Разработка лабораторного модуля для изучения генератора сигналов на базе цифро-аналогового преобразователя - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника дипломная работа
Главная
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Разработка лабораторного модуля для изучения генератора сигналов на базе цифро-аналогового преобразователя
Обзор генераторов сигналов. Структурная схема и элементная база устройства. Разработка печатной платы модуля для изучения генератора сигналов на базе прямого цифрового синтеза. Выбор технологии производства. Конструкторский расчет; алгоритм программы.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1.1 Описание определения генератора сигналов
1.2 Генераторы сигналов произвольной формы
2. РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНОГО МОДУЛЯ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА СИГНАЛОВ НА БАЗЕ ЦИФРО-АНАЛОГОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
2.1 Описание структурной схемы устройства
3.1 Описание микроконтроллера PIC16f877
3.2 Описание цифро-аналогового преобразователя MCP4921
4. ПОСТРОЕНИЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ
4.1 Описание принципиальной схемы устройства
5. РАЗРАБОТКА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ УСТРОЙСТВА
5.1 Выбор среды разработки печатной платы (2-3 стр pcad)
5.2 Выбор технологии производства ПП или описание технологии производства ПП
5.3 Конструкторский расчет ПП (3 класс точности и т.д.)
6.1 Потребляемая мощность микросхем
7. РАЗРАБОТКА ПРОГРАМНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ МК
8. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА
8.1 Маркетинговое исследование рынка модуля для изучения генератора на базе цифро-аналогового преобразователя
8.2 Расчёт трудоемкости и цены разработки
8.3 Расчёт затрат на создание устройства
8.3.1 Затраты на основные и вспомогательные материалы
8.3.2 Затраты на комплектующие материалы
8.3.3 Расчёт заработной платы производственных рабочих опытного производства, занятых изготовлением опытного образца
8.3.5 Расчёт цены единицы продукции
Развитие цифровых технологий, в частности высокоскоростных цифро-аналоговых преобразователей ЦАП, приводит к вытеснению из производства аналоговых низкочастотных генераторов. Им на замену приходят цифровые генераторы на базе ЦАП. Применение ЦАП дает значительные преимущества особенно для формирования сигналов произвольной формы.
- Универсальность, поскольку они позволяют генерировать аналоговый сигнал с произвольной, заданной пользователем, формой.
- Отсутствие ограничения по минимальной частоте
- Высокая стабильность параметров выходного сигнала
Цифровые генераторы обладают универсальностью и точностью. Поэтому они получают все большое распространение, как узлы электронной аппаратуры, так и самостоятельные устройства, применяемые при измерении и налаживании систем, работающих со сложными сигналами.
Описываемый в дипломном проекте генератор содержит микроконтроллер, он использован для управления специализированной микросхемой -- цифро-аналоговым преобразователем MCP4921. Применение этой микросхемы позволило обеспечить генерацию сигнала с низким уровнем искажения и высокой стабильностью, а также расширить диапазон генерируемых частот от долей герца до нескольких десятков МГц, в пределах которого можно получить любое значение частоты с точностью 0,1 Гц.
Практическая значимость дипломного проекта.
Целью дипломного проекта является разработка лабораторного модуля для изучения генератора сигналов на базе цифро-аналогового преобразователя.
В первой главе рассмотрена теоретическая сторона проекта.
Во второй главе работы описана структурная схема дипломного проекта.
В третьей главе дипломного проекта приведена элементная база устройства.
Четвертая глава посвящена построению схемы электрической принципиальной.
В пятой главе рассмотрена среда разработки ПП и выбор технологии производства ПП, а также проведен конструкторский расчет ПП.
В шестой главе дипломного проекта проведен расчет электрической части устройства, надежности.
В седьмой главе описана среда разработки программного обеспечения для микроконтроллера и также приведен ее алгоритм.
Восьмая глава посвящена экономическому анализу проекта.
В девятой главе рассмотрены вопросы охраны труда и экологии.
В заключении приведены основные результаты и выводы дипломного проекта.
