Устройство для сбора и хранения информации - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника контрольная работа

Проектируемое устройство для сбора и хранения информации как информационно-измерительная система исследований объекта. Выбор элементной базы и принципиальной схемы аналого-цифрового преобразователя. Расчет автогенератора и делителя частоты, блока питания.


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.
Размещено на http :// www . allbest . ru /
Проектируемое устройство для сбора и хранения информации представляет собой информационно-измерительную систему, предназначенную для исследований окружающей среды или какого-либо объекта.
Как правило, устройство для сбора и хранения информации является многоканальным. Каждый канал содержит первичный преобразователь «Д» (датчик), предназначенный для преобразования измеряемого параметра в физическую величину, удобную для измерения.
цифровой преобразователь информация
Запуск устройства производится внешним сигналом «Запуск», выдача хранимой в устройстве информации производится по запросным сигналам с ЭВМ
Многоканальный АЦП в течение заданного времени (время сбора информации 60 с) и с заданным периодом опроса (400 мс) преобразует аналоговую информацию в двоичный код и записывает эту информацию вместе с контрольным разрядом в БЗУ. После окончания цикла измерений формируется сигнал «Конец сбора информации», и устройство переходит в режим ожидания. Далее с вычислительного устройства поступают сигналы, по которым выдается хранимая информация.
В соответствии с техническим заданием проектируемое устройство для сбора и хранения информации имеет семь измерительных каналов, Tопр.=400 мс., частота опроса АЦП равна:
fАЦП=m/Tопр.=16/(400*10-3)=40 Гц, где m - количество измерительных каналов.
Емкость БЗУ зависит от частоты опроса АЦП и периода опроса каждого измерительного канала:
Также необходимо учитывать разрядность.
Поскольку питание устройства осуществляется от сети, необходимо разработать источник вторичного питания.
Для подключения устройства сбора и хранения информации к ЭВМ необходимо выполнить коммутирующие цепи, которые выполняются в виде разъемов.
2. Выбор элементной базы и принципиальной схемы
В качестве аналоговых ключей предпочтительно применить две микросхемы К561КП2 - демультиплексор, содержащий восемь каналов коммутации цифровых и аналоговых сигналов и один выход. Микросхема имеет два вывода питания: положительное напряжение Uи.п.С подается на вывод 16, а на вывод 7 может быть подано отрицательное напряжение -Uи.п.Э. Адресные и логические сигналы должны иметь в качестве нуля напряжение нулевого уровня.
Управляется микросхема трехразрядным входным кодом (A, B, C) и EI - входом разрешения. Если на нем присутствует высокий уровень, то все каналы размыкаются.
- сопротивление включенного канала при Uи.п.С=5 В составляет 0,5…2,5 кОм; при Uи.п.С=15 В оно уменьшается до 0,13…0,28 кОм.
- время задержки не превышает 30 нс.
Усилитель должен быть выполнен на измерительном ОУ и иметь прецизионные элементы обратной связи (R и C), иметь балансировку и обеспечивать подстройку коэффициента усиления. Усилитель должен обеспечивать высокое входное сопротивление. Данным требованиям соответствует операционный усилитель типа К140УД17А. Данный ОУ имеет внутреннюю схему коррекции и может работать в диапазоне питающих напряжений ±3…18 В.
Основные характеристики данного ОУ:
АЦП предпочтительно выполнить на ИС К1113ПВ1, т.к. эта схема имеет внутренний источник опорного напряжения и внутренний генератор тактовых импульсов. Время преобразования составляет 30 мксек. Микросхема К1113ПВ1 представляет собой 10-разрядный АЦП, рассчитанный на входные напряжения до 10,24 В или -5,12…5,12 В. Переключение режима работы производится по входу V: если V=1, то преобразуются сигналы Uвх от 0 до 10,24 В, если же V=0, то преобразователь работает в двухполярном режиме.
