Приклад програмного опитування дискретного сигналу

Варіанти індивідуальних завдань

Контрольні питання

1. Структура системи переривання ОЕОМ К1816ВЕ31.

2. Призначення, приклади застосування системи переривання

3. Регістри керування, розподіл пам'яті в ОЕОМ 1816 ВЕ31.

4. Переривання від таймерів, послідовного прийомопередатчика

5. Апаратне усунення брязкоту контактів для схем з TTL і КМОП.

6. Програмне усунення брязкоту контактів

7. Необхідність застосування апаратного або програмного усунення брязкоту контактів

Лабораторна робота №4

Тема: Цифро-аналогове перетворення

Мета роботи: Вивчення методів цифро-аналогового перетворення

Порядок виконання лабораторної роботи:

1) Вивчити структурну схему модуля ЦАП на платі розширення

2) Розробити алгоритм для виконання індивідуального завдання до початку лабораторного заняття.

3) Розробити програму для виконання індивідуального завдання до початку лабораторного заняття.

4) Ввести програму індивідуального завдання на персональному комп'ютері.

5) За допомогою ПНЗ проаналізувати виконання індивідуальної програми.

6) Завантажити програму в стенд ОЕОМ. Переконатися в правильному виконанні індивідуального завдання, змінити значення вимірюваної частоти, повторити перетворення, при негативному результаті здійснити зміну алгоритму або програми.

7) Роздрукувати лістинг правильно працюючої програми.

8) Відповісти на контрольні питання викладача.

Короткі теоретичні відомості

Цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП) виробляють напругу або струм, що функціонально пов’язаний з керуючим кодом. Застосовують ЦАП для формування вихідних аналогових сигналів цифрових вимірювальних та обчислювальних пристроїв. Для перетворення двійкового коду в аналоговий сигнал зазвичай формуються струми, пропорційні вагам розрядів коду, після чого сумуються ті струми, яку відповідають ненульовим розрядам вхідного коду.

Використовують зазвичай два методи ЦАП: сумування одиничних еталонних величин і сумування еталонних величин, ваги яких відрізняються. У першому випадку при формуванні вихідної аналогової величини використовується лише одна еталонна величина вагою в один квант. В другому методі використовуються еталонні величини з вагами, що залежать від номера розряду, и в сумуванні беруть участь лише ті еталоні величини, для яких у відповідному розряді вхідного коду встановлена одиниця.

У випадку використання на вході двійкового позиційного коду значення всіх розрядів поступає одночасно, і робота таких ЦАП описується виразом:

,

де Х – аналогова величина;

a_i – коефіцієнти відповідних двійкових розрядів, які приймають дискретні значення: одиниця або нуль;

Р – опорний сигнал;

b – кількість розрядів.

В трансформаторах з опорної напруги формуються еталонні величини, що відповідають значенням розрядів вхідного коду, які сумуються та утворюють дискретні значення вихідної аналогової величини.

Класифікація ЦАП може бути проведена за багатьма ознаками:

- Способом формування вихідної напруги (з сумуванням напруг, діленням напруг, з сумуванням струмів);

- Родом вихідного сигналу (з токовим виходом, виходом за напругою);

- Полярністю вихідної напруги (постійна, змінна) и т.д.

Основні структури, що використовуються в ЦАП інтегрального виконання:

- структури з сумуванням струмів;

- ЦАП – зі зваженими резисторами в ланцюгах емітерів;

- ЦАП – зі зваженими резисторами в ланцюгах навантаження;

- ЦАП зі сходовою матрицею R=2R в ланцюгах емітерів, транзисторів, джерел струму;

- ЦАП зі вихідною сходовою матрицею R=2R.

Параметри ЦАП

Кількість розрядів n керуючого коду, номінальний вихідний струм, час встановлення вихідного сигналу після зміни вхідного керуючого коду, похибка повної шкали, похибка лінійності, диференційна нелінійність.

Похибки ЦАП можуть бути виражені у відсотках або інших відносних одиницях, а також в долях кванта. Спрощена схема ЦАП зображена на рисунку 66.

Рисунок 66 – Спрощена схема ЦАП для розуміння роботи перетворення вхідного коду в струм (напругу) певної величини

Якщо резистори ЦАП співвідносяться як 8R, 4R, 2R, 1R, то при вмиканні усіх комутаторів, відповідно до закону Ома напруга в точці OUT буде дорівнювати напрузі VCC. Якщо ввімкнути комутатор резистора R8, напруга в точці OUT буде дорівнювати VCC/2. Аналогічно можна знайти значення напруги за різних комбінацій вхідного коду.

