Xreferat.com » Рефераты по информатике и программированию » Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода

Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода

Кафедра ЭиА


Контрольная работа на тему:

«Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода»


Задание и исходные данные


Спроектировать автоматический интерфейс ввода-вывода (АИВВ), состоящий из канала измерения (КИ) в пределах от UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода Проектирование автоматического интерфейса ввода-выводадо UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода и канала управления (КУ) напряжением в диапазоне от UПроектирование автоматического интерфейса ввода-выводадо UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода с максимальной приведенной погрешностью EPS, и с временем измерения не более T. Для передачи выходного кода КИ в микропроцессорную систему спроектировать мультиплексор ( для передачи NПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода разрядов счетчика (или регистра) по каналу из N проводников).

Для получения от микропроцессорной системы входного кода КУ спроектировать мультиплексор (для получения NПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода разрядов двоичного кода регистра по каналу из N проводников). В КИ применить аналого-цифровой преобразователь (АЦП) последовательного приближения. В КУ применить цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) параллельного действия.

Исходные данные

число разрядов N=4;

погрешность EPS=0,14 %;

период измерения T=0,001 с;

входные напряжения КИ:

UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода =8 мВ;

UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=56мВ;

входные напряжения КУ:

UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода =3 В;

UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=8 В.

Введение и описание структуры АИВВ


В общем случае автоматический интерфейс ввода-вывода (АИВВ) состоит из канала измерения (КИ) и канала управления (КУ). КИ реализован на усилителе постоянного тока (УПТ), аналого-цифровом или аналого-импульсном преобразователе (АЦП или АИП), регистре или счетчике (Р или С ) и мультиплексоре или дешифраторе( М или Д).


Проектирование автоматического интерфейса ввода-выводаUПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода

Проектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-выводаUПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода U NПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода NПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода N


УПТ нормирует амплитуду входного сигнала (UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода) до стандартного уровня (U).

АЦП (АИП) преобразует нормированный сигнал (U) в код (N1), используя в качестве эталона опорное напряжение (UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода).

Р(С) и М(Д) осуществляют согласование кода на выходе АЦП с микропроцессором в координатах «пространство-время-функция».

Отличие АИП от АЦП состоит в том, что АЦП формирует код, развернутый в пространстве, а АИП – развернутый во времени, поэтому АИП соединяют по выходу со счетчиком (С) для преобразования в параллельный код.

Д применяют для преобразования одного пространственного кода в другой, а М- для раздельной во времени передачи пространственного кода по каналу связи с количеством проводников, меньшим разрядности кода.

На вход УПТ подается входное напряжение UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода в диапазоне от UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода Проектирование автоматического интерфейса ввода-выводадо UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода и преобразуется им в напряжение U,стандартное для данного типа АЦП.

АЦП преобразует нормированное напряжение U в код, который сохраняется необходимое время в Р, а затем передается на шину данных микропроцессора через Д или М.

Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода

Проектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода N NПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода NПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода NПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода U UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода


В проектируемом АИВВ по заданию применяется АЦП на основе интегратора, счетчика и мультиплексора.

КУ реализован на мультиплексоре или дешифраторе (М или Д), регистре (Р), цифро-аналоговом преобразователе (ЦАП) и усилителе постоянного тока (УПТ).

Р и М и Д осуществляют согласование кода на входе ЦАП с микропроцессором в координатах «пространство-время-функция».

ЦАП преобразует код (NПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода) в пропорциональное ему напряжение (U), используя в качестве эталона опорное напряжение (UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода).

УПТ преобразует амплитуду выходного сигнала ЦАП(U) в требуемое выходное напряжение(UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода).

На М (Д) подается входной код N от микропроцессорной системы, сохраняется необходимое время в Р и подается на ЦАП. ЦАП осуществляет преобразование этого кода в соответствующее напряжение, которое усиливается УПТ до уровня UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода


Проектирование канала измерения


Дано:

N=4;

Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=0,14 %;

T=0,001 с;

UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода =8 мВ;

UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=56мВ.

Определить:NПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода, NПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода,K , aПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода, FПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода, RПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода.

Проектирование счетчика.

а) По известной погрешности Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода и дискрете Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=1 вычисляем значение минимального кода:


т.к. Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода


то


NПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=714


Что соответствует в двоичном коде NПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=2Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=1024.

б) Из соотношения Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода= Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода определяем максимальный код счетчика


NПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода= NПроектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=512Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=3584Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода2Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=4096

в) Оцениваем погрешность преобразования кода


Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=0,098Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода


расчетное значение Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода удовлетворяет условию, продолжаем проектирование. По справочникам выбираем суммирующий счетчик на 12 разрядов серии 564ИЕ16.

Проектирование мультиплексора

а) Определяем число входов мультиплексора.

Учитывая, что для двоичного кода


N=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода


Максимальный код NПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода при bПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода= bПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=1 находим, как N=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=2Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода,

Тогда число информационных входов

nПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=logПроектирование автоматического интерфейса ввода-выводаNПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода= logПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода2Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=12.

б) Находим число адресных входов a мультиплексора


а =Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=2


Необходим мультиплексор 12/4, управляемый по 2 адресным входам.

По справочнику выбираем мультиплексор К155КП5.


Расчет АЦП


а) Определяем опорную частоту


FПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=4096000Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода4,1МГц-нестандартная частота


б) Вычисляем длительность импульса, с


Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=0,24Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода

Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=0,000125

Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=10Проектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода


что соответствует условию задачи, т.к. Проектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода.

в) Оцениваем погрешность во времени


Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=0,096,

что согласуется с условием задачи, поэтому продолжаем расчет.


Проектирование УДН


а) Определяем образцовое напряжение UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода дискреты, В, при опорном напряжении UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода =5В за период T=0.001


UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=1,2Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода

б) Определяем напряжение выхода УДН


UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=0,625

UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=5


в) Оцениваем погрешность по напряжению


Проектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=0,096Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода,


что соответствует условию задачи.

Выбираем АЦП серии К572ПВ1.

Проектирование УПТ


а) Рассчитываем коэффициент усиления


K=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=90<500


Выбираем усилитель серии К140УД20,для которого выходной ток I=10Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода А

б) Расчет ведем методом графов

Для схемы сопоставим граф

В соответствии с графом составляем систему уравнений по законам Кирхгофа


Проектирование автоматического интерфейса ввода-выводапо I закону для выхода eПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода

по I закону для выхода eПроектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода


;eПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=eПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода-по II закону для выхода


Из решения системы уравнений находим


Проектирование автоматического интерфейса ввода-выводаПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода или UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода


Для активного делителя напряжения на ДУ известно решение


UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода(0)=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода(0).


Из равенства исследуемого и желаемого решения для проводимостей получаем


Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода


или


Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода, т.е. 1+Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=1+Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода,


откуда находим условие равновесия моста


Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода


для решения


UПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-выводаUПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода=Проектирование автоматического интерфейса ввода-выводаUПроектирование автоматического интерфейса ввода-вывода

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: