Розробка мікропроцесорного пристрою системи автоматичного регулювання

Будь-який ЦАП складається з суматора і резистивної схеми. Резистивна схема може бути реалізована двояко:

ü на основі зважених резисторів;

ü на основі матриці R-2R.

Приведемо порівняльну характеристику деяких восьмирозрядних ЦАП (так як розрядність вихідного сигналу y(t) – 8 біт):

Таблиця 4.2

[4, ст. 110]

Цих дві ВІС сумісні з логікою ЕСЛ. Для того, щоб не ускладнювати схему для узгодження з ТТЛ-логікою, я використаю 10-розрядну ЦАП, а лишні виводи заземлю.

Опишемо швидкодіючий ЦАП К572ПА1, який призначений для перетворення двійкового коду у струм, містить 10 розрядних струмових перемикачів і генератор струмів і побудований на основі матриці R-2R. Ця мікросхема характеризується малою споживаною потужністю і достатньою вихідною швидкодією (час перетворення становить 5 мкс). К572ПА1 – ЦАП перемножуючого типу. Поставляється в герметичному корпусі типу 201.16-8. Корпус металокерамічний; містить 16 виводів (двохрядне розміщення виводів). Виконанна на КМОН – технології з полікремнієвим затвором. В склад ЦАП-а входитьпрецезійна полікремнієва резистивна матриця типу R-2R, підсилювачі-інвертори (ПІ) для керування ключами, струмові двохполярні ключі, виконані на КМОН транзисторах.

Для роботи ЦАП в режимі з виходом по напрузі до ІС підключається ДОН і операційний підсилювач з колом зворотнього зв’язку, яке працює в режимі з сумуванням струмів.

Метод перетворення, що використовується в ІС К572ПА1, передбачає сумування у відповідності до заданого значення двійкового коду всіх розрядних струмів, які є зваженими по двійковому законі і пропорційних значенню опорної напруги на виводі 15.

Нумерація і призначення виводів мікросхеми:

1-2 – аналогові виходи;

3 – земля;

4-13 – цифрові входи;

14 – напруга живлення;

15 – опорна напруга UREF;

16 – вивід резистора зворотнього зв’язку;

Ucc=-5,2В, UREF=-15В, струм споживання – 2мА.

Значення струмів на виводах 1 і 2 в результаті цифро-аналогового перетворення визначаються за формулами:

(4.1)

, (4.2)

де – значення двійкового розряду на цифровому виводі ,

- інверсне значення,

UR – значення опрної напруги.

Двійковий закон розподілення струмів зберігається при умові рівності виходів 1 і 2. Це забезпечує підключенню виводу 1 до інвертованого входу ОП, який включений у ланцюг зворотнього зв’язку. Неінвертований вхід ОП з’єднується з виходом 2 із шиною аналогової землі. При цьому здійснюється перетворення струму на виході 1 на пропорційну йому напругу на виході ОП. Резистор зворотнього зв’язку визначає значення коефіцієнта значення перетворення і напругу у кінцевій точці шкали.[4, ст.50]

При появі на одному з виходів ЦАП напруги високого рівня струм відповідної гілки резистивної матриці поступає на вихід 1, а при подачі низького рівня – на вихід 2. Для досягнення стабільності основних параметрів перетворення при впливі зовнішніх дестабілізуючих факторів до мікросхеми підключають резистор зворотнього зв’язку. В ЦАП КР580ПА1 він може бути розміщений всередині мікросхеми або підключатися ззовні,

При вживанні джерела опорної напруги з використання підключення резистора зворотнього зв’язку, розміщеного на кристалі, крок квантування мікросхеми складає 10мВ. В режимі однополярного сигналу вихідна напруга визначається за формулою:

, тобто зв’язок між вихідною напругою і двійковим кодом є таким:

000…00 0

000…01 2-8UREF

100…00 2-1UREF

111…11 (1-2-8) UREF.

UREF по окремих гілках задає значення струму.

Варіант схеми підімкнення ЦАП до МП пристрою, який забезпечує уніполярний вихід, зображений на малюнку:

Рис. 4.4 Схема підімкнення ЦАП до МПП

В даній схемі конденсатори С1, С2, С3 використовуються для знищення завад у ланцюгах. В якості С2 і С3 можуть виступати К520-24, а в якості С1 – КМ-56-П33. Для захисту виводів 1 і 2 ЦАП від випадкового попадання від’ємної напруги їх підключають через обмежувачі на діодах Шоткі (наприклад, це може бути мікросхема КД514А).

Для нормальної роботи ЦАП використовують зовнішні елементи: ІОН, струмозадаючий резистор, конденсатор частотної корекції, резистор компенсації зміщення нуля.

5. Програма вводу інформації через АЦП і виводу через ЦАП

Для спряження АЦП і ЦАП з МП доцільно використати програмований паралельний інтерфейс (ППІ) КР580ВВ55. При програмному опитуванні АЦП можна використати режим 0 ППІ, а при вводі через переривання - режим 0 або 1. В залежності від значень розрядів керуючого слова 4, 3, 1, 0 можливі 16 різних комбінацій схем вводу/виводу. При вводі інформація від зовнішніх пристроїв не запам’ятовується в регістраї портів, а передається безпосередньо на шину даних по сигналу читання на вході . Інформація на входах портів повинна бути встановлена до появи сигналу читання і зберігатись після його закінчення. ППІ в режимі 0 використовується для побудови програмних каналів вводу/виводу з обслуговуванням по програмі. [8]

Так як ввід/вивід здійснюється за допомогою паралельного інтерфейсу, то для проведення даної операції треба ініціалізувати КР580ВВ55. Керуюче слово виглядає так:

Рис. 5.1 Керуюче слово ініціалізації ППІ

Виберемо наступні адреси портів:

А – А0Н;

В – A1H;

С – A2H;