До складу навчально-відлагоджувального стенду входить мікросхема ЦАП AD7801. Вона являє собою восьмирозрядний ЦАП (з паралельним інтерфейсом) з розмахом вихідної напруги рівним напрузі живлення. Для спостереження вихідного сигналу з мікросхеми ЦАП необхідно підключити осцилограф к BNC роз’єму і замкнути перемичку J4. Доступ до ЦАП здійснюється як до комірки зовнішнього ОЗП за адресою 0F000h.

Приклад виконання програми цифро-аналогового перетворення

Варіанти індивідуальних завдань

Контрольні питання

1. Методи и типи ЦАП.

2. Статичні параметри ЦАП

3. Поняття дискретності, квантування, роздільна здатність ЦАП.

4. Характеристика перетворення, нелінійність ЦАП.

5. Напруга зміщення нуля, припустима напруга на виході ЦАП.

6. Динамічні параметри ЦАП.

7. Фактори, що впливають на похибку ЦАП.

8. Апаратні реалізації ЦАП.

9. Приклади практичного застосування ЦАП.

Лабораторна робота №5

Тема: Аналого-цифрове перетворення

Ціль роботи: Навчитися вимірювати аналогову величину та вводити її у МК-р.

Порядок виконання лабораторної роботи

1) Вивчити структурну схему модуля АЦП на платі розширення.

Лабораторна робота №6

Тема: Обробка частотних і часових сигналів

Ціль роботи: Вивчення методів частотного перетворення

Порядок виконання лабораторної роботи

1) Вивчити методи частотного перетворення (апаратні і за допомогою програмованих лічильників/таймерів).

2) Вивчити методи вимірювання часових інтервалів.

3) Розробити алгоритм для виконання індивідуального завдання до початку лабораторного заняття.

4) Розробити програму для виконання індивідуального завдання до початку лабораторного заняття.

5) Ввести програму індивідуального завдання на персональному комп'ютері.

6) За допомогою ПНЗ проаналізувати виконання індивідуальної програми.

7) Завантажити програму в стенд ОЕОМ. Переконатися в правильному виконанні індивідуального завдання, змінити значення вимірюваної частоти, повторити перетворення, при негативному результаті здійснити зміну алгоритму або програми.

8) Роздрукувати лістинг правильно працюючої програми.

9) Відповісти на контрольні питання викладача.

Стислі теоретичні відомості

У системах автоматичного керування часто доводиться вимірювати такі величини як: частота (f), період (T), тривалість (t), зсув фаз (j). Для цього застосовується перетворення частота-код. Залежно від того, який саме параметр потрібно виміряти застосовують різні підходи.

При вимірюванні частоти fx проводиться підрахунок імпульсів вхідного сигналу, протягом фіксованого відрізку часу (рисунок 68).

Рисунок 68 – Вимірювання частоти fx методом підрахунку імпульсів вхідного сигналу, протягом фіксованого відрізка часу

Такий метод прийнятний для вимірювання високих частот більше 100Гц. Верхня межа обмежується швидкодією елементів схеми і розрядністю лічильників.

Вимірювання частот нижче 100Гц замінюється виміром періоду Т_х. При цьому проводиться підрахунок імпульсів фіксованої частоти f₀ за інтервал рівний або кратний вимірюваному періоду (рисунок 69).

Рисунок 69 – Вимірювання періоду проходження методом підрахунку кількості імпульсів відомої частоти

Таким же чином вимірюється тривалість імпульсу τ_х, відмінність полягає лише в тому, що при вимірі тривалості імпульсу непотрібно ділити частоту на два.

При вимірюванні зсуву фаз часовий інтервал t_j формують шляхом кон'юнкції сигналів f₁ x і f₂ x (рисунок 4.18), отриманий інтервал часу вимірюють методом описаним вище.

Схеми, що реалізують цей алгоритм, наведені на рисунку 70.

Рисунок 4.18 – Вимірювання зсуву фаз

Рисунок 70 – Схеми для вимірювання частоти а) низької, б) високої

У лабораторному стенді при наявності плати розширення до входу ОЕОМ Т₀ підключений постійний генератор частоти, а до входу Т₁ підключений генератор із змінною частотою. Сигнали цих генераторів можна спостерігати на осцилографі, підключеному до BNC гнізда. Для спостереження сигналу Т₀ замкнути перемичку J₁, а для Т₁ перемичку J₃

Таймери/лічильники (Т/Л) ОЕОМ призначені для підрахунку зовнішніх подій, для отримання програмно керованих тимчасових затримок, виконання функцій, що задають час ОЕОМ.

