На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Цифро-аналоговый преобразователь

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 05.07.2012. Сдан: 2010. Страниц: 32. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
           
     Введение 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Аналоговые  устройства обработки сигналов продолжают занимать важное место в промышленной электронике. Это объясняется тем, что большинство типов первичных  преобразователей физических величин  – датчики температуры, давления и пр. - являются источниками аналоговых сигналов, а многие исполнительные элементы в объектах управления – электродвигатели, электромагниты и т.п. – управляются непрерывно изменяющимся электрическим током.
     Сложные системы управления, основой которых являются цифровые вычислительные комплексы, сопрягаются с объектами управления и датчиками с помощью аналоговых и аналого-цифровых устройств. Всё это стимулирует ежегодное появление в мире многих десятков новых моделей аналоговых и аналого-цифровых интегральных схем (ИМС). С точки зрения технологии изготовления ИМС делятся на полупроводниковые (монолитные, твердотельные) – изготавливаемые целиком на одной пластине кремния и гибридные – у которых резисторы, конденсаторы и соединительные проводники изготавливаются методом пленочной технологии, а бескорпусные активные элементы в виде чипов приклеиваются на пассивную часть схемы. Гибридные ИМС дороги, менее надежны и применяются в тех случаях, когда отсутствуют монолитные ИМС с необходимыми параметрами. Поэтому большинство современных моделей ИМС монолитные.
      История интегральных микросхем началась 12 сентября 1958 г., когда в лаборатории  фирмы Texas Instruments Джеком Килон (JacK S. Kilby) был продемонстрирован генератор сигналов, изготовленный им на кусочке германия размером 11х1.5 мм. Прологом этого события явилось изобретение Джином Хорни (основателем фирмы Fairchild Semiconductor) пленарного транзистора. В 2000 году Дж. Килби за изобретение интегральной схемы был удостоен, совместно с российским физиком Ж.И. Алферовым Нобелевской премии по физике. Появление интегральной микросхемы было вызвано стремлением снизить стоимость и повысить надежность электронных устройств за счет параллельного изготовления в едином технологическом процессе как активных элементов (транзисторов и диодов), так и пассивных (резисторов и конденсаторов). Впоследствии оказалось, что совместное изготовление транзисторов позволило лучше согласовать характеристики, а это очень важно, например, для входных каскадов операционных усилителей. Расположение транзисторов в непосредственном тепловом контакте друг с другом обеспечило повышение температурной стабильности аналоговых схем, а микроскопические размеры и близость элементов друг к другу – повышение их быстродействия.  
 