1.2 Описание определения генератора сигналов
В радиотехнике и электронике генератор используется для получения сигнала с заданными параметрами статических и энергетических показателей, а также - применяется для преобразования сигналов различной природы (электрический, акустический или другой) и измерения их качественных характеристик (форму, энергетические или статистические характеристики и т.д.).
Стандартный генератор сигналов состоит из двух составных частей - источника (устройства с самовозбуждением, например усилителя охваченного цепью положительной обратной связи) и формирователя (например, электрического фильтра). Источник производит сигнал, тогда как формирователь изменяет его, с целью получения заданных параметров: усиливает, уменьшает, меняет частоту.
Генераторы распределяются по следующим категориям:
Вплоть до 60-х годов ушедшего XX века генераторы синусоидального напряжения строились почти исключительно первых трех типов. Но затем развитие микроэлектроники и появление высококачественных аналоговых компонентов (прежде всего, интегральных операционных усилителей) привело к широкому распространению функциональных генераторов, составивших основу генераторов четвертого типа. В 70-80-е годы бурное развитие цифровой и вычислительной техники привело к разработке и освоению массового производства генераторов пятого типа, основанных на цифровых методах синусоидальных и многих других (в том числе произвольных) видов сигналов.
Синусоидальные сигналы широко используются для тестирования и отладки самых разнообразных электронных устройств. Это связано с тем, что они являются простейшими, изменяющимися во времени, сигналами, но с постоянными параметрами -- амплитудой, частотой и фазой. Изменение этих параметров позволяет осуществлять модуляцию синусоидальных сигналов и использовать их для переноса информации. На этом основаны многочисленные сферы применения синусоидальных сигналов в технике электросвязи и радиотехнике.
Источниками синусоидальных сигналов могут быть струны музыкальных инструментов, камертоны, катушки, вращающиеся в постоянном магнитном поле, и другие устройства.
В измерительной технике применяются несколько основных типов таких источников - генераторов синусоидального напряжения:
RC-генераторы используются для генерации сверхнизких и низких частот, а также радиочастот примерно до 2-5 МГц. Как правило, модуляция у таких генераторов не используется -- за исключением некоторых моделей с частотой генерируемых сигналов выше 100 кГц.
На рис. 1.1 показана одна из типовых схем RC-генераторов с Г-образной ИЦ, образованной последовательной (R1C1) и параллельной (R2C2) RC-цепями.
Рис. 1.1 - Типичная схема RC-генератора на операционном усилителе
На высоких частотах (от 10 кГц до 100 МГц и выше) применяются LC-генераторы на основе высокодобротных LC-контуров.
Наиболее распространенный способ получения высокочастотных синусоидальных колебаний - это применение генератора, стабилизированного LC-контуром, в котором LC-контур, настроенный на определенную частоту, подключен к усилительной схеме, чтобы обеспечить необходимое усиление на его резонансной частоте. Охватывающая схему петля положительной обратной связи применяется для поддержания колебаний на резонансной частоте LC-контура и такая схема будет самозапускающейся.
3. Генераторы с пьезокристаллическими, кварцевыми и электромеханическими резонаторами
Колебательная система автогенератора вовсе не обязательно должна быть LC-контуром. Возможно применение пьезокерамических фильтров, кварцевых резонаторов и даже камертонов с электромагнитами. На рис. 1.2 показаны две схемы автогенераторов с пьезокерамическими фильтрами, обычно предназначенными для применения в усилителях промежуточной частоты супергетеродинных радиоприемников.
Рис. 1.2 - Автогенераторы на основе пьезокерамических фильтров на частоту 465 кГц (а) и 10,7 МГц (б)
4. Генераторы, формирующие синусоидальные сигналы из треугольных сигналов путем их плавного ограничения
Аналоговые функциональные генераторы обеспечивают широкий диапазон перестройки по частоте, возможность электронного управления частотой и малое время установки амплитуды при перестройке частоты сигналов. Однако они имеют серьезный недостаток -- высокий коэффициент нелинейных искажений. Поэтому полноценную замену RC - генераторов функциональные генераторы не обеспечивают.