Процесс преобразования в этом АЦП осуществляется при нуле на входе В/С (гашение/преобразование). Для сброса текущего выходного кода преобразователя необходимо подать единицу (минимум на 2 мкс) на вход В/С. После этого подача нуля на вход В/С инициирует новый цикл преобразования. По окончании преобразования на выходе D/R (готовность) появляется сигнал «нуль». В процессе сбора и преобразования одновременно с сигналами готовности данных на этом выходе поддерживается единица и кодовые выходы АЦП находятся в состоянии высокого импеданса. И только по окончании преобразования, одновременно с сигналом готовности данных D/R=0 на кодовых выходах устанавливается информация, соответствующая результату преобразования.
2.4 Выбор фор мирователя контрольного разряда
В качестве формирователя контрольного разряда предпочтительно применить К561СА1 - 12-разрядная схема проверки на четность. Имеет один выход Q и 13 входов, один бит - контрольный.
Оперативное запоминающее устройство предназначено для приема, хранения и выдачи информации. ОЗУ выполняются в виде интегральных схем и делятся на статические и динамические. Наиболее распространены статические ОЗУ. Они могут быть одно- и многоразрядными. Элементом памяти статических ОЗУ является триггер.
В зависимости от требуемого объема памяти, быстродействия и разрядности, выбираем статическое ОЗУ К537РУ3. Основные параметры этой микросхемы:
2.6 Выбор ав тогенератора и делителя частоты
В качестве генератора можно применить схему мультивибратора, построенного на ИМС, однако также можно применить кварцевый генератор с ИМС К176ИЕ12. Схема включения автогенератора приведена на рис.2.1.
Микросхема К176ИЕ12 представляет собой двоичный счетчик на 60 и 15-рпзрядный делитель частоты. Кварцевый генератор вырабатывает тактовые импульсы с частотой 32768 Гц. Его параметры:
Для делителя частоты выбираем микросхему К176ИЕ1 - шестиразрядный счетчик-делитель, который удобно использовать с таймером. Сброс выходных данных в ноль асинхронный, когда на вход R придет высокий уровень - Uп=5-10 В; Iп=0,25 мА.
2.7 Выбор схемы увеличения адреса ОЗУ
Выберем в качестве счетчика микросхему К176ИЕ1-шестиразрядный счетчик-делитель. Так как по условию задания количество разрядов 6, то реализовать счетчик на одной микросхеме не представляется возможным, поэтому необходимо применить две последовательно соединенных микросхемы. Схема увеличения адреса ОЗУ приведена на рис. 2.3.
Микросхема К176ТМ2 содержит два D - триггера, имеющих два входа асинхронного управления S и R. Триггер переключается по положительному перепаду на тактовом входе С, при этом логический уровень, присутствующий на входе D, передается на выход Q. Входы сброса R и установки S триггера не зависимы от тактового входа C и имеют высокие активные уровни. Максимальная тактовая частота до 5 МГц, но время фронта тактового сигнала не должно превышать 5 мкс. - Uп=5-10 В; Iп=3 мкА.
Счетчик каналов должен иметь коэффициент деления равный числу каналов. Счетчик каналов можно построить на микросхеме К176ИЕ1. Выходы счетчика подключаются на шины управления аналоговых ключей.
В качестве основного элемента используем микросхему К561ИЕ8 - счетчик-делитель на 10. Выходных состояний у данного счетчика - 10, соответствующих счету от 0 до 9. Длительность каждого тактового импульса должна быть больше 250 нс, поэтому максимальная тактовая частота - 2 МГц. При напряжении питания 5 В тактовая частота не превышает 0,6 МГц.
Согласно условию задания питание устройства осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Выбираем трансформатор ТПП-127/220/50. Для питания микросхем необходимо применить стабилизированные источники вторичного питания на напряжение 5 В и двухполярное напряжение ±15 В. Этим требованиям удовлетворяют микросхемы К142ЕН5А и К142ЕН6А - интегральные стабилизаторы напряжения, выполненные методом полупроводниковой технологии на основе биполярных транзисторов с изоляцией p-n переходом и диэлектриком.