     В двадцатилетней истории развитии технологии и схемотехники цифровых ИС (ЦИС) можно условно выделить четыре этапа:
     Первый (60-е годы) – разработка базовых  серий ЦИС малой степени интеграции, выполняющих простые логические функции. Такие ЦИС принципиально  повысили надежность вычислительных устройств.
     Второй  этап (70-е годы) – разработка ИС средней  степени интеграции, таких как  счетчики, регистры, дешифраторы, матрицы  ЗУ с числом эквивалентных элементов  не более 1000. Функциональный состав разработанных  на предыдущем этапе серий постоянно расширяется именно за счет таких ИС.
     Массовое  производство ЦИС малой и средней  степени интеграции стало отправным  пунктом для выпуска первых БИС  с числом элементов до 10 тыс. Этот (условно – третий) этап относится  к концу 70-х годов. Как пример можно вспомнить о широком распространении в то время карманных калькуляторов (простейших – школьных и программируемых - инженерных).
     На  четвертом, современном, этапе имеются  имеются технологические возможности  изготавливать серийно БИС с числом элементов, на порядок большим (и даже свыше 100 тыс). Таким количеством элементов весьма трудно распорядиться разработчику, даже оснащенного мощной системой машинного проектирования. Поэтому сейчас характерны различные БИС с повторяющейся, т.е. регулярной (например матричной) структурой. Обычно это запоминающие устройства ЗУ: постоянные (ПЗУ) и оперативные (ОЗУ). Применяется и другой прием: на большом по размеру кристалле определяется несколько ранее оправдавших себя БИС. Получается так называемая «сверх - большая» БИС (СБИС). Эти СБИС могут быть однокристальными микро – ЭВМ. Весьма перспективны программируемые логические матрицы.
      На протяжении этих четырех этапов достигли максимального  совершенства ИС трех типов логики: транзисторно-транзисторной (ТТЛ) - универсальной, эмиттерно - связанной (ЭСЛ) – сверхскоростной и КМОП – экономичной. Появились так же БИС на перспективной биполярной логики, называемой интегрально инжекционной логикой.
     Широкое распространение цифровых вычислителей в устройствах обработки текущих сигналов требует применение ИС как для прямого преобразования исходной аналоговой величины в соответствующий ей цифровой эквивалент, так и для обратного преобразования выходных цифровых данных в пропорциональные аналоговые уровни. Связь между аналоговыми и цифровыми сигналами осуществляется посредством АЦП. Обратное преобразование выполняется с помощью ЦАП (преобразователя цифра - аналог). Объясняется это  тем, что первичная, исходная информация о различных физических величинах и процессах носит, как правило аналоговый характер. Использование полученных после цифровой обработки результатов так же в большинстве случаев требует их аналогового представления. Следовательно, любая система, использующая цифровые методы обработки информации, должна содержать устройства взаимного преобразования аналоговых и цифровых сигналов. Роль таких устройств выполняют аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи (АЦП и ЦАП).
     Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) представляет собой  сложное электронное устройство в интегральном исполнении с развитой внутренней структурой.
     Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) – устройства, которые принимают входные аналоговые сигналы и генерируют соответствующие  им цифровые коды, пригодными для обработки микропроцессорами и другими цифровыми устройствами.
     Принципиально не исключена возможность непосредственного  преобразования различных физических величин в цифровую форму, однако эту задачу удается решить лишь в  редких случаях из-за сложности таких  преобразователей. Поэтому в настоящее время наиболее рациональным признается способ преобразования различных по физической природе величин сначала в аналоговые электрические сигналы в виде тока или напряжения с амплитудой, пропорционально измеряемой величине, а затем уже с помощью АЦП их переводят в цифровую форму.
     В настоящее время известно большое  число методов преобразования напряжения – код. Эти методы существенно  отличаются друг от друга потенциальной  точностью, скоростью преобразования и сложностью аппаратной реализации.
     В основу классификации АЦП положен признак, указывающий на то, как во времени разворачивается процесс преобразования аналоговой величины в цифровую. В основе преобразования выборочных значений сигнала в цифровые эквиваленты лежат операции квантования и кодирования. Они могут осуществляться с помощью последовательной, либо параллельной, либо последовательно-параллельной процедур приближения цифрового эквивалента к преобразуемой величине.
     Важную  часть аналого-цифрового преобразователя  составляет цифровой интерфейс, т.е. схемы, обеспечивающие связь АЦП с приемниками цифровых сигналов и правила (протокол) обмена данными. Структура цифрового интерфейса определяет способ подключения АЦП к приемнику выходного кода, например микропроцессору, микроконтроллеру или цифровому процессору сигналов. Свойства цифрового интерфейса непосредственно влияют на уровень верхней границы частоты преобразования АЦП.
     Постепенное усложнение АЦП, появление многоканальных АЦП, АЦП со встроенным устройством  выборки – хранения, АЦП со сложной  цифровой частью привело к тому, что сейчас имеются законченные однокристальные системы сбора данных, обеспечивающие преобразование в цифровой код сигналов, поступающих от многих датчиков и передачу их на микро – ЭВМ.
      Так же появились  современные средства обработки и передачи аналоговых сигналов, такие, как системы обработки речи, беспроводная и проводная связь, которые должны содержать в своем составе аналого – цифровые и цифро – аналоговые преобразователи, цифровые процессоры сигналов и фильтры. При современном развитии микро схемотехники естественно разместить если не на нее, то хотя бы часть перечисленных устройств, на одном кристалле. Устройства, в состав которых входят АЦП и ЦАП, а также схемы аналогового и цифрового интерфейса называют кодеками (Кодер / ДЕКодер).
     К 80 годам в нашей стране в связи  с большим развитием между  уровнем теоретической и практической подготовки молодых специалистов в  области вычислительной техники  появилась необходимость в ликвидации компьютерной безграмотности. Было принято решение о проведение реформы профессионально – технического образования, на базе широкого внедрения электронно-вычислительной техники (ЭВТ) и введение в программу учебных заведений курса «Основы информатики и вычислительной техники», даже на непрофилирующих специальностях. Были созданы компьютерные классы и лаборатории ЭВМ, в которых учащиеся знакомились с принципом действия компьютера и его работой.
     В свете вышеизложенного в данном курсовом проекте разрабатывается  действующий макет, который может  быть использован в учебном процессе – модуль аналого – цифрового преобразователя SHD-ADC/485. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Обоснование выбора схемы МАЦП 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      В данном курсовом проекте разрабатывается модуль аналого – цифрового преобразователя SHD - ADC/485, на базе которого изготовлены универсальная установка для исследования люминофоров и модуль преобразования аналогового сигнала для медицинских исследований. Сложности, связанные с установкой нестандартного оборудования на материнскую плату PC, привели к созданию модулей подключаемых к последовательному порту PC. Модуль SHD-ADC/485 работает на скорости передачи данных до 115200 бит/с. Это ограничение связано со скоростью работы порта PC. Взаимодействие модуля с PC организованно при помощи программного обеспечения, работающего в среде WINDOWS или DOS. Модуль разработан для решения конкретных задач. Применение модуля как АЦП и генератора ШИМ сигнала делает его универсальным устройством для многих применений. Дополнительно модуль оборудован узлом управления блоком питания Б5-49.
       Модуль SHD-ADC/485 обеспечивает:
    - преобразование аналоговых величин в цифровой код для последующего отображения на индикаторе или для передачи по интерфейсу RS-485 или RS-232;
    - преобразование цифрового кода в аналоговую величину для управления устройствами, имеющими аналоговый вход управления;
    - подачу ШИМ сигнала управления устройствами, имеющими вход ШИМ, дистанционное управление различными устройствами;
    - управление блоком питания Б5-49.
       Модуль SHD-ADC/485 является составной частью системы управления и может использоваться как в виде отдельного устройства, так и совместно с PC для управления различными объектами. Программирование модуля SHD-ADC/485 производится с помощью клавиатуры, путем занесения в ячейки памяти необходимой информации или PC при помощи программы настройки модуля.
       Модуль предназначен для установки  внутри помещения и рассчитан  на круглосуточный режим работы. Что и обусловило выбор данной схемы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 