5. Генераторы, реализующие цифровые методы синтеза синусоидальных сигналов.
Существует довольно много методов синтеза синусоидальных сигналов цифровыми методами. Основными являются следующие методы:
1. Синтез сигналов на основе деления/умножения частоты высокостабильного (опорного) генератора с очисткой сигнала путем фильтрации.
2. Прямой цифровой синтез сигналов DDS (Direct Digital Synthesizers) путем опроса памяти, хранящей оцифрованные отсчеты сигнала заданной формы, с преобразованием их в аналоговый сигнал с помощью высокоскоростных цифроаналоговых преобразователей.
Первый способ в настоящее время реализован с помощью целого ряда микросхем синтезаторов частоты. При этом используются как цифровые, так и аналоговые делители и умножители частоты. Как правило, получить достаточно чистый синтезированный сигнал очень трудно. Поэтому широко используются системы фазовой автоподстройки (ФАПЧ) генератора синусоидальных сигналов под синтезированный сигнал, его гармоники или субгармоники.
Генераторы импульсов находят очень широкое применение в качестве источников несинусоидальных сигналов. Они необходимы для тестирования и отладки импульсных систем, например радиолокаторов, и цифровых систем и устройств различного назначения.
Функциональными генераторами принято называть генераторы нескольких функциональных зависимостей (сигналов), например, прямоугольных, треугольных и синусоидальных, формируемых с одной перестраиваемой в достаточно широких пределах частотой. Разнообразие форм сигналов расширяет сферы применения таких генераторов и позволяет использовать их для тестирования, отладки и исследования самой разнообразной электронной аппаратуры.
В отличие от RC- и LC-генераторов функциональные генераторы являются более широкодиапазонными - отношение максимальной частоты генерации к минимальной у них имеет нередко порядок 10 в 5-10 в 6 степенях и выше. Наиболее часто функциональные генераторы используются при отладке ВЧ, НЧ и сверхнизкочастотных устройств. В СВЧ диапазоне частот эти устройства не используются, за исключением применения в качестве источников модулирующих сигналов.
Функциональные генераторы делятся на два широких класса:
- Аналоговые функциональные генераторы на основе интегратора аналоговых сигналов в виде прямоугольных импульсов (меандра).
- Цифровые функциональные генераторы на основе дискретных (цифровых) интеграторов.
1.2 Генераторы сигналов произвольной формы
Генераторы сигналов произвольной формы - цифровые генераторы, основанные на применении памяти, со способностью передачи через цифро-аналоговый преобразователь любой формы сигнала, включая нарисованную от руки или восстановленную путем захвата реального сигнала с помощью цифрового осциллографа. При его возможностях и способностях генератор сигналов произвольной формы позволяет пользователю увеличивать или уменьшать амплитуду и частоту, повторять сигналы так частот как это необходимо или изменять сигналы различными способами. Основной чертой генератора сигналов произвольной формы является переменная частота дискретизации, что позволяет генерировать превосходно повторяемые выходные сигналы сложной формы (рис.1.3).
Рисунок 1.3 Схема генератора сигналов произвольной формы
Частота сигнала будет определяться по используемой частоте дискретизации и количества точек в таблице памяти по следующей формуле:
Либо частота дискретизации, либо длина таблицы памяти, либо они вместе могут быть настроены для получения желаемой частоты выходного сигнала. Поэтому с генератора сигналов произвольной формы, любой сигнал повторяется точно, без наложений. Будучи основанным на использовании памяти, генератор сигналов произвольной формы дает возможность пользователю программировать свою память путем деления ее на сегменты данных и использовать каждый сегмент индивидуально.
Кроме того, генераторы сигналов произвольной формы обычно оснащены последовательным режимом, который позволяет связывать или повторять сегменты любым образом по выбору пользователя. Несколько расширенных режимов обеспечивают различные пути по формированию выходного сигнала: непрерывный, пошаговый, однократный, смешанный и т.д.
