Компаратор аналогових сигналов

Содержание
Введение
1. Выбор и обоснование основных технических решений
1.1. Детализация исходного ТЗ и постановка задачи (использованиеблочно-иерархического подхода при разработке данного устройства)
1.2. Возможные пути решения поставленной задачи
1.3. Обоснование выбора типа ОМК для решения поставленной задачи
2. Функциональная схема устройства и её описание.
2.1. Функциональная схема.
2.2. Назначение отдельных функциональных блоков
2.3. Описание принципа действия
3. Расчет потребляемой мощности и определение требований к источникам питания
4. Разработка и отладка рабочей программы.
4.1. Блок-схема алгоритма
4.2. Текст программы

Введение
Однокристальные микроконтроллеры (ОМК) позволяют существенно расширить интеллектуальные возможности различного рода устройств и систем. Они представляют собой, по сути, специализированные однокристальные микроЭВМ, содержащие для связи с внешней средой встроенные периферийные узлы и устройства, набор которых во многом определяет их функциональные возможности и области применения.
Они стали сегодня одним из самых распространенных элементов программируемой логики. Более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств в настоящее время составляют именно однокристальные микроконтроллеры.
В структуру ОМК семейства PIC заложено много различных функциональных особенностей, делающих их самыми высокопроизводительными, микропотребляющими, помехозащищенными, программируемыми пользователем 8-ми битными микроконтроллерами. Благодаря этим особенностям ОМК семейства PIC могут обрабатывать аппаратно-программным способом как дискретные, так и аналоговые сигналы, а также формировать различного рода управляющие сигналы, а также осуществлять связь между собой и ЭВМ, находящейся на более высоком иерархическом уровне в системе.
Существует два принципиально разных подхода к проектированию цифровых устройств: использование принципа схемной логики или использование принципа программируемой логики.
Для выполнения задачи измерения временных интервалов наиболее подходящее является использование микроконтроллеров что позволяет оперативно изменять параметры настроек системы измерения.

1. Выбор и обоснование основных технических решений
1.1 Детализация исходного ТЗ и постановка задачи
Заданную выходную задачу можно разбить на 3 глобальных задачи:
1. Задача приема входных данных.
2. Задача обработки входных данных и принятие решения.
3. Выдача управляющего сигнала на объект управления.
В свою очередь задача приема входных данных содержит в себе 4 задачи малой размерности:
1. Обеспечение необходимых уровней входных сигналов;
2. Цикл ожидания;
3. Чтение порта ОМК;
4. Запись в РОН.
Задача обработки входных данных и принятия решения реализуется на основе 2 подзадач:
1. Чтение константы из ПЗУ;
2. Сравнение константы с РОН.
Задача выдачи управляющего сигнала на объект управления реализуется на задаче малой размерности – запись управляющего сигнала в выходной порт ОМК.

1.2. Возможные пути решения поставленной задачи (аппаратный или програманый)
Все МКУ разрабатываются с помощью программных и аппаратных способов реализации.
Преимущества аппаратной реализации заключаются в том, что:
а) использование специальных БИС упрощает разработку и обеспечивает высокое быстродействие системы в целом;
б) уменьшается время на разработку и отладку устройства.
Преимущества программной реализации такие;
а) меньшая стоимость и потребляемая мощность системы ;
б) меньшее количество компонент в системе, а значит выше надежность системы в целом;
в) время жизни системы значительно выше по сравнению с аппаратной
Цикл ожидания входных данных реализуем программно, так как в ТЗ строгих рамок к быстродействию системы нет и программный способ намного проще аппаратной реализации. Остальные задачи малой размерности: чтение порта ОМК и запись в РОН реализуемы только программно.
Глобальная задача обработки входных данных и принятия решения будет реализована программным путем, так как именно для этого предназначен микроконтроллер. Если же входные данные обрабатывать аппаратно (собрать схему на жесткой логике), тогда ТЗ теряет свой смысл, в нем оговорено спроектировать микроконтроллерное устройство, а значит для МК останется только задача выдачи управляющего сигнала (один бит информации). Такое сложное и мощное устройство как МК использовать только для этой цели не рационально. Поэтому обработкой входных сигналов будет заниматься МК под управлением соответствующей программы.
Глобальная задача выдачи управляющего сигнала на объект управления очень проста и так как не требуется создавать управляющий сигнал меньше или больше tц контроллера, то здесь будет нерационально использование дополнительных аппаратных средств с точки зрения габаритов, стоимости, надежности и потребляемой мощности, тем более выходной сигнал по ТЗ не должен изменяться пока на входной сигнал находится в допустимых пределах, поэтому эту задачу мы реализуем программным путем.
Дополнительным плюсом будет то, что часть первой глобальной задачи, вся вторая и третья задачи будут решаться МК и на него не ляжет задача по обеспечению информационных и синхронизирующих связей с другими аппаратными частями МКУ, что повысит надежность МКУ.
2. Функциональная схема устройства и её описание
2.1. Функциональная схема

