Преобразование кодов, страница 2

В МК48 для приема последовательного кода удобно использовать тестовый вход Т0. Опрос входа Т0 повторяется через время Т, равное периоду представления бита и смещенное на полпериода относительно его начала. Для синхронизации приема/передачи подпрограмма DELAYT приемника должна реализовать ту же самую задержку, что и подпрограмма DELAYT передатчика:

;версия для МК48

Поскольку в системе команд МК48 отсутствует команда установки флага переноса С, установка С выполняется в два этапа: сначала сброс, потом инверсия. Удобно осуществить сброс флага до команды анализа вводимого бита, тогда, если принятый бит является нулем, значение С сохраняется, если единицей - инвертируется.

В МК51 прием последовательного кода в УАПП и его преобразование в параллельный код инициируются старт-битом и выполняются аппаратурными средствами без участия программы. Основная программа МК51 должна только считать содержимое буфера УАПП после завершения приема очередного байта.

Преобразование кодов

3. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразования

Цифро-аналоговое преобразование. Преобразование информации из цифровой формы в аналоговую осуществляется путем подключения БИС ЦАП к одному из портов МК. Выдача аналогового управляющего воздействия в этом случае сводится к одной команде, например OUTL Р1, A. При этом на выходе ЦАП появится напряжение (ток), пропорциональное двоичному коду, загруженному в порт 1.

Некоторые объекты управления могут требовать непрерывного управляющего воздействия сложной формы. Для реализации такого воздействия в МК используются цифровые методы интегрирования: на каждом интервале времени dt непрерывная функция изменяется ее средним дискретным значением. Таким образом, управляющее воздействие становится ступенчатым (рис.6.12) и программа его формирования может быть реализована с использованием процедур выдачи кода и временной задержки заданной длительности.

Если предположить, что для управления некоторым объектом требуется сформировать управляющее воздействие, показанное на рис. 6.12, с периодом дискретизации 100 мкс, то прежде всего в ПП следует сформировать таблицу (TABL) двоичных эквивалентов дискретных значений функции для каждого из периодов дискретизации. Если допустить, что длина TABL в байтах хранится в ее первом байте, а выводимые из таблицы двоичные коды не требуют масштабирования, то программа формирования управляющего воздействия в МК48 будет иметь вид:

Аналого-цифровое преобразование. Преобразование аналогового сигнала от датчика в цифровой код, принимаемый и обрабатываемый в МК, можно осуществить несколькими способами:

       1) аппаратурным на основе БИС АЦП, подключаемой к порту МК. В этом случае МК только инициирует АЦП и через заданные периоды дискретизации считывает из него цифровой код. Данный способ характеризуется самым высоким быстродействием, но требует использования БИС АЦП, что далеко не во всех применениях МК является оправданным ;
       2) аппаратурно-программным на основе БИС ЦАП и программы взвешивания бит (последовательных приближений, побитного уравновешивания) .Данный способ характеризуется хорошим быстродействием и требует использования относительно простых и дешевых микросхем ЦАП и операционного усилителя;
      3) программно-аппаратурным на основе метода двойного интегрирования. Это самый дешевый, но и наиболее медленный способ; может обеспечить достижение очень высокой точности преобразования. Из дополнительного оборудования требуются два операционных усилителя и аналоговый мультиплексор на два входа;
       4) аппаратурно-программным на основе использования преобразователя <<напряжение-->частота>> и программы измерения периода сигнала.

Наибольший практический интерес представляют способы 2 и 3, так как их использование обеспечивает получение высоких технико-экономических характеристик МК-систем относительно простыми средствами.

Метод последовательных приближений. Из дополнительной аппаратуры в МК-устройстве используются интегральные ЦАП на восемь входов и сравнивающий операционный усилитель (компаратор) , включенные так, как показано на рис.6.13.

На выходе компаратора формируется сигнал 0, если U_цап<U_вх,   и сигнал 1, если U_цап>U_вх. Микроконтроллер через порт Р1, работающий в режиме вывода, передает двоичные коды в ЦАП, выход которого подсоединяется к входу "плюс" компаратора. Выход компаратора (двоичный сигнал) заводится на вход тестирования T0.

Программа аналого-цифрового преобразования работает следующим образом: МК выдает через порт 1 байт данных, преобразуемый ЦАП в аналоговый сигнал U_цап и сравниваемый с входным аналоговым сигналом U_вх, а затем анализирует результат сравнения. В зависимости от значения сигнала на входе Т0 МК или оставляет старший бит выводимого байта в 1, если U_цап>U_вх, или сбрасывает его в 0, если U_цап<U_вх . Затем аналогичным образом в порядке убывания весовых значений проверяется каждый бит выводимого байта:

;версия для МК48

;R4 - регистр цифрового эквивалента

;R3 - регистр бегущей страницы для указания

;     текущего взвешиваемого бита

CONVRT: MOV R5,#08H  ;загрузка счетчика циклов

        MOV R3,#1

        MOV R4,#0

LOOP :  MOV A,R3     ;сдвиг (R3) вправо на 1 разярд

        RR A

        MOV R3,A

        ORL A,R4     ;взвешивание текущего разряда

        OUTL P1,A    ;выдача промежуточного цифрового

                     ; эквивалента на ЦАП

        JT0 ENOUGH  ;если Т0=1,то выданный байт больше

                     ;двоичного эквивалента UBX, и

                     ; сохраняется старое значение R4

                     ; если Т0=0,то установленный бит

        MOV R4,A     ; запоминается в регистре R4

ENOUGH: DJNZ R5,LOOP ;декремент R5 и,если не нуль,

                     ;то переход к анализу

                     ;следующего(j-1)-го бита

Метод двойного интегрирования. Схема подключения к МК дополнительной аппаратуры показана на рис.6.14.

Первоначально на вход интегратора подается положительное напряжение E_оп. При этом на выходе интегратора через некоторое время установится отрицательный уровень, а на выходе компаратора будет сформирован сигнал 0. Процесс преобразования состоит из двух этапов. Сначала производится интегрирование входного аналогового сигнала в течение строго определенного времени Т1. Отсчет интервала Т1 производится от момента t₀ перехода напряжения на выходе интегратора через нуль. Входной преобразуемый сигнал (для данной схемы) должен быть отрицательного напряжения. Затем в момент времени t₁, на вход интегратора подается опорное напряжение Eоп (противоположной полярности) и измеряется время интегрирования Т2, которое и будет пропорционально входному напряжению (U_вх).

Время Т1 (период первого интегрирования) выбирается так, чтобы при максимальном входном напряжении (Uвх.макс.= -Еоп) интегратор не вошел в насыщение :

;версия для МК51

        MOV TMOD,#01H           ;настройка Т/С0 на

                                ;режим 16 бит

        MOV TH0,#HIGH(NOT(T1)+1);загрузка Т/С0

        MOV TL0,#LOW(NOT(T1)+1)

        SETB P1.1               ;настройка Р1.1 на ввод

        SETB P1.0               ;подача Е_оп на вход

                                ;интегратора

WAIT  : JB P1.1,WAIT            ;ожидание появление на

                                ;выходе интегратора

                                ;отрицательного уровня

        CLR P1.0                ;подача Uвх на вход

                                ;интегратора

WAITT0: JNB P1.1,WAITT0    ;ожидание момента Т0