Рисунок 1.4 Воспроизведение сигнала с использованием сегментов: синус, меандр, треугольник, экспонента, шум, повторение сегмента меандра
Генераторы сигналов произвольной формы могут быть синхронизированы для обеспечения многоканальных решений (рис. 1.5). Однако, использование различных частот дискретизации в генераторах сигналов произвольной формы затрудняет реализацию стандартных видов модуляции и быстрой перестройки частоты выходного сигнала.
Рисунок 1.5 Мультигенераторная синхронизация
Для преобразования цифрового сигнала в аналоговый используют устройства под названием цифро-аналоговые преобразователи. Как правило, они существуют в виде отдельных микросхем, которые порой труднодоступны. Если к цифро-аналоговому преобразователю не предъявляются серьёзные требования, то его можно сделать самостоятельно из обычных резисторов. Называется такой ЦАП - R -2R. Своё название он получил из-за номиналов, применяемых в нём резисторов с сопротивлениями R и 2*R. Сопротивления могут быть любыми, но в разумных пределах. Если поставить очень большие, например, по несколько мегаом, то нагрузка, которая подключена к выходу, внесет существенные искажения в сигнал. Напряжение начнёт проседать. В данном аналоге взяты резисторы с сопротивлениями 1 КОм и 2 КОм.
На отладочной плате ЦАП выглядит так:
Рисунок 1.6 Матрица R-2R на печатной плате
Каждый вход цифро-аналогового преобразователя имеет свой «вес». Входы расположены в порядке уменьшения веса слева направо. Таким образом, левый вход оказывает самое большое влияние на выходной сигнал, следующий за ним вдвое меньше и т.д. Самый последний вход изменяет выходной сигнал на маленькие милливольты. Если известна комбинация бит поступающая на вход цифро-аналогового преобразователя, то рассчитать напряжение очень легко. Предположим, что на входе у нас число 10010101 тогда выходное напряжение можно рассчитать по формуле:
Uвых = Uпит * (1 * 1/2 + 0 * 1/4 + 0 * 1 / 8 + 1 * 1 / 16 + 0 * 1 / 32 + 1 * 1
/ 64 + 0 * 1 / 128 + 1 * 1 / 256) Формула 2.
Согласно формуле 2 , напряжение на выходе будет равно 2.91 вольта. Uпит - напряжение питания микроконтроллера. При расчете использовалось значение 5 вольт. Таким образом, восьмибитный цифро-аналогового преобразователь способен выдать 256 различных напряжений с шагом около 20 милливольт, что вполне неплохо. Применение
Применений у данного цифро-аналогового преобразователя несколько. В особенности, генератор сигналов различной формы.
Формирование пилообразного сигнала:
- Возможность увеличения разрядности;
- Схемотехническая простота и повторяемость;
- Качество цифро-аналогового преобразователя сильно зависит от применяемых резисторов;
- Сопротивление ключей порта микроконтроллера вносят искажения;
2. РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНОГО МОДУЛЯ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА СИГНАЛОВ НА БАЗЕ ЦИФРО-АНАЛОГОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
2.1 Описание структурной схемы устройства
Данное устройство, структурная схема которого представлена на рисунке 2.1, представляет собой генератор сигналов на базе цифро-аналогового преобразователя.
ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь,
Частота сигнала и его фаза задаются программным способом через ICSP интерфейс. На микроконтроллер (МК) возлагается функция загрузки регистров генератора.
Вначале микроконтроллер (МК) опрашивает клавиатуру, предназначенную для управления, после синхронизируется с индикатором (И) и преобразовывает информацию на вывод в индикатор (И). Далее вычисляет значение кода частоты и отправляет его через буферную схему (Б) интерфейса SPI в цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).
На схеме буфер (Б) предназначен для буферизации шины данных и управления.
Для определения яркости свечения индикатора (И) на сегментики подключены резисторы, также для управления индикатором (И) используются транзисторы.
