Уч. пособие - Аналого-цифровые преобразователи сигналов - Бруханский А.В. (774519), страница 4
Текст из файла (страница 4)
13. Двоичный счетчик подсчитывает число импульсов, аоступнкних ст ПНЧ за период Т У1', задаваемый отсчегяымя нмпульсамн, которыми содцпиямое счетчика заноснтсл в выходной регкстрзашелку, Вслед за этим происходят обнуление счетчика, Число импульсов и, подсчитанных счетчиком за время г, Здесь У, - среднее значение входного напрвженнк за весь период Т Можно заметно повысить цщиость?щЧ, ерщ вместо одиовибраторв включить тактируемый импульсами стабильной частоты 0-триттер.
Неслакко убедкться (см. рж. 16), что в этом случае ПНЧ превраптлется в однобитный сигма-дельта мцвулятор. Снстевты сбора данных н микроконверторы Постепенное усложнение АЦП, появление многоканальных АЦП, АЦП со встроеккым устройством выборки-хранения, АЦП со сложной цифровой частью призело к тому, что сейчас имеются законченные олнокристальные системы сбора данных, обеспечивающие преобразование в цифровой код сигналов„ поступающих от многих датчиков н передачу нх иа микроЭВМ, Блок-схема развитой системы сбора данных приведена на рис. 18. Рис.!9, Блок.схеиа системы сбора паинька Основу системы составляет АЦП, обычно АЦП последовательного приближекия. Чтобы уменьшить число корпусов ИМС, необходимых для создания системы сбора даикьи, в схему встроены УВХ и источник опорного напряжения, Для подключения к нескольким источникам входных аналоговых сигналов используется аналоговый мультиплексор.
Чтобы сократить частоту прерываний главного процессора некоторые системы сбора данных снабжаются оператквным запоаткнающим устройством обратного магазинного типа НгО - агат 1арайга1 оо1ра (первый вошел - первый вьциел). Измеритель усилитель УПК, входятций в систему„меняет свой козффицнент усиления по команде от схемы управления. позволяет в~внять диапазоны аналоговых сигналов с различных входов. Схема управления может млючать оперативное затюмншощее устройство (ОЗУ), в которое загружается от главного процессора блок рабочих команд.
Зтн команды содержат сведения о том, какие операционные режимы использовать, какие из входных яатлцюв дйжны бы1ь однощюводными, а какие» объединяться с образованием диФФеренциальных пар, иасколью часто и в каком порядке следует производить выбоРку для каждого канала. Встроенный в систему сбора данных цифровой таймер определяет темп преобразования АЦП.
Характерным примером системы сбора данных является А07581 (отечественный вняло~ - 572 ПВ4), содержашая 8-входовый аналоговый мультиплексор, 8-разрядный АЦП последовательного приближения, н ' запоминаюшее устройство Р1РО с организацией 8х8 бит. Другой пример - А01360, включакпиая 8-вхоловый аналоговый мультиплексор, измерительный усилитель с программируемым коэффициентом усиления от 1 ло 128, 16-разрядный АЦП на основе интегрирующего ПНЧ, ИОН, микропроцессор, ОЗУ режима и ПЗУ коифигурации.
Одной из наиболее развитых является систем» сбора дакиых 1М12458, которая содержит 8- клоповый аналоговый мульткилеисор, УВХ, 13-разрядный АЦП последовательного приближения, память типа Г1Ю с организацией 32х16 бнт, ОЗУ команд и 16-биткый цифровой таймер. Для повышения быстродействия установление коэффициента передачи и выборка данных может осушествлягься по каждому каналу иидивидуакыю. Так, например, 4-х канальная система сбора данных А07865 содержит четыре цепи масштабирования входного сигнала н четыре устройства слежекияйранения, включенные ло мультиплексора.
Особый класс устройств с аналого-цифровымк преобразователямн представляют собой микрокоиаерюоры. Некоторое время назад бьаи попытки создания аалоговых программируемых матриц, т,е, устройств, включавших операционные усилители н другие аналоговые ячейки, связи между ирорымн можно было ) стаиовить программным путем. Эти попытки коммерческого успеха не имели. Недавно некоторые фирмы, например, Апа1ои Оеясеа, качали выпуск программируемых устройств для преобразоваин» аналоговых сигналов, май ~ е пмп. принимает аналоговые сигналы, преобразует их в цифровые коды„по программе, записанной в ПЗУ микроконтроллера, обрабатывает эти лба к с помощью ЦАП вновь преобразует результаты и аналоговые гибкостью н точностью.
В частности, микрозаквержор АВкС$12 содержит Э-канальный мультиплексор, УВХ, 12- разрядный АЦП последовательного кркближвкиа с про 200 кПс, два И-разрядных ЦАП н мнкроюнтроллер с системой юмакд семейства МС8-51, Инз ерфейсы АЦП Важную часть аналого-цифрового преобразователя составляет цифровой интерфейс, т.е. схемы, обеспечивающие связь АЦП с приемниками цифровых скгиалов. Структура цифрового интерфейса определяет способ подключекня АЦП к приейккку выходного юда, например, микропроцессору, мккроконтроллеру нли цифровому процессору сигналов. Свойств цифрового интерфейса непосредственно вл~яют иа уровень верхней границы частоты преобразования АЦП.