3. Электрический расчет принцип иальной схемы и отдельных узлов
3.1 Расчет коммутатора анало говых ключей и счетчика каналов
Согласно техническому заданию аналоговый ключ должен коммутировать 16 измерительных каналов, так как микросхема К561КП2 имеет восемь входов, то используем две такие микросхемы. Управление коммутатором осуществляется счетчиком каналов тремя разрядами управления А, В, С, выполненными на микросхеме К176ИЕ1. Переключение между мультиплексорами осуществляется Т-триггером, созданным из D-триггера.
Расчет ОУ сводится к расчету его коэффициента усиления. Согласно техническому заданию, напряжение на выходах первичных преобразователей каждого измерительного канала 0ч50 мВ, следовательно, Uвх пит.=50*10-3
В. Входное напряжение АЦП лежит в пределах 0…10,24 В. Примем Uвх АЦП=10 В, следовательно, Kус.=Uвх АЦП/Uвх пит =10/(50*10-3)=200.
Для согласования коммутатора с ОУ используем эмиттерный повторитель на ОУ К140УД17А по типовой схеме. Примем R1=10 кОм. Рассчитаем элементы обратной связи этого ОУ.
Коэффициент усиления ОУ Kус.=200. Следовательно, нужно поставить один усилитель с чуть большим коэффициентом усиления, чтобы скомпенсировать потери. Для этого выбираем ОУ К140УД17. Этот ОУ обеспечивает порядка K=1ч1000. Примем коэффициент усиления ОУ Kус.=250.
Рассчитаем элементы обратной связи второго ОУ.
Для регулировки выходного напряжения включаем делитель R5, R6 ,где R5 - подстроечный. Примем R5=1,8 кОм, R6=200 Ом.
Балансировка ОУ осуществляется резистором R2=150 кОм.
Схема включения ОУ и эмиттерного повторителя показана на рис.3.2.
Микросхема К1113ПВ1 представляют собой 10-разрядный АЦП, рассчитанный на входные напряжения от 0 до 10,24 В или -5,12…5,12 В. Переключение режима работы производится по входу V: если V=1, то преобразуются сигналы Uвх от 0 до 10,24 В, если же V=0, то преобразователь работает в двухполярном режиме (Uвх=-5,12…5,12 В).
Режим работы АЦП определяется импульсами управления.
Для АЦП необходимо рассчитать частоту опроса АЦП:
Рассчитаем длительность импульса запуска АЦП:
3.4 Расчет форм ирователя контрольного разряда
Эта схема осуществляет действие, заключающееся в добавлении контрольного разряда. В этот контрольный разряд записывается «1» или «0» таким образом, чтобы общее количество единиц было нечетным.
Т.к. микросхема К561СА1 имеет 12-разрядный код, а с выхода АЦП подается 7-разрядный, то лишние входы заземляем. Контрольный разряд снимается с вывода 8.
В соответствии с техническим заданием период опроса измерительного канала равен 400 мс, время сбора информации - 60 с, количество измерительных каналов - 16, разрядность с учетом контрольного разряда - 8. Исходя из этих данных, определяем требуемую емкость ОЗУ.
Емкость ОЗУ должна составить 2400 8-разрядных чисел, т.е. 19200 бит. Т.к. такую емкость невозможно реализовать на одной микросхеме, то необходимо применить 8 одноразрядных микросхем К537РУ3 емкостью 4096 бит.
3.6 Расчет ав тогенератора и делителя частоты
В соответствии с техническим заданием и уже произведенным расчетом, автогенератор и делитель частоты должны обеспечивать тактовую частоту опроса АЦП fАЦП=40 Гц.
В качестве генератора применяем кварцевый генератор, построенный на. Схема включения показана на рис. Принимаем R9=10м, R10=470 кОм, C2=C3=33 пФ. В качестве импульсного диода используем КД522А.
Примем fАВТ=32768 Гц как тактовую частоту, необходимую для схемы формирования управляющих импульсов. Тогда T=1/fАВТ=1/32768=30,5 мксек.
Период опроса измерительного канала 100 мс. Примем R11=20 кОм и рассчитаем C5 по формуле =0,69RC:
C5=400*10-3/(0,69*20*103)=28,8 мкФ.