Для развязки по цепям питания используются керамические конденсаторы емкостью 0,1 мкФ, соединенные параллельно с танталовыми конденсаторами емкостью порядка 10 мкФ.
Рисунок 2.1 - Структурная схема генератора сигналов на базе цифро-аналогового преобразователя
3.1 Описание микроконтроллера PIC16f877
Микроконтроллер - это устройство, выполняющее ограниченный набор функций. В кристалле микроконтроллера размещено не только ядро вычисления, но также: запоминающее устройство, где хранятся программа контроллера и данные; набор периферийных устройств (ПУ), для полноценного использования микроконтроллера; порты ввода-вывода.
Микроконтроллеры большое распространение получили в области систем автоматического контроля и управления. Микроконтроллеры представляют собой полностью готовые миниатюрные устройства, которые не требуют подключения внешних устройств, для нормальной работы. Возможность программирования микроконтроллеров позволяет использовать их в любых сферах электроники с максимально возможной программной обработкой сигнала.
Производством микроконтроллеров занимаются более 35 компаний, самыми распространенными из которых являются Microchip и Atmel. В ассортименте имеются микроконтроллеры от простейших до супер сложных.
Отличаются они составом периферийных устройств и техническими характеристиками. Благодаря широкому спектру микроконтроллеров, разработчики устройств на микроконтроллерах могут выбрать наиболее подходящий для своего устройства.
При выборе микроконтроллера следует исходить из того, что он будет удовлетворять по некоторым параметрам: тип и габариты корпуса, наличие необходимых периферийных устройств, интерфейсы программирования, способы программирования микроконтроллера, возможность установки защиты кода программы, функция энергопотребления микроконтроллера и другие.
В дипломном проекте используется микроконтроллер PIC16F877.
Характеристики микроконтроллера PIC16F877
Рисунок 3.1 - Обозначение выводов PIC16f877
Высокопроизводительный RISC-процессор;
Всего 35 простых инструкций для изучения;
Все инструкции исполняются за один такт, кроме инструкций перехода, выполняемых за два такта;
Скорость работы: тактовая частота до 20 МГц; минимальная длительность такта 200 нс
Flash-память программ до 4к x 14 слов
Память данных (ОЗУ) до 192 x 8 байт
ЭСППЗУ память данных до 128 x 8 байт
Совместимость цоколевки с PIC16C73/74/76/77
Механизм прерываний (до 14 внутренних/внешних источников)
Прямой, косвенный и относительный режимы адресации
Таймер сброса (PWRT) и таймер ожидания запуска генератора (OST) после включения питания)
Сторожевой таймер (WDT) с собственным встроенным RC-генератором для повышения надежности работы
Выбираемые режимы тактового генератора
Экономичная, высокоскоростная технология КМОП FLASH/ЭСППЗУ
Программирование на плате через последовательный порт с использованием двух выводов
Для программирования требуется только источник питания 5В
Отладка на плате с использованием двух выводов
Доступ процессора на чтение/запись памяти программ
Широкий диапазон рабочих напряжений питания: от 2,0В до 5,5В
Сильноточные линии ввода/вывода: 25 мА
Коммерческий и промышленный температурные диапазоны
2. 20мкА (типичное значение) при 3В, 32 кГц;
3. < 1мкА (типичное значение) в режиме STANDBY.
Timer 0: 8-разрядный таймер/счетчик с 8-разрядным предварительным делителем
Timer 1: 16-разрядный таймер/счетчик с предварительным делителем, может вести счет во время спящего режима от внешнего генератора
Timer 2: 8-разрядный таймер/счетчик с 8-разрядным регистром периода, предварительным и выходным делителем
1. Захват 16-ти разрядов, максимальное разрешение 12,5нс;
2. Сравнение 16-ти разрядов, максимальное разрешение 200нс;
3. ШИМ с максимальным разрешением 10 разрядов
10-битный многоканальный аналого-цифровой преобразователь
Рис. 3.2 - Структурная схема микроконтроллера pic16f877
Синхронный последовательный порт (SSP) с интерфейсами SPI (с Master-режимом) и I 2 C (с режимами Master/Slave)
Универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик (USART/SCI) с обнаружением 9-разрядного адреса
Встроенный генератор опорного напряжения
Параллельный 8-битный Slave-порт (PSP) со внешними сигналами управления RD, WR и CS (только в 40/44-выводных корпусах)
Программируемая схема сброса при падении напряжения питания (BOR).