Описание работы МАЦП по схеме электрической структурной 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Модуль аналого-цифрового  преобразователя состоит из 4 плат, соединенных между собой интерфейсными  шлейфами через порты ввода / вывода.
     Плата центрального процессорного устройства (ЦПУ) предназначена для решения задач управления периферийными платами и обработки информации. ЦПУ состоит и микропроцессора (МП) PIC16F874, последовательного интерфейса RS – 485, собранного на микросхеме MAX487 (последовательного интерфейса RS–232, собранного на микросхеме MAX232), энергонезависимой памяти на микросхеме 24LC16B, часов реального времени с будильником на микросхеме PCF8583P, стабилизатора напряжения, последовательных регистров сдвига с параллельным выводом информации. К ЦПУ подключаются три платы – платы индикации и клавиатуры, плата АЦП и плата управления блоком питания Б5-49. Плата ЦПУ спроектирована таким образом, что позволяет решать широкий круг задач. Адаптация платы под различные задачи является путем установки переключателей, установки необходимых микросхем и изменение программного обеспечения МП. Программным обеспечением определяются все основные пользовательские сервисные функции. Программное обеспечение (ПО) размещается в EEPROM МП PIC16F874.
     Плата АЦП предназначена для согласования уровня сигналов и управления внешними устройствами. На плате АЦП расположены входные усилители, фильтры низкой частоты для уменьшения помех при измерениях, преобразователь напряжения для питания  операционных усилителей, выходные 16 разрядного ШИМ, реле для управления внешними устройствами.
     Плата индикации и клавиатуры предназначена  для отображения информации и  ввода данных с клавиатуры. Плата  индикации и клавиатуры состоит  из индикаторов и кнопочных микропереключателей.
     Плата управления блоком питания Б5-49 предназначена для дистанционной установки выходного напряжения и тока стабилизации блока питания Б5-49 с РС. Она состоит из последовательных регистров сдвига для преобразования последовательно поступающих данных в параллельный код для управления ключами, собранными на транзисторах, и стабилизатора напряжения.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


Необходимость модернизации схемы МАЦП 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Модернизация  схемы МАЦП производится путем замены микропроцессора (МП). Необходима замена для того, чтобы улучшить качество работы схемы: увеличить тактовую частоту работы процессора, уменьшить энергопотребление, увеличить быстродействие и для дальнейшей синхронизации с персональным компьютером (ПК).
     Заменяется  же МП БИС PIC16F871 на МП БИС PIC16F877, характеристики которых приведены ниже в качестве сравнения. 
 
