Сопряжение ацп с микропроцессором

Касаясь данной темы, прежде всего необходимо отметить, что задача совместимости АЦП с микропроцессором и работы АЦП в составе микропроцессорной системы представ­ляет собой конкретную задачу совместимости модулей, которые должны функционировать в единой системе. При организации модулей в измери­тельную систему необходимо осущест­вить пять видов совмести­мости: ин­формационную, конструктивную, энергетическую, метро­логическую и эксплуатационную.

Остановимся на пер­вом виде совместимости, играющем основопола­гающую роль.

Информационная совместимость предполагает удовлетворение определенных требо­ваний к уровням напряжения логической еди­ницы и логического нуля выходного двоичного АЦП и к управля­ющим сигналам, а также выполнения протоколов, регламентиру­ющих вре­менные соотношения сигналов.

При транзисторно-транзисторной логике (ТТЛ) построения БИС логической единице выходного сигнала АЦП должен соот­ветствовать высокий уровень напряжения, равный или больший 2,4 В (при определенном значении тока), а логическому нулю - низкий уровень на­пряжения, равный или меньший 0,4 В (при кон­кретном значении тока).

Большая часть 8-разрядных АЦП непосредственно совмести­ма со многими универ­сальными микропроцессорами. С увеличением числа разрядов АЦП (10, 12, 16) задача со­пряжения услож­няется. Однако в принципе воз­можна совместная работа этих АЦП с 8-раз­рядными микропро­цессорами.

Продолжительность формиро­вания на выходе АЦП устойчиво­го слова, соответст­вующего зна­чению преобразуемого аналого­вого сигнала, определяется интервалом времени между сигнала­ми запуска АЦП и окончания преобразования, которые на рисунок 2 названы сиг­налами НАЧАЛО и КОНЕЦ со­ответственно (ска­занное относится к тактируемым, управляе­мым АЦП). Иногда этот интер­вал задается стробирующим импульсом, подаваемым на АЦП. При выполнении протоколов сопряжения, регламенти­рующих временные соотношения сиг­налов, время установления вы­ходного кода АЦП на шине данных микропроцессора остается меньше продолжительности обращения к памяти микропроцессор­ной системы. Следует иметь в виду, что не все прото­колы сопря­жения единообразны. Например некоторые АЦП запускаются с помощью сигнала выбора модуля памяти - сигна­ла, получаемого в результате дешифрирования адреса. При этом возможны непредвиденные запуски АЦП ложными сиг­налами - выбро­сами напряжения, возникающими в дешифраторе. Во избе­жание этого реко­мендуется ис­пользовать два стандартных сигна­ла: сигнал, подаваемый на схему выбора мо­дуля, и стро­бирующий импульс записи.

Рисунок 2- Формирование на выходе АЦП устойчивого слова

Сопряжение АЦП с микропроцессором получается от­носительно простым, если ра­бота АЦП определяется сигналами, имеющимися на шине управления микропроцес­сорной системы. Возможны два варианта организации сопряжения АЦП с микро­процессор­ной сис­темой. При первом варианте микропроцессор «воспринимает» АЦП, как одну из ячеек па­мяти системы: число, образующееся на выходе АЦП, направляется по адресу, распо­ло­жен­ному в поле адресов памяти. Второй вариант осуществим тог­да, когда в системе пре­дусмот­рен интерфейс ввода-вывода. Если в ней имеется свободный порт ввода-вывода, то выходы АЦП соединяются со входами порта, управляемого соответствующими коман­дами. Иногда при осуществлении сопряжения требуются схемы для «распознавания» сигна­лов в шине управления микро­процессора и дешифрирования адреса порта.

На рис.3 изображена одна из возможных схем сопряжения 8-разрядного АЦП и 8-раз­рядного микропроцессора. В этой схе­ме содержатся два порта. Первый из них использу­ется полностью и служит для ввода числа, образующегося на выходе АЦП, т.е. данных, в микро­процессорную систему. Второй порт предназначается для управляющих сигналов и исполь­зуется частично - по од­ному разряду со стороны входа и со стороны выхода.

Работа схемы заключается в следующем. По команде микро­процессора на выходной линии порта 2 появляется единичный сигнал, который определяет начало аналого-цифрового преобразо­вания. Затем производится обращение к входной стороне порта 2. Появление на входной линии единичного сигнала означает ко­нец аналого-цифрового преобразования. Этот сигнал «разреша­ет» передачу результата преобразования из буферного регистра через порт / на шину данных.

Возможна также схема сопряжения, позволяющая применить только один порт. Но поскольку шина данных - двунаправленная шина, то схема должна содержать трехрежим­ный буферный ре­гистр (могущий принимать три состояния), с помощью которого осуществ­ля­ется управление направлением передачи.

Рисунок 3 – Схема сопряжения, позволяющая применять только один порт