Разделы

Использование лабораторного стенда на практике

Методические рекомендации к выполнению лабораторной работе

Цель: получить навыки по работе с аналого-цифровым преобразователем.

Теоретические сведенья

Лабораторный стенд состоит из трех основных частей: источника питания, микроконтроллера, семисегментного индикатора. Блок-схема изображена на рисунке 7.

Рисунок 7 - Структурная схема лабораторного стенда

Напряжение питания микроконтроллера составляет +5 В, и осуществляется при помощи батареек. Сигнал на АЦП подается с блока питания. Максимальное значение напряжения, которое может быть подано на АЦП составляет 5В.

В нашей лабораторной установке используем микроконтроллер семейства AVR ATMega8. Микроконтроллер (MCU) - микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает в себе функции процессора и периферийных устройств, может содержать ОЗУ и ПЗУ. По сути, это однокристальный компьютер, способный выполнять простые задачи. Использование одной микросхемы, вместо целого набора, как в случае обычных процессоров, применяемых в персональных компьютерах, значительно снижает размеры, энергопотребление и стоимость устройств, построенных на базе микроконтроллеров. Микроконтроллеры являются основой для построения встраиваемых систем. ATMega8 это 8-разрядный КМОП микроконтроллер, основанный на архитектуре Atmel AVR. Контроллер выполняет большинство инструкций за 1 такт, поэтому вычислительная мощность контроллера равна 1MIPS на 1 Мгц. Микроконтроллер имеет RISC-архитектуру, но формат команды двухоперандный, за один такт может быть обращение только к двум регистрам. Контроллер содержит 32 регистра, которые могут равноправно использоваться в арифметических операциях.

Семисегментный индикатор это устройство отображения цифровой информации. Семисегментный индикатор состоит из семи элементов индикации (сегментов), включающихся и выключающихся по отдельности. Включая их в разных комбинациях, из них можно составить упрощённые изображения арабских цифр. Индикатор показывает цифры шестнадцате­ричного кода. Сегменты обозначаются буквами от A до G; восьмой сегмент - десятичная запятая, предназначенная для отображения дробных чисел. Светодиодные индикаторы имеют предельно простую форму, так как в них применяются светодиоды, отлитые в форме сегментов, и чем меньше разных типов светодиодов, тем дешевле устройство. Ток питания семисегментного индикатора 15мА.

Основой лабораторного стенда является аналого-цифровой преобразователь. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП, англ. Analog-to-digital converter, ADC) - устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи цифро-аналогового преобразователя. Как правило, АЦП - электронное устройство, преобразующее входной сигнал в двоичный цифровой код. Основными характеристиками АЦП являются:

Разрешение АЦП - минимальное изменение величины аналогового сигнала, которое может быть преобразовано данным АЦП - связано с его разрядностью. В случае единичного измерения без учёта шумов разрешение напрямую определяется разрядностью АЦП. Разрядность АЦП характеризует количество дискретных значений, которые преобразователь может выдать на выходе. В двоичных АЦП разрядность измеряется в битах, в троичных разрядность измеряется в тритах. Например, двоичный АЦП, способный выдать 256 дискретных значений (0…255), имеет разрядность 8 бит, , троичный АЦП, имеющий разрядность 8 трит, способен выдать 6 561 дискретное значение. Этот расчет можно провести по формуле (1):

(1)

Где - количество дискретных значений, - разрядность АЦП.

Подставив значения в формулу, получим:

=256.

Эту же формулу можно использовать для расчета количества дискретных значений для троичного АЦП. Тогда вместо 2 в формулу нужно подставить 3.

Модуль 8-битного аналого-цифрового преобразователя входит в состав микроконтроллера. В качестве источника опорного напряжения для АЦП может использоваться как напряжения питания микроконтроллера, так и внешний либо внутренний источник опорного напряжения.

Модуль АЦП может работать в двух режимах:

Перейти на страницу: 1 2

Другие материалы

Синтез системы управления нестационарным динамическим объектом
синтез нестационарный динамический объект Развитие техники автоматизированного управления связанно с проблемой замены человека в различных звеньях управления производственным процессом. ...

Разработка математических моделей, алгоритмов и программного обеспечения для выбора предпочтительных мест установки антенн системы спутниковой навигации
На современных космических аппаратах дистанционного зондирования Земли (КА ДЗЗ - далее для краткости КА)устанавливается аппаратура навигационной системы, которая используется для опреде ...

Разработка печатной платы игровой приставки Game Boy
Первое поколение компьютеров с архитектурой Фон-Неймана Первой работающей машиной с архитектурой Фон-Неймана стал манчестерский «Baby» - Small-Scale Experimental Machine, созданный в М ...

Копирайт 2021 : www.ordinarytech.ru