 
 

      МП  БИС PIC16F871   МП БИС PIC16F877  

FLASH память программ до   FLASH память программ до
2Кх14 слов   8Кх14 слов 
Память данных (ОЗУ) до  Память данных (ОЗУ) до
128х8 байт  368х8 байт
Тактовая частота 15 МГц  Тактовая частота 20 МГц
ЭСППЗУ память данных до  ЭСППЗУ память данных до
64х8 байт  256х8 байт
Диапазон рабочих  напряжений   Диапазон рабочих напряжений
питания от 2 до 5.5 вольт  питания от 2 до 5.0 вольт 
 

      Из  приведенных выше параметров видно, что МП БИС PIC16F877 превосходит МП БИС PIC16F871: выше тактовая частота, намного выше объем FLASH памяти и памяти данных (ОЗУ), шире диапазон рабочих напряжений.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

Обоснование выбора элементной базы
модернизированной схемы МАЦП 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Схема МАЦП построена на следующих микросхемах: 


                           Память программ:
                                             - байт                                                 256
                                             - отр/flash слов                          8192х14                                                                                                                       - ПЗУ слов                                          -   
                                 - С ППЗУ байт                             256
                                 ОЗУ байт                                           368
                                 Линии ввода/вывода                        33
                                 Тип корпуса                         4OP, 44ML
                                                          44L, 44PT
                                 Тактовая частота  МГц                      20
                                         Аналоговая часть:
                                 - канал АЦП                           8х10 разр.
                                 - компонаторов                              2
                                          Цифровая часть:
                                 - ШИМ 10 разр.                                   2
                                 - таймеров watch dog             1-16 разр.
                                                                                   2-8 разр.
                        - послед. вход/выход         AUSART,                                                                                                                                                                                                                 MIGC  

                                                        -    -   --  --  -  -  а-000-----0—000000000000-000000000000-                                    
                       
                       

Рис.1 Условно  – графическое обозначение микропроцессора  БИС PIC16F877 
 
 
 
 

                        Внутреннее ОЗУ, бит                   256х8
                           Uпит., В                                         1,0…1,6
                          I потр. макс. мА:
                           - активный режим                        0,2
                           - режим покоя                               0,05
                            Стаб. Частоты х10-6 внешняя
                                                                                         Траб., С0                                       40..+85
                                                                                         Корпус                                    DIP8, SO8 
 

Рис. 2 Условно  – графическое обозначение постоянного основного запоминающего устройства БИС PCF8583
                               
 
 
 

 
           Напряжение питания                            3 – 8В
               Максимальное выходное напряжение          
               низкого   уровня                                    ? 1В
                    Максимальное  выходное напряжение                                                                                                                                                                                                                                                                               высокого уровня                               ? 9В
                   Входная емкость  при                         UП = 10В
                                                                 ? 7,5пФ
                   Ток потребления  при                         UП = 10В
                                                                 ? 10мА
                         Максимальная частота следования                                               импульсов тактовых
                   сигналов при                                     UП = 10В
                                                          ? 25МГц 
                         Время перехода при включении                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     (выключении) при                             UП = 10В
                                         ? 100нс 

    Рис. 3 Условно - графическое обозначение  регистра БИС CD4094B 


                      Кол – во циклов
                      записи/стирания                         1м
            Объем Кбит                        16х(8)  
                 Скорость записи                           5мс
                 Fтакт. макс                                       400 МГц
                                              Uпит.                                                 2.5…4.5В
                                              Траб.                                              -40…+125 Со
                                              Корпус    MSOP8, SOT23 

    Рис. 4 Условно – графическое обозначение  перепрограммируемого постоянного  запоминающего устройства БИС 24LC16B 

           Макс. скорость передачи данных                                                                                                                  Мбит./с         0.25
                      Кол-во драйверов  RS-485                      1
                      Кол-во приемников RS-485                   1
                      Кол-во станций          32
                      Режим микропотреб. тока,  мА              500нА
                                  Uпит., В:
                                  - тип         5
                                  - макс        12
                                   I потр. (без нагр.):
                                  - тип         0,12
                                  - макс        0,65
                                  Корпус        DIP8 

    Рис. 5 Условно – графическое изображение приемопередатчика БИС MAX235 
     
     
     

               Макс. Скорость передачи данных
                                                                 к/бит             120
           Навесные конденсаторы 
                                        кол-во/номинал              4/0,1
                    Кол-во драйверов     2
           Кол-во приемников     2
         Uпит. В:
           - тип      5
           - макс      6
         I потр. (без нагр.), мА:
           - тип       8
                                   - макс     15
                                Корпус DIP16 
 