Назначение выводов микроконтроллера PIC16F877
Вход генератора / вход внешнего тактового сигнала
Выход генератора. Подключается кварцевый или керамический резонатор. В RC режиме тактового генератора на выходе OSC2 присутствует тактовый сигнал CLKOUT, равный FOSC/4.
Вход сброса микроконтроллера или вход напряжения программирования. Сброс микроконтроллера происходит при низком логическом уровне сигнала на входе.
Двунаправленный порт ввода/вывода PORTA.
RA0 может быть настроен как аналоговый канал 0
RA1 может быть настроен как аналоговый канал 1
RA2 может быть настроен как аналоговый канал 2 или вход отрицательного опорного напряжения
RA3 может быть настроен как аналоговый канал 3 или вход положительного опорного напряжения
RA4 может использоваться в качестве входа внешнего тактового сигнала для TMR0. Выход с открытым стоком.
RA1 может быть настроен как аналоговый канал 1 или вход выбора микросхемы в режиме ведомого SPI
Двунаправленный порт ввода/вывода PORTB. PORTB имеет программно подключаемые подтягивающие резисторы на входах.
RB0 может использоваться в качестве входа внешних прерываний.
RB3 может использоваться в качестве входа для режима низковольтного программирования.
Прерывания по изменению уровня входного сигнала.
Прерывания по изменению уровня входного сигнала.
Прерывания по изменению уровня входного сигнала или вывод для режима внутрисхемной отладки ICD. Тактовый вход в режиме программирования.
Прерывания по изменению уровня входного сигнала или вывод для режима внутрисхемной отладки ICD. Вывод данных в режиме программирования.
Двунаправленный порт ввода/вывода PORTC.
RC0 может использоваться в качестве выхода
генератора TMR1 или входа внешнего тактового сигнала для TMR1.
RC1 может использоваться в качестве входа генератора для TMR1 или вывода модуля CCP2.
RC2 может использоваться в качестве вывода модуля CCP1.
RC3 может использоваться в качестве входа/выхода тактового сигнала в режиме SPI и I2C.
RC4 может использоваться в качестве входа данных в режиме SPI или вход/выход данных в режиме I2C.
RC5 может использоваться в качестве выхода данных в режиме SPI.
RC6 может использоваться в качестве вывода
передатчика USART в асинхронном режиме или вывода синхронизации USART в синхронном режиме.
RC6 может использоваться в качестве вывода
приемника USART в асинхронном режиме или вывода данных USART в синхронном режиме.
Двунаправленный порт ввода/вывода PORTD или ведомый параллельный порт для подключения к шине микропроцессора
Двунаправленный порт ввода/вывода PORTE.
RE0 может использоваться в качестве управляющего входа чтения PSP или аналогового канала 5
RE1 может использоваться в качестве управляющего входа записи PSP или аналогового канала 6
RE2 может использоваться в качестве управляющего входа выбора PSP или аналогового канала 7
Общий вывод для внутренней логики и портов
Положительное напряжение питания для внутренней логики и портов ввода/вывода
Эти выводы внутри микросхемы не подключены
3.2 Описание цифро-аналогового преобразователя MCP4921
MCP4921 устройство представляет собой одноканальный 12-битный ЦАП, который использует внешний источник опорного напряжения. Это устройство обеспечивает высокую точность и низкое энергопотребление и доступны в различных пакетах. Связь с устройством осуществляется с помощью простого последовательного интерфейса SPI. MCP4921 устройство является частью семейства, которые используют внешний источник опорного напряжения (VREF). Эти устройства обеспечивают очень высокую точность и низкий уровень шумов, и пригодны для потребительских и промышленных приложений. Низкое энергопотребление и малые варианты пакета хорошо подходят для многих портативных и маломощных приложений. Благодаря своим компактным размерам и малой мощности потребления, эти новые ЦАП обеспечивает значительные преимущества в пространстве ограниченных случаях, когда минимальная мощность потребление имеет решающее значение. Режимы программного обеспечения или аппаратного выключения предоставят дополнительную экономию электроэнергии, уменьшение тока в режиме ожидания до 0,5 мкА (тип.) при любом выборе. Связь с MCP4921 осуществляется через 3-проводной SPI протокол.
