТКА И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
3.1 Выбор микропроцессорного комплекта
В соответствии с ТЗ ядром измерительного прибора послужила однокристальная микро-ЭВМ AVR90S8515 фирмы Atmel.
Основные характеристики однокристальной микро-ЭВМ AVR90S8515:
• AVR RISC архитектура - архитектура высокой производительности и малого потребления
• 120 команд, большинство которых выполняется за один машинный цикл
• 8 Кбайта Flash ПЗУ программ, с возможностью внутрисистемного перепрограммирования и загрузки через SPI последовательный канал, 1000 циклов стирание/запись
• 512 байтов ЭСППЗУ данных, с возможностью внутрисистемной загрузки через SPI последовательный канал, 100000 циклов стирание/запись
• 512 байтов встроенного СОЗУ
• 32 x 8 бит регистра общего назначения
• 32 программируемых линий ввода/вывода
• 16-разрядный и 32-разрядный формат команд
• Диапазон напряжений питания от 2,7 В до 6,0 В
• Полностью статический прибор - работает при тактовой частоте от 0 Гц до 8 МГц
• Длительность командного цикла: 125 нс, при тактовой частоте 8 МГц
• 8-разрядный и 16-разрядный (с режимами сравнения и захвата) таймеры/счетчики
• Сдвоенный ШИМ с 8, 9 или 10-разрядным разрешением
• Программируемый полный дуплексный UART
• Два внешних и десять внутренних источников сигнала прерывания
• Программируемый сторожевой таймер с собственным встроенным генератором
• Встроенный аналоговый компаратор
• Режимы энергосбережения: пассивный (idle) и стоповый (power down)
• Блокировка режима программирования
• Промышленный (-40°C...85°C) и коммерческий (0°C...70°C) диапазоны температур
• 40-выводной корпус PDIP и 44-выводные корпуса TQFP и PLCC
КМОП микроконтроллер AT90S8515 реализован по AVR RISC архитектуре
(Гарвардская архитектура с раздельной памятью и раздельными шинами для памяти программ и данных) и совместим по исходным кодам и тактированию с 8-разрядными микроконтроллерами семейства AVR (AT90SXXX). Выполняя команды за один тактовый цикл, прибор обеспечивает производительность, приближающуюся к 1 MIPS/МГц. AVR ядро объединяет мощную систему команд с 32 8-разрядными регистрами общего назначения и конвейерное обращение к памяти программ. Шесть из 32 регистров могут использоваться как три 16-разрядных регистра-указателя при косвенной адресации пространства памяти. Выполнение относительных переходов и команд вызова реализуется с прямой адресацией всех 4К адресного пространства. Адреса периферийных функций содержатся в пространстве памяти ввода/вывода. Архитектура эффективно поддерживает как языки высокого уровня, так и программы на языках ассемблера. Встроенная загружаемая Flash память обеспечивает внутрисистемное перепрограммирование с использованием интерфейса SPI (в последовательном Встроенная загружаемая Flash память обеспечивает внутрисистемное перепрограммирование с использованием интерфейса SPI (в последовательном низко вольтовом режиме) или с использованием стандартных программаторов энергонезависимой памяти (в 12-вольтовом параллельном режиме). Потребление прибора в активном режиме составляет 3,5 мА и в пассивном режиме 1 мА (при VCC =3 В и f=4 МГц). В стоповом режиме, при работающем сторожевом таймере, микроконтроллер потребляет 50 мкА. низко вольтовом режиме) или с использованием стандартных программаторов энергонезависимой памяти (в 12-вольтовом параллельном режиме). Потребление прибора в активном режиме составляет 3,5 мА и в пассивном режиме 1 мА (при VCC =3 В и f=4 МГц). В стоповом режиме, при работающем сторожевом таймере, микроконтроллер потребляет 50 мкА.
3.1.1 Выбор кварцевого резонатора
Для работы МП необходим кварцевый резонатор который подключается к выводам XTAL1 и XTAL2 (см. графическую часть курсового проекта)
Рабочая частота кварцевого резонатора непосредственно связана с точностью измерения длительности импульса (из рис. 2 видно, что чем больше частота синхронизации тем точнее измерение длительности) для заданной погрешности измерения достаточно, чтобы частота резонатора была равна fрез=8 МГц
Рисунок 2
3.1.1.1 Определение погрешности от источника синхронизации
Погрешность от кварцевого резонатора возникает в следствии нестабильности его частоты во время работы.