Рис. 6 Условно  – графическое обозначение приемопередатчика  БИС MAX487 
 

                        I вых. ном., А 3
                      I вых. ном., В 5
            ? U вых. %          2
                 U вх. макс., В        15
                 I потр., мА          -
                ? U вых. (от U вх.), мВ         -
                                         ? U вых. (от I вых.), мА  -
                                            Т раб., оС                                         - 40…+85  
     

          Рис. 7 Условно – графическое обозначение  стабилизатора напряжения БИС                        К142ЕН5А
                             U вых., В                                              4,6 – 5,5
                                                                I вых., А 3
       Uds, В         1,7
                      U вх. макс., В        15
                      I потр., мА          -
                      ? U вых. (от U вх.), мВ         -
                                               ? U вых. (от I вых.), мА  -
                                               Т раб., оС                                           - 40…+ 85 
     

    Рис. 8 Условно  – графическое обозначение стабилизатора  напряжения БИС 78L05 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

           Ucc B     3 -15
          Icc A      0,03
          Iol мA      0,36
          tp нс       420
           oC    -45…+85 
     
     
     
     
     

Рис. 9 Условно  графическое обозначение триггера D-типа ИМС К561ТМ2 

 
 
 

      I cен  мА         0,015
      I сеl   мА                  0,015 tplh не                 235 tplh не                  240
      Iон мА                    0,24
      Iol мА                0,24 Т   оС       -45…+85                   
                    
 
 

Рис. 10 Условно  – графическое обозначение логических элементов 2ИЛИ – НЕ ИМС К561ЛЕ5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Из  приведенных параметров очевидно, что  они обладают следующими достоинствами: высокое быстродействие, малая потребляемая мощность, совместимость по уровню входных и выходных сигналов, что и обусловило выбор данной элементной базы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 

