Разработка модуля ввода аналоговых величин

Схема электрическая принципиальная модуля ввода аналоговых величин (AINP) представлена на рис.6.

Модуль состоит из аналогового мультиплексора (DD5), схемы преобразования аналоговых сигналов (аналого-цифровой преобразователь (АЦП) (DD6)) и источника опорного напряжения для АЦП. Также в модуль включен инвертор КР1533ЛН2 (DD4.1) для согласования активного уровня сигнала выбора мультиплексора. Описание микросхем представлено в приложениях Г, Д и Л.

Преобразование входных аналоговых величин X5 - X7, поступающих от объекта, в цифровую форму N5 - N7 осуществляется 2-х канальным АЦП фирмы Analog Devices AD7992 при помощи аналогового мультиплексора ADG409 этой же фирмы. Второй канал АЦП используется для подачи на него опорного напряжения. В качестве источника опорного напряжения для АЦП и ЦАП применим высокоточный источник опорного напряжения фирмы Analog Devices ADR540B. Данный источник обеспечивает напряжение 4,096 В ± 0,2%. Для предотвращения превышения максимально допустимого тока через ADR540B включим в цепь питания источника опорного напряжения резистор R5. Рассчитаем R5 в соответствии с документацией на микросхему:

,

Рис.6.

где IIN - ток, проходящий через ADR540 в режиме стабилизации напряжения (50 мкА) IOUT - ток, потребляемый АЦП и ЦАП (2 мкА, т.к. АЦП и ЦАП это КМОП микросхемы следовательно это только ток утечки). Рассчитаем R5:

Ом.

Выберем R5 C1-4 24 кОм 0.25Вт ± 5%. Выберем С16 в соответствии с документацией на микросхему K10-17 1 мкф - 20% +80%.

Выбор данного АЦП сделан, исходя из следующих критериев:

· последовательный ввод информации в микроконтроллер в соответствии с техническим заданием;

· двенадцатиразрядное разрешение цифрового эквивалента обеспечивают допустимую погрешность обработки не более 0,1% в соответствии с техническим заданием;

· низкое потребление и наличие энергосберегающего режима;

· высокая производительность (tconv=2 мкс)

Последовательный ввод информации в микроконтроллер осуществляется по интерфейсу I2С. Так как рассматриваемый в работе микроконтроллер AT89C52 аппаратно не поддерживает данный интерфейс, необходимо программно формировать все необходимые сигналы и их временные параметры. Для реализации протокола I2C выделим порты Р 3.0 (SCL) и Р 3.1 (SDA).

Для начала процедуры ввода аналоговых величин сначала необходимо выбрать канал для ввода. Это производится с помощью аналогового мультиплексора. Выбор мультиплексора осуществляется сигналом ,

выбор коммутируемого канала осуществляется разрядами А0 и А1 шины адреса. Соответствие между разрядами адреса и номером канала указано в таблице 5. Напряжения будут поступать на входы мультиплексора SA1 - SA3 соответственно. Также перед началом работы необходимо задать одноканальный режим работы АЦП. Это производится записью управляющего слова в РУС АЦП.

Таблица 5

Номера каналов мультиплексора

А0

А1

Номер канала

0

0

SA1

0

1

SA2

1

0

SA3

В соответствии с протоколом I2C АЦП имеет адрес, этот адрес задается при помощи входа AS. Назначим АЦП адрес, равный 0100 001х, подключив вход AS к земле.

Для записи управляющего слова в регистр управляющего слова (РУС) аналого-цифрового преобразователя сначала необходимо подать на шину I2C адрес АЦП, принять от него сигнал подтверждения, далее передать в АЦП адрес РУС и само слово. Для одноканального режима работы с использованием второго входа как входа для источника опорного напряжения управляющее слово будет иметь вид, указанный в таблице 6.

Таблица 6

Управляющее слово

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

0

1

0

1

0

0

0

0

Перейти на страницу: 1 2

Прочтите также:

Разработка генератора пилообразных колебаний
В XXI веке практически любое современное устройство предполагает в себе наличие такого функционального элемента как генератор гармонических или каких-либо других колебаний. Кроме оче ...

Разработка источника питания с защитой от перегрузок
Разработать источник питания с защитой от перегрузок и цифровым отсчётом тока нагрузки: Все напряжения 50 В стабилизированы: Uпул 1 мВ. Напряжение +300 В стабилизировано: ...

Вычисление параметров случайного цифрового сигнала и определение его информационных параметров цифрового сигнала
Связь - быстро развивающаяся отрасль техники. Так как мы существуем в эпоху информатизации, то и объемы информации возрастают пропорционально. Поэтому требования к связи предъявляются с ...

Основные разделы

2021 © Все права защищены! >> www.techeducator.ru