Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 33
Контрольная работа на тему:
«Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода»
Задание и исходные данные
Спроектировать автоматический интерфейс ввода-вывода (АИВВ), состоящий из канала измерения (КИ) в пределах от U Для получения от микропроцессорной системы входного кода КУ спроектировать мультиплексор (для получения N число разрядов N=4; погрешность EPS=0,14 %; период измерения T=0,001 с; входные напряжения КИ: U U входные напряжения КУ: U U В общем случае автоматический интерфейс ввода-вывода (АИВВ) состоит из канала измерения (КИ) и канала управления (КУ). КИ реализован на усилителе постоянного тока (УПТ), аналого-цифровом или аналого-импульсном преобразователе (АЦП или АИП), регистре или счетчике (Р или С ) и мультиплексоре или дешифраторе( М или Д). УПТ нормирует амплитуду входного сигнала (U АЦП (АИП) преобразует нормированный сигнал (U) в код (N1), используя в качестве эталона опорное напряжение (U Р(С) и М(Д) осуществляют согласование кода на выходе АЦП с микропроцессором в координатах «пространство-время-функция». Отличие АИП от АЦП состоит в том, что АЦП формирует код, развернутый в пространстве, а АИП – развернутый во времени, поэтому АИП соединяют по выходу со счетчиком (С) для преобразования в параллельный код. Д применяют для преобразования одного пространственного кода в другой, а М- для раздельной во времени передачи пространственного кода по каналу связи с количеством проводников, меньшим разрядности кода. На вход УПТ подается входное напряжение U АЦП преобразует нормированное напряжение U в код, который сохраняется необходимое время в Р, а затем передается на шину данных микропроцессора через Д или М. В проектируемом АИВВ по заданию применяется АЦП на основе интегратора, счетчика и мультиплексора. КУ реализован на мультиплексоре или дешифраторе (М или Д), регистре (Р), цифро-аналоговом преобразователе (ЦАП) и усилителе постоянного тока (УПТ). Р и М и Д осуществляют согласование кода на входе ЦАП с микропроцессором в координатах «пространство-время-функция». ЦАП преобразует код (N УПТ преобразует амплитуду выходного сигнала ЦАП(U) в требуемое выходное напряжение(U На М (Д) подается входной код N от микропроцессорной системы, сохраняется необходимое время в Р и подается на ЦАП. ЦАП осуществляет преобразование этого кода в соответствующее напряжение, которое усиливается УПТ до уровня U Дано: N=4; T=0,001 с; U U Определить:N Проектирование счетчика. а) По известной погрешности т.к. то Что соответствует в двоичном коде N б) Из соотношения в) Оцениваем погрешность преобразования кода расчетное значение Проектирование мультиплексора а) Определяем число входов мультиплексора. Учитывая, что для двоичного кода Тогда число информационных входов n б) Находим число адресных входов a мультиплексора а = Необходим мультиплексор 12/4, управляемый по 2 адресным входам. По справочнику выбираем мультиплексор К155КП5. а) Определяем опорную частоту б) Вычисляем длительность импульса, с что соответствует условию задачи, т.к. в) Оцениваем погрешность во времени что согласуется с условием задачи, поэтому продолжаем расчет. Проектирование УДН
а) Определяем образцовое напряжение U U б) Определяем напряжение выхода УДН U U в) Оцениваем погрешность по напряжению что соответствует условию задачи. Выбираем АЦП серии К572ПВ1. Проектирование УПТ
а) Рассчитываем коэффициент усиления K= Выбираем усилитель серии К140УД20,для которого выходной ток I=10 б) Расчет ведем методом графов Для схемы сопоставим граф В соответствии с графом составляем систему уравнений по законам Кирхгофа по Iзакону для выхода e ;e Из решения системы уравнений находим Для активного делителя напряжения на ДУ известно решение U Из равенства исследуемого и желаемого решения для проводимостей получаем или откуда находим условие равновесия моста для решения U в) Из полученного решения, зная ток ОУ, вычисляя значения резисторов, Ом R Из 5% ряда номиналов сопротивлений выбираем R Для коэффициента усиления К=90 вычисляем резисторы, Ом R Из 5% ряда выбираем ближайший номинал R K Для рассчитанных значений проверим диапазон а) Коэффициент усиления УПТ К б) Нижний порог входного напряжения, мВ U в) Верхний порог входного напряжения, мВ U Оцениваем рассчитанный диапазон с заданным, мВ Ответ: счетчик 564ИЕ16, мультиплексор К155КП5,2 ОУ серии 140 УД с резисторами R Расчет канала управления
Дано: К=1; U U Определить:N 1.Проектирование регистра а) Определяем минимальный код б) Определяем максимальный код в) Вычисляем погрешность по коду т.к. 2. Проектирование мультиплексора а) Число разрядов мультиплексора n б)число адресных входов мультиплексора а= Выбираем мультиплексор 564КП2 Расчет АЦП
а) Определяем опорное напряжение, В , принимая коэффициент запаса К U б) Рассчитываем U в) Вычисляем погрешность Выбираем ЦАП серии К572ПА2 Расчет УПТ
Выбираем схему К140УД8( входной ток I=1 Решение методом графов по Iи II законам Кирхгофа После подстановки находим U Что совпадает с предложенным К=1, когда R Итоговая схема Принимая R R Из 5% ряда сопротивлений выбираем R
|