Описание  работы МАЦП по схеме электрической  принципиальной модернизированной 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Рассмотрим работу схемы электрической принципиальной МАЦП, в положительной логике (уровень логической единицы U1=2,4В, уровень логического нуля U0=0,45В).
     Сигналы с ZQ1 (кварцевого резонатора) (допустим 10) поступают на входы OSC1 и OSC2 МП (DD1 БИС PIC16F877) (выводы 13, 14). МП обеспечивает выполнение операций по вводу, обработке и выводу данных через любые доступные порты и интерфейсы. Конденсаторы C19, C20 и резонатор, включенный между выводами 15 и 16 DD1, позволяют получить частоту для таймера TMR1, отличную от частоты 5МГц, которая обычно получается путем деления частоты основного резонатора ZQ1 20МГц на четыре. Резисторы R21 и R22 являются подтягивающими для шины PC. Хотя микропроцессор PIC16F877 имеет аппаратную поддержку этой шины, в модуле она реализована программными методами. Резисторы R17 – R20 являются подтягивающими для входов порта В4 – В7, которые используются для обслуживания внешних устройств. В модуле АЦП данные входы не задействованы.
     Микросхема  DD2 24LC16B представляет собой EEPROM с доступом по шине I2C, в которой размещено программное обеспечение при изменение которого плата адаптируется под различные задачи, путем установки переключателей. По выводам 1,2,3 при подачи сигналов (допустим 111) с высоким выходным сопротивлением происходит запись информации. Для предотвращения стирания информации необходимо установить джампер J1 для блокировки процесса записи в EEPROM. Джамперы J2, J3, J4 предназначены для установки slave – адреса микросхемы 24LC16B по шине PC.
     На  микросхеме DD8 MAX707 (MAX708) собран супервизор питания (SV) с функцией сторожевого таймера реализует цепь C27C26R11R23VD7. при наличии импульсов на выходе четвертого разряда индикации эта цепь обеспечивает на входе MR DD8 уровень лог.1. Выход четвертого разряда выбран из соображений оптимальности разводки печатной платы, и в принципе им может быть любой. Резистор R23 необходим для разряда конденсатора C27.
     Диод  VD7 обеспечивает прохождение импульсов на времязадающий конденсатор С26. резистор R11 обеспечивает разряд конденсатора С26 в интервалах между импульсами на коллекторе транзистора VT4. Конденсатор С3 и резистор R1 представляют собой классическую схему сброса микропроцессора PIC16F877.
     Перемычка J16 служит для отключения цепи сброса при внутрисхемном программировании. В этом случае программатор подключается к межплатному разъему расширения Х1, сигналы на который поступают с шины ввода/вывода на выводы с 1-29. Сигналы эти задают микросхемы DD1, DD2, DD3, DA2, DA3.
     По  выводам 5 и 6 из энергонезависимой памяти сигнал поступает на выводы 5 и 6 с подачей сигналов 10 на микросхему PCF8583 – часы, представляющие собой RAM, которые предназначены для управления внешними устройствами с привязкой к реальному времени. Джампером J15 устанавливается slave – адрес микросхемы DD3. Джампер J15 устанавливают для обеспечения прерывания от микросхем часов.
     Далее по шине ввода/вывода с выводов МП 25,26,19 сигналы 10 поступают на узел оптической развязки, собранный на микросхемах  DA2, DA3. Этот узел обеспечивает скорости передачи данных до 250000 бит/с включительно, что необходимо для работы по протоколу DMX512.
     Сигнал  высокого уровня подаваемы с выводов 33 – 1 на узел питания, собранный на микросхеме DA1, конденсаторах С7, С8 и диоде VD3, который защищает устройство от неправильного включения блока питания. Конденсатор С7 рекомендуется установить как можно большей емкости при наименьших габаритах, например 470 или 1000 мкФ на 16В, конденсатор С8 не рекомендуется устанавливать больше 10 мкФ, так как это может сказаться на надежности работы схем сброса микропроцессора при включении питания.
     Микросхемы  DD4, DD5 представляет собой узел интерфейсов, выходные сигналы которых поступают на разъемы Х4 и Х5.
     Для обеспечения питания оптически  изолированной части схемы, применен импульсный преобразователь напряжения на транзисторе VT9. Автогенератор работает на частоте 30кГц, которая определяется номиналом конденсатора С21. напряжение снимаемое со вторичной обмотки трансформатора Т1, выпрямляется диодами D5, D6, а затем сглаживается конденсатором С24. Благодаря тому, что генератор работает на высокой частоте, удалось снизить емкость конденсатора С24 до 0,1 мкФ применить конденсатор для поверхностного монтажа. Постоянное напряжение поступает на линейный стабилизатор напряжения, собранный на микросхеме 78L05.
      С выводов  В1 – В3 сигналы 101, поступающие с МП подаются на узел управления индикацией. Он собран на микросхеме DD4 и DD5, транзисторах VT1 – VT8 и перемычках J8 и J13.
     Первая  особенность состоит в применении микросхем сдвиговых регистров  DD4 и DD5, что сокращает число необходимых портов микропроцессора. Микросхемы последовательных регистров сдвига CD4094 имеют четыре входа – вход тактовых импульсов С для подачи импульсов сдвига информации, вход смены информации на выходах W, вход разрешения выдачи информации ОЕ и вход данных D. При подаче лог. 1 на вход W данные из сдвигового регистра переписываются в параллельный регистр. При наличие на входе разрешения ОЕ уровня лог. 1 выходные каскады переходят в активное состояние, а при лог. 0 – в высокоимпедантное состояние. На вход D подают входные данные для регистра сдвига. Микросхемы CD4094B имеют два выхода для каскадирования микросхем – один прямой (вывод 10), а другой инверсный (вывод 9) – и восемь выводов данных. Таким образом при подаче импульсов 101 на выходе будет 10011010, которые поступают на разъемы Х2 и Х3.
     Вторая  особенность, что этот узел легко  адаптировать под индикаторы с общим  анодом и катодом. Для индикаторов  с общим катодом необходимо установить J8 в правое по схеме положение (эмиттеры транзистора соединены с общим проводом устройства, на плату установить транзисторы структуры p-n-p серии КТ503), а на месте перемычки J13 установить резистор номиналом 4,7 кОм, между входом микропроцессора А4 и плюсом источника питания.
     Для индикаторов с общим анодом (используемые в этом устройстве) необходимо установить перемычку J8 в левое по схеме положение (эмиттеры транзисторов соединены с плюсом  источника питания), на плату установить транзисторы структуры p-n-p (серии КТ5О2), а на месте перемычки J13 установить резистор номиналом 4,7 кОм, между входом микропроцессора А4 и общим проводом. Во время инициализации микропроцессор определит тип установленного индикатора и изменит необходимые настройки.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 1. 
 