Роль делителя частоты выполняет счетчик К176ИЕ1. Таким образом на выходе делителя получаем частоту опроса АЦП fАЦП=40 Гц
3.7 Рас чет схемы увеличения адреса ОЗУ
Схема увеличения адреса ОЗУ приведена на рис.2.3. Так как схема выполнена на микросхеме К176ИЕ1, представляющей собой 6-разрядный счетчик-делитель, необходимо сделать проверку, чтобы выходной ток счетчика был больше всех остальных входных токов блока памяти:
где: Iвых.счет - выходной ток счетчика, Iвых.счет =0,6 мА;
Iвх.А - входной ток микросхемы памяти, Iвх.А=20 мкА;
? Iвх.А=8*20*10-6=0,16 мА<0,6 мА. Следовательно, счетчик не перегружен.
Цепочка необходима, чтобы в момент включения источник питания через элемент DD14 устанавливал триггер DD10.1 в нулевое состояние.
Выбираем: R13: C2-23-0,125-5,1 кОм±5%,
Данное проектируемое устройство имеет два напряжения питания: U1=5 В и U2=±15 В, следовательно, блок питания состоит из двух стабилизаторов напряжения.
Стабилизатор напряжения на 5 В. Микросхема К142ЕН5А. Справочные данные: Uвх=8…14 В, Uвых=4,9…5,1 В, Iпотр=10 мА, KHI=2(3)%.
В качестве диодного моста VD2-VD5 используем диодный мост КЦ407А.
Исходя из справочных данных и из таблицы 3.1. определяем, что условие
Выбираем С7: К50-16-16В-2000 мкФ±20%,
Стабилизатор напряжения на 15 В. Микросхема К142ЕН6А. Справочные данные: Uвх=18…22 В, Uвых=14,7…15,3 В, Iпотр=7,5 мА, KHI=0,2%.
В качестве диодного моста VD6-VD9 используем диодный мост КЦ407А.Исходя из справочных данных и из таблицы 3.1. определяем, что условие
Выбираем С9: К50-16-25В-2000 мкФ±20%,
В соответствии с рассчитанными стабилизаторами напряжения выяснили, что вторичные обмотки трансформатора должны иметь напряжение U1=10 В и U2=35 В со средним выводом. Данным требованиям удовлетворяет трансформатор ТПП227-127/220/50. Токи вторичных обмоток: I1=1А, I2=0,5 А.
После внешнего запуска блок управления после внешнего запуска формирует сигнал «Начало цикла», который устанавливает в «0» схему управления ключами и счетчик адреса БЗУ, а также формирует операцию записи в БЗУ (W/R) и импульсы запуска АЦП fАЦП, начинается работа по передаче информации из АЦП в БЗУ. На АЦП поступают импульсы запуска АЦП. АЦП последовательно преобразует аналоговый сигнал в цифровой 7-разрядный код, формирует контрольный разряд и передает все 8 разрядов в БЗУ для записи и хранения. После каждого преобразования АЦП формирует сигнал «Конец преобразования», который запускает схему формирования управляющих сигналов с БЗУ. После запоминания всех 2400 8-разрядных чисел части БЗУ с выхода счетчика адреса выдается сигнал «Конец цикла измерений», который запускает схему задержки. После прихода запросных сигналов с ЭВМ по этим сигналам из БЗУ в ЭВМ выдается вся хранимая в БЗУ информация. После выдачи всей информации с БЗУ формируется сигнал «Конец цикла измерений», и все устройство переходит в режим ожидания прихода следующего сигнала внешнего запуска.
Устройство для сбора и хранения информации разработано в соответствии с техническим заданием на курсовой проект и полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к устройствам, предназначенным для экспериментальных исследований.
Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части.
Расчетно-пояснительная записка разделена на несколько частей, основными из которых являются: выбор элементной базы и принципиальной схемы, электрический расчет принципиальной схемы и отдельных узлов.
Графическая часть состоит из принципиальной схемы устройства для сбора и хранения информации и перечня элементов. Графическая часть выполнена в соответствии с ЕСКД.
1.Ф. Лаврентьев. Аналоговая и цифровая электроника: Учебное пособие. - Йошкар-Ола, МарГТУ, 2001 г.
