5. Методические рекомендации по разработке курсового проекта с использованием среды ni Multisim и рабочей станции ni elvis II 136
Порядок моделирования схем 137
Пример разработки курсового проекта 137
Литература, ссылки на источники информации по рабочей станции, дополнительному оборудованию и программному обеспечению 142
1.Введение
1.1.Лабораторный комплекс для исследования цифровых схем как измерительная система и устройство сбора данных
Лабораторный комплекс для исследования цифровых схем включает персональный компьютер, оснащенной специализированным программным обеспечением, и средства автоматизированного сбора информации о значениях физических параметров в заданных точках схемы: логического ключа, микросхемы или цифрового устройства небольшой сложности. Другими словами, комплекс представляет собой систему сбора данных1 (ССД) о сигналах цифровых схем, а также первичной обработки, накопления, отображения и передачи данных.
Основная задача сбора данных заключается в измерениях – преобразованиях физических величин в данные, с которыми может работать компьютер.
Известно, что по способу сопряжения с компьютером системы сбора данных делятся на четыре типа:
ССД на основе встраиваемых плат сбора данных со стандартным системным интерфейсом (наиболее распространен интерфейс PCI).
ССД на основе модулей сбора данных с внешним интерфейсом (RS-2322, RS-4853, USB 4).
ССД, выполненные в виде крейтов (магистрально-модульные ССД – КАМАК5, VXI6, PXI7).
ССД, представляющие собой группы цифровых измерительных приборов или интеллектуальных датчиков, для организации которых применяются интерфейсы GPIB8, CAN9 и другие.
В лабораторном комплексе используется технология фирмы National Instruments и предусмотрен сбор данных двух типов: с помощью встраиваемой платы сбора данных со стандартным системным интерфейсом PCI (плата цифрового ввода/вывода DAQ DIO10 NI PCI-6533) и модуля сбора данных с внешним интерфейсом USB (настольная рабочая станция NI ELVIS II). В состав ПО рабочей станции NI ELVIS II входит комплект виртуальных измерительных приборов NI ELVISmx 11.
По способу получения информации лабораторный комплекс относится к ССД мультиплексного типа, в которой используется аналоговый коммутатор и общий для всех каналов блок аналого-цифрового преобразования. Пример принципиальной схемы блока аналогового ввода приведен на Рис. 1 .1.
Рис. 1.1. Пример принципиальной схемы блока аналогового ввода
Мультиплексор (MUX) осуществляет последовательное подключение каждого из каналов аналогового ввода к усилителю с программируемым коэффициентом усиления. Усилитель с программируемым коэффициентом усиления12 обеспечивает усиление входного сигнала в 1, 2, 4, 5, 8, 10, 16 или 20 раз в дифференциальной схеме подключения и отсутствие усиления в схеме с общим проводом. Усиление вычисляется автоматически на основании программируемого диапазона входных напряжений. Аналого-цифровой преобразователь13 выполняет дискретизацию аналогового сигнала, то есть преобразует его в цифровой код. Если блок аналогового ввода может выполнять как однократное, так и многократное аналого-цифровое преобразование большого количества выборок, то используется FIFO буфер операций аналогового ввода (AI FIFO), который служит для хранения получаемых данных во время операции аналогового ввода.