До складу блоку Т/Л входять:

1) два 16-ти розрядних регістра Т/Л 0, Т/Л 1;

2) 8-ми розрядний регістр режимів Т/Л (ТМ0D);

1) 8-ми розрядний регістр керування (ТСОN);

2) схема інкремента;

3) схема фіксації INT0, INT1, Т0, Т1;

4) схема керування прапорцями;

5) логіка керування Т/Л.

Два 16-розрядних регістри Т/Л 0 і Т/Л 1 виконують функцію збереження результату лічби. Кожен з них складається з пари 8-ми розрядних регістрів, відповідно ТH0, ТL0 і Тh1, ТL1. Причому регістри ТН0, ТH1 - старші, регістри ТL0, ТL1 - молодші 8 розрядів. Кожен з 8-ми розрядних регістрів може бути використаний, як РОН, якщо Т/Л не використовуються (біт TR0 для Т/Л 0 і біт TR1 для Т/Л 1 в регістрі керування TCON дорівнює "0").

Регістр режимів Т/Л (TMOD) призначений для прийому та зберігання коду, що визначає:

- Один з 4-х можливих режимів роботи кожного Т/Л;

- Роботу в якості таймерів або лічильників;

- Керування Т/Л від зовнішнього виводу.

Регістр режимів TMOD

M0-M1 (0-1,4-5) - один з 4-х режимів лічильників;

С/Т (2,6) - "0" – таймер, "1" – лічильник;

GATE - дозвіл керування від зовнішнього виводу. "0" - заборонено, "1" - дозволено (INT0, INT1);

Регістр керування (TCON) призначений для прийому та зберігання коду керуючого слова. Регістр TCON не можна використовувати як РОН. Схема інкремента призначена для збільшення на 1 у кожному машинному циклі вмісту регістрів Т/Л 0, Т/Л 1, якщо для них:

- Встановлено режим таймера і дозволено лічбу;

- Встановлено режим лічильника, лічба дозволена і на відповідному вході схеми Т0 (для Т/Л 0) або Т1 (для Т/Л 1) зафіксовано лічильний імпульс у попередньому машинному циклі.

Регістр керування TCON

TR - біт включення Т/Л. 0 - "вимкнений";

TF - прапорець переповнення Т/Л;

IT - визначає вид переривання по входу INT ("0" по L-рівню, "1" - по фронту);

IE - прапорець запиту на переривання.

ДДК

Для відображення значень на семисегментних індикаторах використовують двійково-десяткове представлення чисел. У його основі лежить принцип кодування кожної десяткової цифри групою з чотирьох бітів (тетрадою). Оскільки чотирма бітами можна закодувати шістнадцять різних комбінацій, а десяткових цифр тільки десять, останні шість кодів в двійково-десятковому представленні не використовуються (таблиця 40).

Ця обставина може бути причиною отримання неправильних результатів при виконанні звичайних арифметичних операцій, таких, як додавання і віднімання. Для подібних ситуацій МК-51, має спеціальну команду десяткової корекції акумулятора - DA A

Алгоритм її роботи наступний:

якщо (A_3-0) > 9V(AC) = 1, то (А_7-0) (A_7-0) + 6,

потім якщо (A_7-4) > 9V (C)=1, то (A_7-4) (A_7-4) + 6

Існує два формати представлення двійково-десяткових чисел:

- упакований;

- неупакований.

При використанні упакованого формату в одному байті можна записати (упакувати) дві двійково-десяткові цифри.

При застосуванні неупакованого формату в одному байті записується одна двійково-десяткова цифра (молодша тетрада байта), а чотири старших біти дорівнюють нулю.