Наиболее часто применяют способ связи АЦП с процессором, прн котором АЦП явлаетса для процессора как бы одион нз ячеек памяти. Прк этом АЦП имеет необходимое число адресных входов, дешифратор адреса к подключается непосредственно к адресной шине н шине данных процессора. Для этого он обазятельно должен иметь выходные каскады с тремя состояниями, Другое требование совместной работы АЦП с микропроцессорамн, называемое программным сопрвкением, квляетса общим дла любых систем, в юторые входят ЭВМ к АЦП.
Имеется несколько способов протрем 1ного сопряженна А,ЦП с процессорамк Рассмотрим основные, Проверка сигнала преобразовании. китсе способ состоит в том, что команда начала преббразования "Пуск" периодически.неааатся иа АЦП от таймера, Процессор находится в цикле ожидания от АЦП сигнала окончания преобразования "Готов", после югорого выходлт из цикла, считывае~ даикые с АЦП и в соответствии Ф ю" входит в цикл ожидания. Здесь АЦП выступает и роли ведущего уйройства (шатает), а кроцессор - ведомого (зЬте). Этот способ почти ке требует дополнительной аппаратуры„но пригоден толью в системах, где процессор ие слишком загружен, т.е, длительность обработки данных от АЦП меньше времени преобразования АЦП. Указанный способ позволяет максимально использовать производительность АЦП.
Если длительность обработки данных от АЦП составляет заметно больше времени преобразования АЦП, можно использовать вариант этого способа, отличающийся тем, что сигнал "Пуск" юступает от процессора. Процессор выполняет основную программу обработки дакных, а затем считывает данные с АЦП н вновь запускает его. В этом случае процессор выступает в роли ведущего устройства, а АЦП - ведомого. Простое прерывание. Выдав команду "Пуск", процессор продолжает работу по основной программе. После окоичанн» преобразования формируется сигнал прерывания, юторый прерывает и процессоре вычисления и включает процедуру поиска периферийного прибора, пославшего сигнал прерывания. Этв процедура состоит е переборе всех периферийных устройств до тех пор, пока ие будет найден нужный.
Преимушество этого способа по сравнению с предьц1ущнм проявляется в большем числе преобразований з» одно к то же время, если ЮП ~ . ЮОВ р ФС А оказаться даже медленнее предыдущего, так как н» обработку прерывания требуется значительное время, Векторное прерь1ваппе, Этот способ отличается от предыдущего тем, что вместе с сигналом прерывания посылается н адрес протраммы обращения к данному АЦП. Следовательно, ие нужно перебирать все периферийные приборы. Примой доступ к памяти. Здесь также используется прерывание, ю в отличие от предыдущих двух спОсОбОВ, управление по системе прерывания передветса иа специальный интерфейс, который и производит перезапись данных преобразования в память, минуя регистры процессора.
Это позволяет сократить длительность прерывания до одного такта. Номера ячеек памяти хранятся адресном регистре интерфейса. Дяя этой цели выпускаются ИМС контроллеров прямого доступа к памяти, В зависимости от способа пересылки вь1ходного слова из АЦП в цифровой приемник разлнчжот преобразователи с последовательным и параллельным интерфейсами выходных данных. Последовательный интерфейс медленнее параллельного, однако он позволяет осуществить связь с цифровым приемннюм значительно меныпкм количеством линий и и иескпкько раз сократить число выводов ИМС. Поэтому обычно параллельный интерфейс используегси и параллельных к последовательно-параиаельиых АЦП, а последовательный е, в кнтегрируккдкх, В АЦП п©ф$щфватидыюго приближения пркмеалпотса как параящльный (например, 11031182), так и последовательный (иапйимер, АР7$93) интерфейсы. Некоторые А14П последовапльного приближении (например, АМЗИ) имеют интерфейс обоих типов, АЦП с нараллельным интерфейсом иыходньи данных АФ7 с паралявльиыи инюмрфвйсом выходкых данных.
В простейших случаях, характерных для параллельных АЦП н преобразователей ранних моделей, интерфейс осуществляется с помощью Х-р орялиого регистра хранения, имеющего три состояния выхода, Здесь Х - разрядность АЦП, На рнс. 20 представлена функииокальная схема такого А14П н временные диаграммы работы интерфейса. б) Рис. ЗХ АЦП с пвраллельиыи интерФейсом На нарастающем фронте ааиала "Пуск" УВХ преобразователя переходит в режим хранения и иииниируется пропесс преобразования.
Когда преобразование заверащио, на выходную линию "Готов" выводится импульс, что указывает на то, что в выхс1диом регистре АЦП находится новый результат. Сигналы "С$" (выбор кристалла) и "КР" (Чтение) уп1авляют выводом данных для передачи приемнику. Для того, чтобы упростить связь многоразрцрюго (ИЩ АЦП с 8-разрядным мккропропессором или микроконтроллером в некоторых ИМС (нащищ~р, ~4АХ16~) реализована побайтова» выдача выходного слова, Если сигнал НБЕИ, управляющий режимом вывода, имеет кнзкий уровень, то старппее биты выходного слова поступают на соответствующие нм выводы (Фи 12-разрядного АЦП на выводы РОЗ...ОО1ц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