Нестабильность частоты кварцевого резонатора МА406 примерно равно 0.00001 от частоты синхронизации, исходя из этого погрешность возникающая в следствии нестабильности частоты можно определить по формуле
где К - нестабильность частоты кварцевого резонатора
К=0.00001*8000000=80 Гц
fBQ – частота кварцевого резонатора
3.2 Выбор интегральной микросхемы дешифратора
В дешифратора будет использоваться интегральная микросхема КР514ИД2
3.3 Выбор средств индикации
В качестве средств индикации будут использоваться светодиодные индикаторы – ААС3224А
3.4 Выбор внешних элементов гальванической развязки
В качестве элементов гальванической развязки используется цифровая микросхема 249ЛП5 - оптоэлектронный переключатель на основе диодных оптопар выполненных в металлостеклянном корпусе. основные характеристики цифровой микросхемы 249ЛП5 приведены в табл. 1.
Таблица 1
Основные характеристики цифровой микросхемы 249ЛП5
| Электрические параметры | |
| Входное напряжение при IВХ=15 мА | не более 1.7 В |
| Выходное напряжение в состоянии логического нуля | 0.4 В |
| Выходное напряжение в состоянии логической единицы | 2.4 |
| Предельные эксплутационные данные | |
| Входной постоянный ток | 12 мА |
| Входной импульсный ток | 15 мА |
| Напряжение питания | 5(± 0.5) В |
| Диапазон рабочих температур | -60…+85 ° С |
4 .Определение погрешности измерения длительности импульса
Погрешность измерения длительности импульса, как уже говорилось выше, непосредственно связана непосредственно связана со скоростью работы МП, в свою очередь скорость которого задается тактовой частотой кварцевого резонатора .
Величина временного кванта (d) в нашем случае, равна периоду следования импульсов кварцевого резонатора(t ) т.е. d=t . Измеренное значение одной мили секунды равно (в соответствии с ТЗ дискретность измерения длительности равна 1мСек):
T=t *N
Где N – число импульсов, поступивших на таймер/счетчик1.
Следовательно измеренное значение отличается от истинного на величину погрешности квантования D К=D tК:
D tК=T-Tx=N*t -Tx
где Tx – истинное значение.
Погрешность квантования зависит от величены кванта t и от моментов начала и окончания циклов измерения (см. рис.2) по отношения к импульсам кварцевого резонатора. Очевидно, что как начало и конец измерения длительности могут располагаться в любой точке между двумя соседними импульсами. В результате возникают две составляющих погрешности D tК Первая из них (D t1 см. рис.2) положительная, так как измеренный временной интервал больше истинного его значения, а вторая D t2 отрицательная, так как из за нее измеренный временной интервал получается больше фактического. Следовательно истинное значение временного интервала будет:
Тх=N*t -(D t1-D t2)= N*t -D t1+D t2
Pзакон распределения ошибок D t1 и D t2 с учетом их разных знаков представляет собой распределение Симпсона, а средне квадратическая погрешность квантования следуя указаниям [2, стр. 20] будет равна
Похожие работы
... к резкому увеличению тока в выходной цепи ИМС управления и возможно выход ее из строя. 7. Заключение. В результате проделанной дипломной работы была разработана плата макета и программное обеспечение блока управления реверсивным двигателем. С режимами работы: установки частоты вращения якоря двигателя, стабилизации и индикации частоты. В качестве нагрузки используется генератор, соединенный с ...
... для получения так называемого гигантского импульса и синхронизации продольных мод с целью получения пикосекундных (правильнее — сверхкоротких) импульсов. В результате возникает задача измерения основных параметров генерируемого лазером импульса излучения. Очевидно, что наиболее простым было бы построение измерений по схеме получения абсолютной зависимости мощности излучения от времени P(t) с ...
... с полезным сигналом помехам.. Итак, ЦИП наиболее полно удовлетворяют основным требованиям предъявляемым в настоящее время к измерительной аппаратуре, — высокая точность и быстродействие, автоматизация процессов измерения и обработки информации. Обобщенная структурная схема ЦИП показана на рис.25 Рис.25. Обобщенная структурная схема ЦИП В цифровом приборе измеряемая величина х ...
... – измеритель переходного процесса; 9. – запоминающее устройство; 10. – устройство управления. 2.2 Синтез структурной схемы блока определения длительности стимула для устройства электроанальгезии Блок определения длительности стимулирующего импульса для аппарата электроанальгезии является совокупностью трех блоков устройства для электроанальгезии, которые представлены под цифрами 8 -10 ...
0 комментариев