Рис. 2.1 Функциональная схема МКУ
Назначение отдельных функциональных блоков
МКУ имеет внешний способ формирования сигнала «Сброс», основанный на интегрирующей цепочке (см. рис. 2.2).


2.3. Описание принципа действия
Для ввода двух сравниваемых напряжений используются два аналоговых канала (линии AIN0 и AIN1 порта А). Переключение каналов производится с помощью изменения битов CHS0 и CHS1 в регистре ADCON0, который предназначен для управления АЦП.
Структура регистра ADCON (Адрес 08h в памяти данных) следующая:
ADCS1 ADCS0 CHS1 CHS0 GO/DONE ADIF ADON
ADON - ВключениеАЦП:
· ADON = 0: АЦП не работает и не потребляет тока;
· ADON = 1: АЦП работает и занял линии ввода/вывода.
ADIF - Флаг прерывания по окончанию преобразования:
· устанавливается аппаратно, когда преобразование закончено;
· сбрасывается программно.
GO:/DONE -Запуск АЦП (начало преобразования):
· устанавливается программно;
· сбрасывается аппаратно, когда преобразование закончено.
CHS1,CHS0 - Выбор аналогового канала:
· CHS1,CHS0 = 00: канал 0 (AIN0); 01: канал 1 (AIN1);
10: канал 2 (AIN2); 11: канал 3 (AIN3).
ADCS1,ADCS0 - Выбор частоты преобразования:.
· ADCS0,ADCS0 = 00: fosc/2; 01: fosc/8;

3. Расчет потребляемой мощности и определение требований к источникам питания
Расчет потребляемых токов
Расчет потребляемых токов сводится к тому, что необходимо определить суммарное потребление тока всеми микросхемами, то есть:
(3.1)
где Iобщ - общий ток, потребляемый устройством,
Ik - ток, потребляемый k-той микросхемой,
m - общее число микросхем,
n - число микросхем данного типа.
Получаем общий ток потребления:
Полученные данные удовлетворяют требованиям системной магистрали ISA (п.1.2).
Расчет потребляемой мощности
Расчет потребляемой мощности сводится к тому, что необходимо определить мощность потребляемую устройством, то есть:
Расчет надежности
Интенсивность отказов l характеризуется отношением числа изделий в единицу времени к числу изделий, продолжающих оставаться исправными к началу рассматриваемого промежутка времени:
(3.3)
где m - число изделий, отказавших за время t,
N - число исправно работающих изделий к началу промежутка времени.
Если предположить, что отказы различных элементов взаимно независимы и каждый отказ носит катастрофический характер, то есть полностью нарушают работоспособность, то интенсивность отказов устройства равна сумме интенсивностей отказов элементов, составляющих устройство:
(3.4)
где li - интенсивность отказов элементов i-го типа,
ni - количество элементов i-го типа входящего в устройство.
Наработка на отказ равна:
(3.5)
Интенсивность отказов элементов следующая:
микросхемы – 0.85×10-6 (ч-1),
резисторы – 0.9×10-6 (ч-1),
конденсаторы – 1.4×10-6 (ч-1).

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать полную версию