A0 A5
D0 D7
B0 B7
C0 C4
A0 A3
E0 E2
C5 C7
RD WR RX PME RST
1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1
2 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
3 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0
4 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1
5 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0
6 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0
7 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1
8 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

      У 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


Описание  работы МП БИС PIC16F877  по схеме электрической функциональной 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


      У
      Рассмотрим  работу микропроцессора БИС PIC16F877 в положительной логике, (уровень логической единицы U1=2,4В, уровень логического нуля U0=0,45.)
     В состав микропроцессора БИС PIC16F877 входят:
Блок  памяти (АЛУ, РОН, РСН, стек, регистр  FSR, регистр STATUS),
Блок  управления и синхронизации,
Порты ввода / вывода,
Блок  таймеров (TMR0, TMR1, TMR2),
ССР модуль,
Модуль  ведущего синхронного последовательного порта (MSSP),
Универсальный синхронно – асинхронный передатчик (USART),
Модуль 10 – разрядного АЦП.
      В микропроцессоре имеется 2 вида памяти: память программ и память данных, имеющие  раздельные шины данных и адреса, что  позволяет выполнять параллельный доступ. Память программ физически реализована во флэш памяти (13 - разрядный счетчик РС, способный реализовать 8к х 14 слов памяти программ). Память данных разделена на 4 банка, которые содержат регистры общего и специального назначения (FSR). Арифметико – логическое устройство представляет собой параллельное восьмиразрядное устройство, позволяющее выполнять арифметические, логические операции и операции сдвига над данными, представленными в двоичном коде, а так же обрабатывать данные представленные в двоично – десятичном коде.
      Блок  управления и синхронизации предназначен для выработки сигналов, обеспечивающих выполнение команд, и состоит из встроенного тактового генератора, к внешним выводам которого, OSC1 и OSC2 (выводы 14, 15) подключается кварцевый резонатор, формирователя внутренних тактовых сигналов и формирователя сигналов состояний и режимов работы.
      Блок  таймеров предназначен для подсчета внешних событий, получения программно управляемых временных задержек, выполнения времязадающих функций микропроцессора.
      Порты ввода / вывода предназначены для  ввода или вывода информации, работа которых осуществляется от подачи импульса 0 или 1.
      ССР модуль содержит 16 – разрядный регистр  захвата данных, 16 – разрядный  регистр сравнения, двух 8 – разрядных (ведущий и ведомый) регистров ШИМ.
      Модуль  синхронного последовательного  порта (MSSP) используется для связи с периферийными микросхемами или другими микроконтроллерами. Периферийными микросхемами могут быть: АЦП, EEPROM память, сдвиговые регистры и др. Модуль работает в 2 режимах: в режиме последовательного параллельного интерфейса (SPI) и в режиме inter - integrated circuit (I2C).
      USART – модуль последовательного ввода / вывода, который может работать в полудуплексном режиме для связи с терминалами, персональными компьютерами или синхронном полудуплексном режиме для связи с микросхемами ЦАП и АЦП, EEPROM и т.д. USART может работать в 3 режимах: асинхронный полный дуплекс, ведущий синхронный полудуплекс, ведомый синхронный полудуплекс.
      Модуль  АЦП предназначен для преобразования аналогового сигнала в цифрой для дальнейшей его обработки.
      Основные  достоинства:
Выбор тактового генератора;
Сброс: сброс по включению питания (POR); таймер включения питания (PWRT); таймер запуска генератора (OSC); сброс по снижению напряжения питания (BOR);
Прерывания;
Сторожевой  таймер (WDT);
Режим энергосбережения (SLEEP);
Защита  кода программы;
Область памяти для идентификатора;
Внутрисхемное программирование по последовательному  порту (ICSP);
Режим низковольтного последовательного  программирования;
Режим внутрисхемной отладки (ICD);
      В микроконтроллере встроен сторожевой таймер WDT, который может быть выключен только в битах конфигурации микроконтроллера. Для повышения надежности, сторожевой таймер имеет собственный RC генератор.
     Дополнительных  два таймера выполняют задержку старта работы микроконтроллера. Первый, таймер запуска генератора (OST), удерживает микроконтроллер в состоянии сброса, пока не стабилизируется частота тактового генератора. Второй, таймер включения питания (PWRT), срабатывает после включения питания и удерживает микроконтроллер в состоянии сброса в течении 72 мс (типовое значение), пока не стабилизируется напряжение питания. В большинстве приложений эти функции микроконтроллера позволяют исключить внешние схемы сброса.
     Режим SLEEP предназначен для обеспечения низкого энергопотребления. Микроконтроллер может выйти из режима SLEEP по сигналу внешнего сброса, по переполнению сторожевого таймера или при возникновении прерываний.
     Выбор режима работы тактового генератора позволяет использовать микроконтроллеры в различных приложениях. Режим  тактового генератора RC позволяет уменьшить стоимость устройства, а режим LP снизить энергопотребление. Биты конфигурации микроконтроллера используются для указания режима его работы.
     Микропроцессор  может работать в следующих режимах: проверка программной памяти; режим  работы с внутренней памятью; режим  работы с внешней памятью; режим  пошагового выполнения команд; режим  энергосбережения. Режим работы устанавливается комбинацие входных и выходных сигналов.
     Для начального сброса микропроцессора  необходимо подать единицу на вход MCLR (RST, вывод 2). Для выбора режима работы с внешней памятью, 0 подается на вход RB2 (вывод 11), После чего происходит обращение во внешнюю память. При этом на выходе ALE (RB2 вывод 38) появляется ноль для фиксации младшего байта адреса. Считывание команды из внешней памяти производится сигналом нуля на выходе PMB (RE2, вывод 11).
     Прием, когда команды из памяти производится через порт RD0 – RD7. После обработки команды происходит второе обращение во внешнюю память по сигналу RD для извлечения данных. Извлеченная информация записывается во внешнее устройство сигналом 0 на выходе RE1 (WR, вывод 16). Работу микропроцессора БИС PIC16F877 поясняет таблица 3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