· дифференциальная нелинейность: ±0,2 младшего разряда (тип);
· интегральная нелинейность: ±2 младших разряда (тип);
· SPI-интерфейс с частотой до 20МГц;
· синхронные защелки данных на обоих ЦАП;
· малое время установления: 4,5мкс;
· выбор выходного коэффициента усиления 1х или 2х;
· вход для внешнего источника опорного напряжения VREF;
· диапазон напряжения питания: 2,7В...5,5В;
· температурный диапазон: -40°C...+125°C;
· корпуса: MSOP-8 (MS) и DIP-8 (P).
Потребляемая мощность питания по отношению к AVSS может варьироваться от 2,7 до 5.5 Развязывающий конденсатор на VDD рекомендуется для достижения максимальной производительности.
Вход выбора чипа, который требует активного низкий сигнал для включения последовательных часов и функций данных
SPI совместимый последовательный ввод
SPI совместимый последовательный ввод данных
Задвижка входа ЦАП. Передача ввода регистров задвижки ЦАП при низком логическом уровне
ЦАП усиливает сигнал на выводах в диапазоне AVSS- VDD
Аналоговый сигнал на этих выводах используется для установки опорного напряжения на строку ЦАП. Входной сигнал может варьироваться в диапазоне от AVSS к VDD
Рисунок 3.3 Структурная схема MCP4921
Сегментные цифровые индикаторы предназначены для отображения цифровой информации в электронных устройствах. Преимуществом светодиодных цифровых индикаторов по сравнению с альтернативными жидкокристаллическими являются активное свечение и эргономичность.
Типичная схема подключения светодиода к выводу МК показана на рис. 3.4. В этой схеме светодиоды будут светиться когда МК выдает сигнал «0» (низкое напряжение). Когда вывод работает в качестве входа данных или на него выводится «1», то светодиод будет выключен.
Резистор сопротивлением 220 Ом используется для ограничения тока, т.к. слишком большой ток может вывести из строя МК и светодиод. Некоторые МК содержат ограничители тока на выходных линиях, что устраняет потребность в ограничивающем резисторе. Но все же целесообразно, на всякий случай, включить этот резистор, чтобы гарантировать, что короткое замыкание на «землю» или напряжение питания Vcc, не выведет из строя МК.
Рис.3.4 - Подключение светодиода к микроконтроллеру
Вероятно, самый простой вывод числовых десятичных и шестнадцатеричных данных - это использование семи сегментного индикатора (ССИ).
Светодиодные индикаторы до сих пор являются полезными приборами, которые могут быть включены в схему без больших усилий для создания программного обеспечения. Включая определенные светодиоды (зажигая сегменты), можно выводить десятичные числа.
Каждый светодиод в индикаторе имеет свой буквенный идентификатор (A, B, C, D, E, F, G), и одна из ножек светодиода подключена к соответствующему внешнему выводу. Вторые ножки всех светодиодов соединены вместе и подключены к общему выводу. Этот общий вывод определяет тип индикатора: с общим катодом или с общим анодом.
Рис. 3.5 - Семи сегментный индикатор
Подключение индикатора к МК осуществляется весьма просто: обычно индикатор подключают как семь или восемь (если используется десятичная точка) независимых светодиодов. Наиболее важной частью работы при подключении к МК нескольких ССИ является назначения линий вводе вывода для каждого светодиода. Решение этой задачи в начале выполнения проекта упростит вам монтаж разводки и отладку устройств в дальнейшем. Типичный способ подключения нескольких индикаторов состоит в том, чтобы включить их параллельно и затем управлять протеканием тока через общие выводы отдельных индикаторов. Так как величина этого тока обычно превышает допустимое значение выходного тока МК, то для управления оком включается дополнительные транзисторы, которые выбирают, какой из индикаторов будет находиться в активном состоянии.