2.Б.Ф. Лаврентьев. Схемотехника электронных средств. Методические указания к выполнению курсового проекта по специальности 220500, 200800, 211000. Йошкар-Ола, МарГТУ, 2001 г.
3.Цифровые и аналоговые интегральные схемы. Под редакцией Якубовского. - М.: Радио и связь, 1990 г.
4.Ф. Мейзда. Интегральные схемы: технология и применения. Пер. с англ. - М.: Мир, 1981 г.
5.Микросхемы и их применение. Справочное пособие. В.А. Батушев и др. М.: Радио и связь. 1985 г.
Проект устройства сбора данных (УСД), предназначеный для измерения, сбора, обработки, хранения и отображения информации с реальных объектов. Разработка блока выработки адресов каналов коммутатора. Абстрактный синтез УУ. Синтез управляющего устройства. курсовая работа [257,7 K], добавлен 19.06.2010
Расчет тактовой частоты, параметров электронной цепи. Определение ошибки преобразования. Выбор резисторов, триггера, счетчика, генераторов, формирователя импульсов, компаратора. Разработка полной принципиальной схемы аналого-цифрового преобразователя. контрольная работа [405,1 K], добавлен 23.12.2014
Технические требования к проектируемому устройству, анализ требований на проектируемое устройство; выбор и обоснование структурной электрической схемы устройства и используемой элементной базы; описание структурной схемы, перечень её элементов. курсовая работа [1,5 M], добавлен 22.05.2012
Особенности проектирования цифрового устройства для передачи сообщения через канал связи. Анализ структурной схемы автомата. Разработка задающего генератора, делителя частоты, преобразователя кода, блока питания. Построение схемы для передачи сообщения. курсовая работа [2,2 M], добавлен 05.02.2013
Анализ справочной литературы, рассмотрение аналогов и прототипов аналого-цифрового преобразователя. Составление функциональной и принципиальной схемы функционального генератора. Описание метрологических характеристик. Выбор дифференциального усилителя. курсовая работа [460,4 K], добавлен 23.01.2015
Описание работы однополярного аналого-цифрового преобразователя. Расчет эмиттерного повторителя и проектирование схемы высокочастотного аналого-цифрового преобразователя. Разработка печатной платы устройства, технология её монтажа и проверка надежности. курсовая работа [761,6 K], добавлен 27.06.2014
Разработка приемного устройства системы связи с подвижными объектами, выбор и обоснование структурной схемы. Расчет базового блока радиотелефона, функциональной и принципиальной схемы приемника и передатчика, частотно-модулированного автогенератора. дипломная работа [1,6 M], добавлен 25.10.2011
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Устройство для сбора и хранения информации контрольная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Реферат по теме Поняття і місце реклами
Темы Диссертаций Про Коучинг
Реферат: Участие адвоката в исследовании доказательств
Реферат: Административная ответственность 11
Станция Юных Техников Отчет По Практике Бухгалтера
Причинение Смерти По Неосторожности Курсовая Работа
Курсовая работа: Сутність поняття галузі права у контексті загальної системи права та законодавства
Реферат по теме Достижения СССР в области развития науки и техники в 50-80 годы
Реферат: Эволюция концепции доказательства
Курсовая Работа По Уголовному Праву Обоснованный Риск
Сочинение Времена Года 2 Класс
Реферат По Истории 6 Класс
Реферат: Miles To Go Before I Sleep And
Реферат по теме Тай-бо
Курсовая работа: Анализ хозяйственной деятельности. Расчет деловой активности организации
Реферат На Тему Способы И Методы Защиты Информационных Ресурсов
Сочинение Описание Школьного Музея 6 Класс Образец
Реферат по теме Развитие сестринского дела на современном этапе
Как Оценивать Сочинение Во 2 Классе
Реферат: Класифікація злочинів Кримінальна відповідальність поняття момент виникнення та припинення
Субъекты материальной ответственности - Государство и право реферат
Розрахунок фотодіода з метою отримання бажаних параметрів вольтамперних характеристик - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Основные показатели системы национальных счетов - Бухгалтерский учет и аудит контрольная работа