Таблица 2. 

Обозначение выводов № выводов Описание выводов 
OSC1/CLKIN 13   Вход / выход  генератора внешнего тактового  сигнала.
OSC2/CLKOUT 14   Выход генератора. Подключается кварцевый или керамический резонатор.
 
MCLR/Vpp
 
1
  Вход сброса  микроконтроллера или вход напряжения  программирования. Сброс микроконтроллера  происходит при низком логическом  уровне сигнала на входе.
 
RA0/AN0 
RA1/AN1 

RA2/AN2/VREF 
 

RA3/AN3/VREF 
 
 

RA4/T0CKI 
 

RA5/-SS/AN4
 
2 
3 

4 
 

5 
 
 

6 
 

7
    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.
RA5 может быть настроен как аналоговый канал 1 или
вход выбора микросхемы в режиме ведомого SP1.
 
RB0/INT 
RB1
RB2/ALE 
 

RB3/PGM 

RB4 

RB5 

RB6/PGD
 
33 
34
35 
 

36 

37 

38 

39
   Двунаправленный порт ввода/вывода PORTB. RB0 может использоваться в качестве входа внешних прерываний ;
 
RB2 – выход строб. сигнала адреса внешней памяти программ и данных (разрешение фиксации адреса).  

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.
 
 
 
 
 
 
Продолжение таблицы 2. 

Обозначение выводов № выводов Описание выводов
 
RB7/PGD 
 
RC0/T1OS0/T1CK1 
 

RC1/T1OS1/CCP2 

RC2/CCP1 

RC3/SCK/SCL 

RC4/SD1/SDA 

RC5/SDO 

RC6/TX/CK 
 

PC7/RX/DT
 
40 
 
15 
 

16 

17 

18 

23 

24 

25 
 

26
 
Прерывание  по изменению входного сигнала или  вывод для режима внутрисхемной  отладки ICD.   Двунаправленный  порт ввода/вывода PORTC.
RS0 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 CPP2.
RC2 может использоваться в качестве вывода модуля CPP1.
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.
RC7 может использоваться в качестве вывода приемника USART в асинхронном режиме или вывода данных USART в синхронном режиме.
 
RD0/PSP0 RD1/PSP1
RD2/PSP2
RD3/PSP3
RD4/PSP4
RD5/PSP5
RD6/PSP6
RD7/PSP7
 
19 20
21
22
27
28
29
30
  Двунаправленный  порт ввода/вывода PORTD. 
Выход адреса RD0 – RD7.
 
RE0/RD/AN5 
RE1/WR/AN6
  8     

9
  Двунаправленный  порт ввода/вывода PORTE. RE0 может использоваться в качестве управляющего входа чтения PSP.
RE1 может использоваться в качестве управляющего входа записи PSP.
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Продолжение таблицы 2. 

Обозначение выводов № выводов Описание выводов
RE2/PME/AN7 10 RE2 может использоваться в качестве управляющего входа разрешения программной памяти.
GND/VSS 12,31 Общий вывод  для внутренней логики и портов ввода/вывода.
VCC/VDD 11,32 Положительное напряжение питания для внутренней логики и портов ввода/вывода.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 3. 

 
RB2
 
RE3
 
INT
 
OCS2
 
MCLR
 
RE1
 
RE0
 
Порт  Р0
 
Х
 
Х
 
Х
 
Х
 
1
 
Х
 
Х
Состояние Z
 
1
 
1
 
1
 
0
 
1
 
1
 
1
Адрес команды
 
0
 
0
 
1
 
1
 
0
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.