На рис. 3.6 показано подключение к МК четырех ССИ. В этой схеме МК выдает данные для индикации, последовательно переходя от одного индикатора к другому. Каждая цифра будет высвечиваться в течении очень короткого интервала времени. Это обычно выполняется с помощью подпрограммы обслуживания прерываний таймера. Чтобы избежать мерцания изображения, подпрограмма должна выполняться со скоростью, обеспечивающий включение индикатора, по крайней мере, 50 раз в секунду. Чем больше цифр, тем чаще должны следовать прерывания от таймера. Например, при использовании восьми ССИ цифры должны выводиться со скоростью 400 раз в секунду.
Рис. 3.6 Подключение к МК четырех ССИ
В дипломном проекте используется 7-сегментный 4-разрядный цифровой индикатор CC56-12.
Характеристики цифрового индикатора CC56-12
Максимальная сила света Iv макс. мКд
Максимальное обратное напряжение, В
Максимальный импульсный прямой ток, мА
4. ПОСТРОЕНИЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ
4.1 Описание принципиальной схемы устройства
Рассмотрим подробнее принцип работы данного устройства.
Частота сигнала и его фаза задаются программным способом через ICSP интерфейс на DD2, подключенный на порты MCLR, VDD, GND, RB7, RB6.
SB1-SB6 - это клавиатура для управления работой микроконтроллера PIC16F877. Кнопки SB1-SB6 подключены к DD2 на порты RB0-RB5 соответственно. При нажатии на кнопки SB1-SB6 DD2 получает команды, далее по портам RD4-RD7, подключенным к разрядам HL через маломощные p-n-p транзисторы VT1-VT4, синхронизирует управление индикатором HL и, преобразовывая информацию, через порты RA0-RA5 и RE0-RE1 отправляет ее на вывода сегментов индикатора HL.
После этого микроконтроллер PIC16f877 формирует управляющий посыл в 16 бит
Последним этапом осуществляется передача сигнала в цифро-аналоговый преобразователь с помощью SPI интерфейса.
Схема генерирует синусоидальный сигнал с заданной час
Разработка лабораторного модуля для изучения генератора сигналов на базе цифро-аналогового преобразователя дипломная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Отчет По Преддипломной Практике Экономика
Рекомендованные Произведения Для Итогового Сочинения 2022
Контрольная Работа По Истории 11
Реферат по теме Зарождение сознания в человеке
Архитектура Реферат Введение
Реферат: Обслуживание системы питания двигателя
Лекция На Тему Вирусный Гепатит C, Печеночная Недостаточность
Реферат На Тему Рекомендації Споживачам Щодо Вибору Ноутбука
Курсовая работа по теме Бизнес-план международной конференции
Курсовая работа по теме Інструменти грошово-кредитної політики Центрального банку та їх використання в Україні
Чему Учит Рассказ Сигнал Гаршина Сочинение
Курсовая работа: Механизмы государства
Курсовая Работа На Тему Оценка Рыночной Стоимости Оборудования
Курсовая Работа На Тему Возрастная Проблема В Воспроизводстве Населения Мира
Реферат: Отчёт о практике для получения первичных профессиональных навыков
Реферат: Боливия пути демократизации
Курс Лекций На Тему Теория Аудита
МОНТАЖ, ИСПЫТАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВНУТРЕННЕЙ КАНАЛИЗАЦИИ
Реферат Анализ Организации
Контрольная работа: Основные ветви политический власти
Организация бухгалтерского учета - Бухгалтерский учет и аудит контрольная работа
Разработка финансовой отчетности на предприятии ООО "Аридея" - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Метод Гольдфарба - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника контрольная работа