Курсовая работа: Схема сбора аналоговой информации микропроцессорной системы

1. Назначение спроектированного устройства и технические требования, предъявленные к нему в задании.

2. Пути решения поставленной задачи, выбор оптимального варианта построения.

3. Состав и принцип действия устройства по его структурной схеме и временным диаграммам, иллюстрирующим ее работу.

4. Реализацию функциональных блоков канала сбора аналоговых данных, особенности схемотехнического решения.

Оценка РГР выставляется с учетом полноты и содержательности ответов при защите, объема и качества проделанной работы, степени самостоятельности, аккуратности оформления, соблюдения ГОСТов и систематичности работы над РГР.

Оценка выставляется на титульном листе, заверяется подписью и заносится в ведомость и зачетную книжку.

4. ВЫБОР И РАСЧЕТ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ПРОЕКТИРУЕМОГО УСТРОЙСТВА

Цель данного раздела РГР - определение необходимого функционального состава проектируемого устройства, установление необходимых связей между функциональными узлами и определение технических требований к каждому из них.

Проектирование начинают с анализа технических требований к входным сигналам оконечного устройства канала сбора аналоговых данных - АЦП. У АЦП имеется аналоговый и управляющий входы, поэтому выбор и обоснование структурной схемы следует разбить на два этапа.

На первом этапе необходимо определить наиболее рациональный состав функциональных узлов, которые участвуют в преобразовании выходного сигнала датчика и стоят между его выходом и аналоговым входом АЦП. Указанную совокупность узлов назовем аналоговым трактом.

На втором этапе следует определить состав и структуру управляющего тракта, т.е. совокупности устройств, включающих генератор и устройства, формирующие требуемые управляющие сигналы для АЦП и аналогового тракта.

4.1 Выбор и расчет структурной схемы аналогового тракта

Проектирование нужно начинать с сопоставления технических характеристик датчика и технических требований к форме и параметрам сигнала на аналоговом входе АЦП.

Ход рассуждений может быть примерно следующий:

АЦП имеет несимметричный аналоговый вход, а датчик - симметричный выход. Отсюда ясно, что в состав аналогового тракта должен входить дифференциальный (разностный) усилитель, подключенный к выходу датчика. Назовем этот усилитель согласующим (СУ).

Наибольшая точность преобразования аналогового сигнала в цифровой код получается, когда используется вся шкала АЦП, т.е. в том случае, когда

,

где - максимальное значение сигнала на аналоговом входе АЦП. - шкала АЦП.

Максимальная величина ЭДС датчика намного меньше шкалы , поэтому аналоговый тракт должен обладать коэффициентом усиления не менее чем

где =(1,1 - 1,3) - коэффициент запаса по усилению.

Из задания на работу известно, что наряду с полезным сигналом действует синфазная помеха. Для исключения ее влияния аналоговый тракт должен иметь коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС)

,

где - напряжение синфазной помехи;

- минимальное значение ЭДС сигнала датчика;

D- динамический диапазон изменения входного сигнала, дБ.

Устройством, ослабляющим синфазную помеху, может быть усилитель с дифференциальными входами, введение которого в аналоговый тракт продиктовано необходимостью согласования симметричного выхода датчика с аналоговым трактом (см.п.4.1.1).

Зависимость ЭДС датчика от измеряемой величины является нелинейной. В этой связи необходимо включение в состав аналогового тракта функционального преобразователя, обеспечивающего линеаризацию характеристики датчика. Причем данный функциональный преобразователь должен иметь передаточную характеристику, обратную характеристике датчика. Например, если зависимость ЭДС датчика от измеряемой величины (в задании измеряемая величина не конкретизируется; это может быть температура, перемещение, давление и т.п.) описывается выражением:

,

то функциональный преобразователь должен иметь характеристику вида:

,