Приклад програми вимірювання частоти

;зміна частоти в Гц

;розрахований на зовнішню частоту Т0 6817 Гц

;підрахунок ведеться за 1 с, результат у вигляді ХХХХ Гц

mode equ 55h;налаштовує T1 counter, T0 counter

str equ 50h;запис в TCON дозволяє лічбу

ORG 0000h;встановити лічильник адреси РС=0

BEG: MOV TL1,#00h;скинути Т/Л1 в нуль

MOV TH1,#00h;

MOV TL0,#0f0h;встановити початкове значення Т/Л0

MOV TH0,#0E4h;розраховане на 1 с

MOV TMOD,#MODE; ініціалізація режимів таймерів

MOV TCON,#STR;запуск лічильника

JNB TF0,$;перевірка прапорця переповнювання Т/Л0

CLR TR1;якщо відбулося переповнення то

CLR TR0;зупинити лічбу Т/Л1 і Т/Л0

MOV R0,TL1;зчитування результату вимірювання

MOV R1,TH1;R0 містить молодшу частину, а R1 - старшу

CALL IND;виклик підпрограми індикації

MOV R3,#01h;часова затримка

M: MOV R4,#01h;з використанням двох регістрів,

DJNZ R4,$;які зменшуються на одиницю

DJNZ R3,M;у вкладеному циклі

JMP BEG;перехід на наступний цикл вимірювання

IND:;підпрограма індикації, перетворює результат

;з двійкової системи числення в двійково-десяткову

;і відображає на індикаторах

JMP M1

L: DB 01h,02h,04h,08h,16h,32h,64h,28h,56h,12h,24h,48h,96h

HI: DB 00h,00h,00h,00h,00h,00h,00h,01h,02h,05h,10h,20h,40h

M1: MOV R2,#00h

MOV R6,#00h

MOV R7,#00h

NACHALO_L: MOV A,R0

JNB ACC.0,AGAIN_L

MOV A,R2

MOV DPTR,#L

MOVC A,@A+DPTR

ADD A,R6

DA A

MOV R6,A

JNB PSW.7,PLUS_NEXT_L

MOV A,R7

ADD A,#01H

DA A

MOV R7,A

PLUS_NEXT_L:

MOV A,R2

MOV DPTR,#HI

MOVC A,@A+DPTR

ADD A,R7

DA A

MOV R7,A

AGAIN_L:

MOV A,R0

RRC A

MOV R0,A

INC R2

CJNE R2,#08h, NACHALO_L

NACHALO_HI:

MOV A,R1

JNB ACC.0, AGAIN_HI

MOV A,R2

MOV DPTR,#L

MOVC A,@A+DPTR

ADD A,R6

DA A

MOV R6,A

JNB PSW.7,PLUS_NEXT_HI

MOV A,R7

ADD A,#01H

DA A

MOV R7,A

PLUS_NEXT_HI:

MOV A,R2

MOV DPTR,#HI

MOVC A,@A+DPTR

ADD A,R7

DA A

MOV R7,A

AGAIN_HI:

MOV A,R1

RRC A

MOV R1,A

INC R2

CJNE R2,#0Dh,NACHALO_HI

MOV A,R6

MOV DPTR,#0B000h;Вивід на індикацію

MOVX @DPTR,A;молодшої частини коду

MOV A,R7

MOV DPTR,#0A000h;Вивід на індикацію

MOVX @DPTR,A;старшої частини коду

RET

END

Варіанти індивідуальних завдань

Таблиця 41 – Варіанти завдань до лабораторної роботи №6
№	Текст індивідуального завдання
	Виміряти частоту Т0, відобразити на статичному індикаторі.
	Виміряти частоту Т1 відносно ТФЧ, відобразити на статичному індикаторі.
	Виміряти частоту Т1 відносно частоти роботи процесора, відобразити на статичному індикаторі.
	Виміряти різницю частот ГФЧ и ГПЧ, відобразити на динамічному індикаторі.
	За допомогою внутрішніх Т/Л забезпечити плавне засвічування числа 55 на статичному індикаторі.
	По черзі відображати 48 на другому та третьому знакомісці статичної індикації і на першому та четвертому знакомісці статичної індикації з інтервалом 1с. Часові інтервали формувати ГФЧ.
	Підраховувати та відображати на динамічному індикаторі кількість натискань SW3 за 10с. Часові інтервали формувати Т/Л ОЭВМ.
	Відображати на другому знакомісці статичної індикації числа від 1 до 9 протягом 1с, з паузою між відображеннями 1с. Часові інтервали формувати Т/Л ОЕОМ.
	При натисканні кнопки SW4 увімкнути секундомір з відображенням на динамічному індикаторі, з використанням Т/Л ОЕОМ.
	Відображати блимаючі числа на чотирьох розрядах статичної індикації з різною триваліст ⇐ Предыдущая234567891011 Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)... ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования... Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: