Курсовая работа: Одноканальное устройство контроля температуры
Для инициирования регистров записи/чтения схема должна содержать формирователь стробов. Будет формироваться два управляющих строба: WR – для инициализации регистра записи, RD – для инициализации регистра чтения.
Для записи в устройство команд начала преобразования, чтения данных и разрешения прерывания требуется регистр записи.
С регистра записи данные будут поступать на ЦАП, который формирует цифровой вход предела верхней температуры.
Для чтения данных с устройства требуется отдельный регистр чтения, который будет принимать с АЦП преобразованный сигнал и передавать его на шину ISA. Также в регистр записывается информация о выходе температуры за установленные пределы и информация об обрыве датчиков.
Тристабильный выход нужен для аппаратного запрета подачи устройством запроса на прерывание.
Таким образом, одноканальное устройство контроля температуры должно содержать следующие функциональные элементы:
1. Аналого-цифровой преобразователь.
2. Селектор адреса.
3. Формирователь стробов.
4. Регистр записи.
5. Цифро-аналоговый преобразователь.
6. Регистр чтения.
7. Транслятор прерывания.
Структурная схема устройства приведена в графической части записки (лист 1).
2.2 Разработка принципиальной электрической схемы
2.2.1 Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
Аналого-цифровой преобразователь предназначен для преобразования аналогового сигнала, идущего с датчика температуры, в цифровой код, предназначенный для ввода в ПЭВМ.
В качестве АЦП выбираем импортную микросхему AD573K. Это 10-битный АЦП последовательного приближения совместимый с МП. Данный АЦП имеет следующие характеристики:
Разрядность: 10 бит
Относительная точность ±1/2
Температурный диапазон 0…70°С
Напряжение питания: +5 В
Тактовый генератор: работает не зависимо от тактовой частоты шины.
Погрешность квантования: ±1/2
Значение шага квантования для данного АЦП, при Uвх.макс. =5 В, Uвх.мин. =0 В, n=10:
=(5-0)/1024=5мВ
5 мВ – это единица младшего значащего разряда (МЗР). Т.е. при изменении входного сигнала на каждые 5 мВ будет изменяться цифровой код.
Т.к. 1 МЗР в измерениях соответствует 0.5ºС, то одноканальное устройство контроля температуры при использовании 10-битного АЦП способно измерять температуру от 0 до 1024´0.5=512ºС. Из этого предела мы будем использовать только диапазон 0…100ºС.
Вследствие этого, одноканальное устройство контроля температуры будет измерять температуру в пределах 0…100ºС с точностью до половины градуса.
На рисунке 1 представлена векторная диаграмма, которая показывает управление сигналами и выбором времени для микросхемы AD573K. Работа микросхемы контролируется тремя входами: CONBERT, HBE и LBE. Конверсионный цикл начинается с импульса CONBERT, который запускает преобразование и DR устанавливается в единицу с задержкой 1,5 мс. Через 500 нс данные в АЦП сформировались и сигнал DR опускается в ноль. Т.к. в схеме подключения АЦП выходной сигнал DR инвертируется и на выходы HBE и LBE сигнал подается одновременно, то данные будут выведены только после конца преобразования автоматически с задержкой в 1 мкс.
